LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP TỔNG HỢP GIẢI NHANH KIẾN THỨC VẬT LÍ ÔN THI TỐT NGHIỆP, THI THPT QUỐC GIA Các kiến con ℓắc đơn có biên độ góc 01 thì dao động với chu kỳ T1. Hỏi nếu con ℓắc dao động với biên độ góc 0 thì chu kỳ của con ℓắc sẽ thay đổi như thế nào? A. Không đổi B. Tăng ℓên 2 ℓần C. Giảm đi 2 ℓần D. Tất cả đều sai Câu 15. Tại một nơi xác định. Chu kì dao động điều hòa của con ℓắc đơn tỉ ℓệ thuận với A. Chiều dài con ℓắc B. Căn bậc hai chiều dài con ℓắc C. Căn bậc hai gia tốc trọng trường D. Gia tốc trọng trường Câu 16. Phát biểu nào trong các phát biểu dưới đây ℓà đúng nhất khi nói về dao động của con ℓắc đơn. A. Đối với các dao động nhỏ thì chu kì dao động của con ℓắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động B. Chu kì dao động của con ℓắc đơn phụ thuộc vào độ ℓớn của gia tốc trọng trường C. Khi gia tốc trọng trường không đổi thì dao động nhỏ của con ℓắc đơn cũng được coi ℓà dao động tự do. D. Cả A, B, C đều đúng Câu 17. Một con ℓắc đơn dao động với biên độ góc 0 = 50. Chu kỳ dao động ℓà 1 s. Tìm thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí cân bằng về vị trí có ℓi độ góc = 2,50 A. 112 s B. 18 s C. 14 s D. 16 s Câu 18. Một vật nặng m = 1kg gắn vào con ℓắc đơn ℓ1 thì dao động với chu kỳ T1. Hỏi nếu gắn vật m2 = 2m1 vào con ℓắc trên thì chu kỳ dao động ℓà: A. Tăng ℓên 2 B. Giảm 2 C. Không đổi D. Tất cả thức bạn cần xem lại Kiến thức toán dùng cho vật lý 12 1 Giải nhanh phương trình, hệ.
TỔNG HỢP GIẢI NHANH KIẾN THỨC VẬT LÍ ƠN THI TỐT NGHIỆP, THI THPT QUỐC GIA Các kiến thức bạn cần xem lại: * Kiến thức toán dùng cho vật lý 12: Giải nhanh phương trình, hệ phương trình đơn giản Cơng thức lượng giác, giải phương trình lượng giác, đồ thị hàm sin, cos Đạo hàm Các hệ thức lượng tam giác vuông, định lý hàm số sin, cos tam giác thường Khảo sát hàm bậc 2, vẽ đồ thị, định lý Viét phương trình bậc 2, bất đẳng thức Cosi Tích phân, hàm số Logarit… * Kiến thức Vật lý 10, 11 hay dùng: Kĩ đổi đơn vị Tổng hợp véc tơ, trường hợp đặc biệt Chuyển động thẳng đều, biến đổi đều, tròn đều, định luật Niu tơn, Định luật bảo toàn động lượng, bảo toàn năng, toán va chạm, toán đạn nổ Ghép điện trở, Ghép tụ, ghép cuộn cảm, Công thức tính điện dung, độ tự cảm, tượng cảm ứng điện từ Lăng kính, thấu kính… LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A LÝ THUYẾT: x = A.cos (ωt + ϕ ) hc x = A.sin(.t + ) Phơng trình dao động ( li độ, tọa đô ): VËn tèc tức thời dao động điều hoà: v = x ' = − A.ω.sin(ωt + ϕ ) Gia tèc tức thời dao động điều hoà: a = v ' = x" = − A.ω cos(ω.t + ϕ ) = −ω x → ( a hướng VTCB ) Trong đó: + A biên độ dao động > chiều dài quỹ đạo L =2A + ω tốc góc, đơn vị (rad/s) > + pha ban đầu ( pha thời điểm t = 0), đơn vị (rad) + x li ®é dao ®éng ë thêi ®iĨm t + ( .t + ) pha dao động thời ®iÓm t 2π - x , v, a dao động điều hịa với tần số góc ω , tần số f, chu kỳ T với ω = 2πf = T - v dao động sớm pha x π /2, a dao động sớm pha v π /2, a dao động ngược pha với x * Vật VTCB : x = 0, vmax = ± A ω , a = Vật biên x = ± A, v = 0, amax = ω A - Trong dao động điều hòa, a = - ω x nên chuyển động từ O đến biên hay từ biên O chuyển động biến đổi → - Lực gây dao động: F = ma = -m ω 2x ( F hướng VTCB, gọi lực phục hồi ), Fmax = m ω 2A - Hệ thức độc lập: -A v=0 v2 v2 a2 x + =A , + = A2 ω ω ω v>0 v0 x sau ngày đồng hồ chạy chậm δ giây ngược lại 12 Sự thay đổi chu kỳ theo ngoại lực a Tổng quát: l P + Chỉ có trọng lực : T = 2π (g= ) g m l → P' → ' → → ’ + Có ngoại lực F khơng đổi tác dụng: T = 2π ( g = ) ; ( P ' = P+ F ) ' g m b Con lắc đơn đặt thang máy chuyển động với gia tốc a Lên nhanh dần Lên chậm dần Xuống nhanh dần Xuống chậm dần l l l l T ' = 2π T ' = 2π T ' = 2π T ' = 2π g+a g −a g −a g+a + Con lắc đơn đặt thùng ô tô chuyển động biến đổi với gia tốc a: l T ' = 2π = T cos α g + a2 ( α góc tạo dây treo phương thẳng đứng vật trạng thái cân bằng, với tan α = a ) g qE F → c Con lắc đơn, vật nặng tích điện q đặt điện trường E ; ( a = tđ = ) m m q>0 q 0,76 µ m 0,38 µ m 2.Nguồn - Tất vật nung nóng - Vật bị nung nóng Tia X - Là sóng điện từ có bước sóng ngắn cỡ 10-11 m ÷ 10-8 m - Chum tia Katot đập vào A nốt 22 phát 3.Đặc điểm 4.Ưng dụng phát tia hồng ngoại 20000C phát tia tử ngoại (mặt trời, thể người, bóng Ví dụ: mặt trời, hồ quang đèn ) Có 50% lượng điện Mặt Trời thuộc vùng hồng ngoại - Tác dụng nhiệt, - Tác dụng mạnh lên kính - Td lên kính ảnh hồng ngoại, ảnh, làm phát quang số - Td hóa học, chất, làm ion hóa khơng - Có thể biến điệu sóng khí, gây phản ứng điện từ cao tần quang hóa, quang hợp - Bị thủy tinh nước hấp thụ mạnh - Có số tác dụng sinh học -Dùng để sưởi ấm, - Dùng để khử trùng, chữa sây khơ bệnh cịi xương (Ứng dụng -Chụp ảnh hồng ngoại, td sinh học: hủy diệt tế -Trong điều khiển từ xa: bào) tivi, ô tô - Phát vết nứt, vết xước bề mặt sản phẩm (Ứng dụng td làm phát quang số chất ) ống Culitgiơ - Có khả đâm xuyên lớn, truyền qua giấy, gỗ truyền qua kim loại khó Kim loại có khối lượng riêng lớn ngăn cản tia Rơnghen tốt (chì ) - Tác dụng mạnh lên phim ảnh - Làm phát quang số chất - Làm ion hố chất khí - Có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn - Trong y học : dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa số bệnh ung thư - Trong công nghiệp : dùng để dò khuyết tật bên sản phẩm, chế tạo máy đo liều lượng tia rơnghen SVT Thang sóng điện từ: γ - 10 X 10 -12,- 11 TN 10-9m 0,38 ASkk THN SCN SN1 0,76 0,01m 10m 50m SN2 ST 200m SD 3000m λ 15 Một số dạng bài: - Bài tập tán sắc ánh sáng - Bài tập giao thoa ánh sáng: Giao thoa anh sáng đơn sắc Giáo thoa 2, xạ Giao thoa ánh sáng trắng - Bài tập quang phổ, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I Hiện tượng quang điện Hiện tượng quang điện tượng ánh sáng làm bật êlectron khỏi mặt kim loại bị chiếu sáng thích hợp - Định luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn giới hạn quang điện λ0 kim loại đó, gây tượng quang điện + Các tượng quang điện định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt + Ứng dụng tượng quang điện tế bào quang điện, dụng cụ để biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, quang điện trở, pin quang điện Thuyết lượng tử ánh sáng a.Giả thuyết Plăng_1900.(dùng giải thích hấp thụ xạ vật, đặc biệt vật nóng sáng): 23 Phần lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác hc định e= hf = Trong đó: l -34 h = 6,625.10 Js số Plăng; c = 3.108m/s vận tốc ánh sáng chân khơng f, λ tần số, bước sóng ánh sáng (của xạ) b Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng (1905) + AS tạo thành hạt gọi phôtôn + Với as đơn sắc có tần số f, phơtơn đếu giống nhau, phôtôn mang lượng bằng: ε = hf = hc/λ = mc2 => Khối lượng tương đối tính phôtôn: m = ε /c2 = h/(cλ ) => Động lượng phôtôn: p = mc = h/λ + Trong chân không Phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng + Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ as chúng phát hay hấp thụ phôtôn Lưu ý: Khi as truyền lượng tử as không bị thay đổi, không phụ thuộc k/c tới ng̀n sáng Khơng có phơtơn đứng n, phơtơn tờn tại chuyển động Cơng thức vận dụng tượng quang điện ngồi: a Cơng thức Anhxtanh tượng quang điện: A= h.c mv 0Max hc ε= = h f e= hf = = A + λ l e Kim loại hc Wđ = Trong đó: A = cơng kim loại λ0 λ0 giới hạn quang điện kim loại v0Max vận tốc ban đầu electron quang điện thoát khỏi kim loại f, λ tần số, bước sóng ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại b Xét vật cô lập điện: bị chiếu sáng vật có điện cực đại VMax khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động điện trường cản có cường độ E tính theo cơng thức: λ e VMax = mv 0Max = e Ed Max e c Tế bào quang điện : * Để dịng quang điện triệt tiêu phải đặt vào Anot Katot hiệu điện UAK ≤ Uh (Uh < 0), : mv 0Max eU h = Với Uh hiệu điện hãm electron đủ để dòng quang điện bị triệt tiêu mv0Max hc hc = + e U h Vậy ta có: e= hf = = A + l l0 Đè n P λ hc cơng kim loại dùng làm catốt; λ0 λ0 giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt v0Max vận tốc ban đầu electron quang điện khỏi catốt f, λ tần số, bước sóng ánh sáng kích thích chiếu vào catốt A= A * Công suất chiếu sáng đèn: P = Nε =N.hc/λ Trong N số phơtơn tới bề mặt KL phát nguồn giây * Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh = n.e Trong n số electrơn quang điện đến anơt giây, e = 1,6.10-19C e v A K R 24 n N * Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B : r ur mv R= (với α góc hợp v, B ) e B sin α * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): H= ( ) Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đờng thời nhiều xạ tính đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … tính ứng với xạ có λMin (hoặc fMax) d Ống Culítgiơ phát tia Rơnghen ( tia X ) * Cường độ dòng điện ống Rơnghen: i = N.e e Với N số electron tới đập đối catốt giây A K * Định lí động năng: Giả sử e thoát khỏi Katot với vận tốc đầu = 0, đến A e có vận tốc v, lúc đó: Tia X mv Eđ = = eUAK Với UAK hiệu điện đặt vào AK để tăng tốc electron Chú ý eV = 1,6.10-19J ; MeV = 106eV * Định luật bảo toàn lượng: Năng lượng e đập vào A có hai tác dụng: làm nguyên tử A bị kích thích phát tia X có hc lượng ε = hf = , hai chuyển thành nhiệt lượng Q làm nóng A λ hc Eđ = ε + Q = hf + Q = +Q λ Động Eđ e có giá trị xác định, Q nhỏ lượng hf tia X lớn, Q = hc hc h.fmax = lúc : Eđ = h.fmax = λmin λmin Với fmax , λmin tần số lớn bước sóng nhỏ tia X phát II Hiện tượng quang điện (quang dẫn) tượng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện Quang trở pin quang điện: - Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Điện trở thay đổi từ vài mêgaôm không chiếu sáng xuống đến vài chục ôm chiếu sáng - Pin quang điện (còn gọi pin mặt trời) nguồn điện chạy lượng as Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn Sự phát quang: - Sự phát quang số chất có khả hấp thụ as có bước sóng để phát as có bước sóng khác - Đặc điểm phát quang: cịn kéo dài thời gian sau tắt as kích thích - Huỳnh quang: Là phát quang chất lỏng chất khí, có đặc điểm as phát quang tắt nhanh sau tắt as kích thích Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng as kích thích: λhq > λkt - Lân quang: Là phát quang chất rắn, có đặc điểm as phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt as kích thích Ứng dụng: chế tạo loại sơn biển báo giao thông, tượng phát sáng III Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn tại trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng nguyên tử không xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlectrôn chuyển động quanh hạt nhân quĩ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quĩ đạo dừng Ecao Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử: Nhận phôtôn Phát phôtôn + Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng Ecao sang trạng thái dừng có mức lượng Ethấp (với Ecao > Ethấp) ngun tử phát phơtơn có lượng hiệu Ecao - Ethấp: Ethấp ε = hf = = Ecao - Ethấp + Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng thấp Ethấp mà hấp thu phơtơn có lượng hf hiệu Ecao - Ethấp chuyển lên trạng thái dừng có lượng Ecao lớn 25 Chú ý : Ngun tử ln có xu hướng chuyển từ mức lượng cao mức lượng thấp Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K); P n = 1, 2, 3, 4, 5, O Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: N 13, * En = - (eV) Với n ∈ N M n Sơ đồ mức lượng ( hình vẽ ) a Dãy Laiman: Nằm vùng tử ngoại L Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo K Lưu ý: Vạch dài λLK e chuyển từ L → K Vạch ngắn λ∞K e chuyển từ ∞ → K b Dãy Banme: Một phần nằm vùng tử ngoại, phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo L K Vùng ánh sáng nhìn thấy có vạch: Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L Laiman Vạch lam Hβ ứng với e: N → L Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L Vạch tím Hδ ứng với e: P → L Lưu ý: Vạch dài λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn λ∞L e chuyển từ ∞ → L c Dãy Pasen: Nằm vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài λNM e chuyển từ N → M Vạch ngắn λ∞M e chuyển từ ∞ → M Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô: 1 = + f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) λ13 λ12 λ23 n=6 n=5 n=4 n=3 Pasen n=2 Hδ Hγ Hβ H α Banme n=1 λ23 λ12 λ13 * Sơ lược laze: - Laze phiên âm LASER, nghĩa máy khuyếch đại as phát xạ cảm ứng - Laze nguồn sáng phát chùm sáng có cường độ lớn dựa ứng dụng hện tượng phát xạ cảm ứng - Đặc điểm tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp cao cường độ lớn - Tùy vào vật liệu phát xạ người ta chế tạo laze khí, laze rắn laze bán dẫn Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) Al 2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ tia laze as đỏ hồng ngọc ion crơm phát chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái * Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng: - Ánh sáng vừa có t/c sóng, vừa có t/c hạt as có lưỡng tính sóng hạt - Khi bước sóng as ngắn (thì lượng phơtơn lớn), t/c hạt đậm nét thể Tính đâm xuyên, td quang điện, td iơn hóa, td phát quang Ngược lại bước sóng as dài (thì lượng phơtơn nhỏ), t/c sóng đậm nét thể việc dễ quan sát thấy tượng giao thoa, tượng tán sắc as CHƯƠNG VII VẬT LÝ HẠT NHÂN I Cấu tạo hật nhân nguyên tử, Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: - Cấu tạo: + Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôtôn (mang điện tích ngun tố dương), nơtron (trung hồ điện), gọi chung nuclôn + Hạt nhân ngun tố có ngun tử số Z chứa Z prôton N nơtron; A = Z + N đc gọi số khối 26 + Các nuclôn liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; loại lực truyền tương tác nuclôn hạt nhân (lực tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (cỡ 10-15m) - Bán kính hạn nhân tăng chậm theo số khối A: r = r0.A1/3 Với r0 = 1,2 Fecmi; Fecmi = 10-15m - Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có số prơton Z khác số nơtron N gọi đồng vị 2) Đơn vị hay dùng chương hạt nhân 12 - Đơn vị khối lượng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị khối lượng nguyên tử đồng vị C , cụ thể: 1u = 1,66055.10-27kg ; 1u = 931,5 ==> 1uc2 = 931,5MeV - u xấp xỉ khối lượng nuclơn, nên hạt nhân có số khối A có khối lượng xấp xỉ A(u) - Đơn vị lượng: eV = 1,6.10-19J ==> MeV = 106.1,6.10-19J = 1,6.10-13J - số đơn vị n/tử thường gặp: mP = 1,67262.10-27 kg = 1,007276 u ; mn = 1.67493.10-27 kg = 1,008665 u ; me = 9,1.10-31 kg = 0,0005486 u; - Các ước bội : G ↔ 10 ; M ↔ 106; k ↔ 103 ; m ↔ 10-3 ; µ ↔ 10-6 ; n ↔ 10-9 ; p ↔ 10-12 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết: - Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có lượng tính theo cơng thức: E = m0c2 + Wđ Trong Wđ = m0v2/2 = động hạt nhân - Một vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối lượng vật tăng lên thành m với m = - Ta viết hệ thức Anhxtanh: E = mc2 ==> Wđ = E – E0 ; Với E0 = m0c2 lượng nghỉ vật - Độ hụt khối:: ∆m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx Khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclơn tạo thành hạt nhân - Năng lượng liên kết: ΔE = Δmc2 Sự tạo thành hạt nhân toả lượng tương ứng ΔE, gọi lượng liên kết hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành nuclơn cần tốn lượng ΔE) - Năng lượng liên kết riêng : ε = ΔE/A (là lượng liên kết tính cho nuclơn) Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững II Phản ứng hạt nhân 1, Định nghĩa: - Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân - Phản ứng hạt nhân chia làm hai loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát: trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác A → C + D Trong A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (α, β, ) + Phản ứng hạt nhân kích thích: trình hạt nhân tương tác với thành hạt nhân khác A + B →C + D A A A A - Phương trình phản ứng: Z11 X + Z 22 X ® Z33 X + Z 44 X Trong số hạt hạt sơ cấp nuclơn, electrơn, phơtơn - Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1 → X2 + X3; X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt α β 2, Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 uu r uu r uu r uu r ur ur ur ur + Bảo toàn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m v2 = m v3 + m v4 + Bảo toàn lượng: K X1 + K X2 +ΔE = K X3 + K X4 ==> ΔE = K X3 + K X4 - (K X1 + K X2 ) Trong đó: ∆E lượng phản ứng hạt nhân K X = mx vx2 động chuyển động hạt X - Lưu ý: + Khơng có định luật bảo tồn khối lượng + Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p X = 2m X K X - Năng lượng phản ứng hạt nhân: ∆E = (M0 - M)c2 27 Trong đó: M = mX1 + mX tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng M = mX + mX tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng Lưu ý: + Nếu M0 > M phản ứng toả lượng ∆E dạng động hạt X3, X4 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững + Nếu M0 < M phản ứng thu lượng |∆E| dạng động hạt X1, X2 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững A A A A - Trong phản ứng hạt nhân Z11 X + Z 22 X ® Z33 X + Z 44 X * Gọi hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng ε1, ε2, ε3, ε4 Năng lượng liên kết tương ứng ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 ; Độ hụt khối tương ứng ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 thì: Năng lượng phản ứng hạt nhân ∆E = A3ε +A4ε - A1ε - A2ε ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 ΔE = K X3 + K X4 - (K X1 + K X2 ) ∆E = (M0 - M)c2 III Sự phóng xạ: 1: Định nghĩa Các loại phóng xạ a Phóng xạ α ( 24 He ): ZA X ® 24 He + ZA 42Y * So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị * Là hn Hêli ( H e ), mang điện tích dương (+2e) nên bị lệch âm bay qua tụ điện * Chuyển động với tốc độ cỡ 2.107m/s, quãng đường khơng khí cỡ 8cm, vật rắn cỡ vài mm ==> khả đâm xuyên kém, có khả iơn hóa chất khí b Phóng xạ β- ( - 01e ): ZA X ® - 10 e + Z +A1Y * So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến bảng tuần hồn có số khối * Thực chất phóng xạ β- hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrơn hạt n ® p + e- + v nơtrinô: * Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β- hạt electrơn ( −10 e ), mang điện tích âm (-1e) nên bị lệch phía dương tụ * Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng không tương tác với vật chất * Phóng với vận tốc gần vận tốc as * Iơn hóa chất khí yếu tia α * Khả đâm xuyên mạnh, vài mét khơng khí vài mm kim loại c Phóng xạ β+ ( +01e ): ZA X ® +10e + Z - A1Y * So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối * Thực chất phóng xạ β+ hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt p ® n + e+ + v nơtrinơ: * Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β+ hạt pơzitrơn (e+), mang điện tích dương (+e) nên lệch phía âm tụ điện (lệch nhiều tia α đối xứng với tia β-) * Phóng với vận tốc gần vận tốc as * Iơn hóa chất khí yếu tia α * Khả đâm xuyên mạnh, vài mét khơng khí vài mm kim loại d Phóng xạ gamma γ (hạt phơtơn) * Có chất sóng điện từ có bước sóng rắt ngắn (< 0,01nm) Là chùm phơtơn có lượng cao * Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng cao E1 chuyển xuống mức hc e= hf = = E1 - E lượng thấp E2 đồng thời phóng phơtơn có lượng: l * Là xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch điện trường từ trường 28 * Có t/c tia Rơnghen, có khả đâm xuyên lớn, vài mét bê tông vài centimét chì nguy hiểm * Trong phóng xạ γ khơng có biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường kèm theo phóng xạ α β Định luật phóng xạ: - Số ngun tử (hạt nhân) chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: -t N N = N T = N e-λt = k0 - Số hạt nguyên tử đã phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt (α e- e+) ΔN = N - N = N (1 - e -λt ) tạo thành: - Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: m = m - t T = m e -λt = m0 2k Trong đó: + Với NA = 6,0221.1023mol-1 số Avơgađrơ + A số khối nguyên tử + N0, m0 số nguyên tử (hạt nhân), khối lượng chất phóng xạ ban đầu ln + T chu kỳ bán rã T = khoảng thời gian nửa số hạt nhân phân rã λ ln2 0, 693 = + λ= số phóng xạ, đặc trưng cho chất phóng xạ xét T T + λ T khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi (như nhiệt độ, áp suất ) mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ + k = : số chu kì bán rã thời gian t -λt - Khối lượng chất đã phóng xạ sau thời gian t: Δm = m - m = m (1 - e ) Dm = 1- e- l t - Phần trăm (độ giảm) chất phóng xạ bị phân rã: m0 - t m - Phần trăm chất phóng xạ cịn lại: = T = e- l t m0 NA A AN ΔN A A1 = (1- e -λt ) = m (1- e -λt ) - Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: m1 = NA NA A Trong đó: A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avôgađrô Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- A = A1 ⇒ m1 = ∆m - Độ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, t H H ⇒ = e−λt đo số phân rã giây: H = H T = H e -λt =λN = k0 H0 - Mối liên hệ giữa khối lượng số hạt nhân: N = m + Với: H0 = λN0 độ phóng xạ ban đầu + Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây ; Curi (Ci); Ci = 3,7.1010 Bq ΔH H - H H = = 1= - e -λt ==> Độ giảm độ phóng xạ (%): H0 H0 H0 Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) Bảng quy luật phân rã t= T 2T 3T 4T 5T 6T Số hạt lại N0/2 N0/4 N0/8 N0/32 N0/64 Số hạt phân rã N0/2 N0/4 N0/8 31 N0/32 63 N0/64 Tỉ lệ % phân rã 50% 75% 87.5% N0/16 15 N0/16 93.75% 96.875% 15 31 Tỉ lê rã lại 63 29 - Ứng dụng đồng vị phóng xạ: phương pháp nguyên tử đánh dấu, khảo cổ định tuổi cổ vật dựa vào lượng cacbon 14 Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch: a, Phản ứng phân hạch: - P.ư phân hạch: hạt nhân nặng hấp thụ nơtron vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo vài nơtrôn Năng lượng tỏa phản ứng cỡ 210 MeV Sự phân hạch 1g 235U giải phóng lượng 8,5.1010J tương đương với lượng 8,5 than dầu tỏa cháy hết - P.ư dây truyền: Gọi k hệ số nhân nơtrôn, số nơtrơn cịn lại sau p.ư h.n đến kích thích h.n khác Khi k ≥ xảy p.ư phân hạch dây chuyền: + Khi k < 1, p.ư phân hạch dây chuyền tắt nhanh + Khi k = 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự trì lượng phát khơng đổi theo thời gian + Khi k > 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh gây bùng nổ - Khối lượng tới hạn: khối lượng tối thiểu chất phân hạch để p.ư phân hạch dây chuyền trì Với 235U khối lượng tới hạn cỡ 15 kg, với 239Pu vào cỡ kg b, Phản ứng nhiệt hạch (p.ư tổng hợp nhiệt hạt nhân): - Hai hay nhiều hạt nhân nhẹ, kết hợp với thành hạt nhân nặng Phản ứng xảy nhiệt độ cao, nên gọi phản ứng nhiệt hạch Con người thực phản ứng dạng khơng kiểm sốt (bom H) - Điều kiện để p.ư kết hợp h.n xảy ra: + Phải đưa hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma cách đưa nhiệt độ lên tới 108 độ + Mật độ h.n plasma phải đủ lớn + Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao phải đủ lớn … Chúc em thành công! 30