Môn Vật lý 969 câu càn quét lý thuyết xác suất cao thi đại học

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 SÓNG CƠCHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ Sóng cơ: là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất Lan truyền dao động là lan truyền: Pha dao động, trạng thái dao động, n

VŨ NGỌC ANH - ĐINH HOÀNG TÙNG

969 CÂU

CÀN QUÉT LÝ THUYẾT XÁC SUẤT CAO THI ĐẠI HỌC

LỜI NÓI ĐẦU

Cèc em thén mến !

Tèc giảVũ Ngọc AnhĐinh Hoçng TngKì thi Tốt nghiệp THPT Quốc Gia chính là thử thách mà bất cứ học sinh nào cũng cần vượt qua để đạt được mục tiêu bước vào cánh cổng Đại học Với tất cả mong muốn và tâm huyết của mình, tác giảVũ Ngọc Anh cùng đội ngũ giáo viên Mapstudy đã cùng xây dựng lên bộ sách 969 câu càn quét lý thuyết xác suất cao thi đại học môn Vật Lý để tổng hợp những kiến thức trọng tâm và cung cấp những phương pháp giải Vật Lý theo tư duy giải toán chất lượng nhất.

Quyển sách 969 câu càn quét lý thuyết xác suất cao thi đại học môn Vật Lý được biên soạn để trở thành một cuốn sách hỗ trợ đắc lực cho lộ trình luyện thi Tốt nghiệp THPT Quốc Gia Quyển sách là bí kíp kinh điển của tác giả Vũ Ngọc Anh giúp các em chinh phục những câu lý thuyết Vật Lý một cách dễ dàng nhất.

Cuốn sách bao gồm toàn bộ lý thuyết trọng tâm ôn thi THPT Quốc Gia gồm: 969

câu lý thuyết bao phủ toàn bộ chương trình Vật Lý 11 và 12 theo chương trình SGK cũ Đầy đủ đáp án chi tiết từng câu.

Tác giả Vũ Ngọc Anh hi vọng rằng, cuốn sách 969 câu càn quét lý thuyết xác suất cao thi đại học môn Vật Lý sẽ trở thành một tài liệu bổ ích, tin cậy cho các em học sinh để sẵn sàng cho kì thi THPT Quốc Gia Trong quá trình biên soạn sách, mặc dù đã rất cố gắng và tiếp thu nhiều ý kiến phản hồi, song những khiếm khuyết là điều không thể tránh khỏi Tác giả Vũ Ngọc Anh mong nhận được sự lượng thứ và ý kiến đóng góp của các em học sinh để cuốn sách được hoàn thiện hơn khi tái bản Mọi góp ý xin thông qua kênh liên lạc:

Facebook: https://www.facebook.com/CSKHhsVNA

Chúc các em học sinh, đặc biệt là các em học sinh lớp 12 sẽ đạt được kết quả cao nhất trong kì thi Tốt nghiệp THPT Quốc Gia và đỗ vào ngôi trường Đại học mà mình hằng mơ ước!

ĐÁP ÁN CHI TIẾT

(Các em học sinh quét mã QR bên dưới để truy cập vào file đáp án chi tiết)

Hoặc truy cập vào đường link bên dưới

https://bit.ly/sach969

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 DAO ĐỘNG CƠ

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Phương trình li độ: Phương trình vận tốc: Phương trình gia tốc:

x=Acos ωt φ+v x' ωAcos ωt φ0 π2

Chu kì của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần

Tần số của dao động điều hòa là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong một giây

Gia tốc Chiều hướng về VTCB, đổi chiều tại VTCB Giá trị cực đại: ω A2 Khi qua vị trí biên âm Độ lớn cực đại: 2

ω AKhi qua biên Giá trị cực tiểu: −ω A2 Khi qua vị trí biên dương Độ lớn cực tiểu: 0Khi qua VTCB Khi đi từ VTCB ra biên Vật chuyển động chậm dần Vận tốc và gia tốc trái dấu

Khi đi từ biên về VTCB Vật chuyển động nhanh dần Vận tốc và gia tốc cùng dấu

CHỦ ĐỀ 2: CON LẮC LÒ XO

Lò xo có nén, có dãn

A  Lò xo luôn dãn

Chu kì dao động T2π 0g

=+==Cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

Cơ năng của vật dao động điều hòa là hằng số

Li độ, vận tốc, gia tốc, lực kéo về Công thức

Công thức vuông pha giữa li độ và vận tốc

Vận tốc cực đại (khi dây treo thẳng đứng) vmax =ωS0 =α0 gVận tốc tại vị trí bất kì ( 22)

v= g α−αGia tốc tại vị trí bất kì a= −ω s2 = −g.αGia tốc cực đại amax =g.α02

Lực kéo về F= −ma= −m .sg= −mgαLực kéo về cực đại Fmax =mgα0

Năng lượng dao động

Động năng:

=Thế năng dao động:

22 2

mg αmω s

=+==Động năng cực đại khi dây treo thẳng đứng

Thế năng cực đại khi góc lệch dây treo cực đại

CHỦ ĐỀ 4: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

Dao động thành phần thứ nhất x1=A cos ωt φ1 (+ 1)

Dao động thành phần thứ hai x2=A cos ωt φ2 (+ 2)

Độ lệch pha của hai dao động  =φ φ1−φ2

Dao động tổng hợp của hai dao động x12=x1+x2

Phương trình dao động tổng hợp x12=A cos ωt φ12 (+ 12)

A=A+A+2A A cos φ−φPha ban đầu dao động tổng hợp 121122

A sinφA sinφtanφ

A cos φA cos φ

Dao động tắt dần: biên độ và cơ năng là giảm dần theo thời gian, do ma sát và lực cản của môi trường

Cơ năng tiêu hao chuyển hóa dần thành nhiệt năng

Dao động duy trì: cung cấp năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao do ma sát sau mỗi chu kì,

để giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì riêng

Dao động cưỡng bức: chịu tác dụng bởi một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn để giữ cho biên độ không

đổi

Tần số của vật dao động cưỡng bức bằng số của lực cưỡng bức Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào:

• Biên độ của ngoại lực cưỡng bức

• Độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng• Ma sát và lực cản của môi trường

Hiện tượng cộng hưởng: khi tần số của ngoại lực bằng tần số riêng của hệ dao động (f=f0)thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng, biên độ dao động của hệ khi đó đạt giá trị cực đại Môi trường có lực cản càng nhỏ thì biên độ của hệ càng lớn Lúc này tốc độ tiêu hao năng lượng bằng tốc độ cung cấp năng lượng cho hệ

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 SÓNG CƠ

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ

Sóng cơ: là dao động cơ lan truyền

trong môi trường vật chất

Lan truyền dao động là lan truyền: Pha dao động,

trạng thái dao động, năng lượng dao động

→sóng cơ không truyền được trong chân không→sóng cơ không lan truyền phần tử vật chất

sóng càng lớn Vrắn > Vlỏng > Vkhí

Tốc độ truyền sóng là như nhau trên mọi phương truyền Lực liên kết giữa các phần tử môi trường

càng lớn tốc độ truyền sóng càng lớn

Trong môi trường đàn hồi đồng nhất, tốc độ truyền sóng luôn không đổi

Tốc độ truyền sóng khác tốc độ dao động của các phần tử sóng

Chu kỳ của sóng: T Là chu kỳ của phần tử môi trường có sóng truyền quá

Tần số của sóng: f Là tần số dao động của phần tử môi trường có sóng truyền qua Tần số của sóng phụ thuộc vào nguồn sóng Tần số của sóng không đổi khi đi qua các môi trường

Bước sóng λ (lamda) Là quãng đường sóng truyền được trong một chu kỳ

(khoảng cách giữa n đỉnh sóng liên tiếp là (n 1 λ−)

Phương trình sóng của nguồn Phương trình sóng của điểm M cách nguồn một đoạn d

u a cos ωt φ=+uM a cos ωt φ2πdλ

Độ lệnh pha giữa hai

λ

Khoảng cách giữa hai điểm cùng pha trên cùng một phương truyền sóng là: d = kλ (k N)

Khoảng cách giữa hai điểm ngược pha trên cùng một phương truyền sóng là: λ()

d (2k 1)k N2

Khoảng cách giữa hai điểm vuông pha trên cùng một phương truyền sóng là: () (λ)

d2k 1k N4

CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA SÓNG

Hiện tượng giao thoa sóng: là sự tổng hợp của 2 hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những

chỗ biên độ sóng được tăng cường (cực đại giao thoa) hoặc triệt tiêu (cực tiểu giao thoa)

Điều kiện giao thoa: Hai nguồn sóng phát ra hai sóng cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian gọi

là hai nguồn kết hợp

Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng

Phương trình giao thoa sóng Với hai nguồn cùng pha cùng biên độ: u1=u2=A cos ωt( )

Phương trình sóng tới một điểm M trên mặt phẳng giao thoa:

2πduA cos ωt

λ2πduA cos ωt

• AM = 2A đạt cực đại nếu hai dao động thành phần cùng pha: d2− =d1kλ

• AM = 0 đạt cực tiểu nếu hai dao động thành phần ngược pha: 21 ()λdd2k 1

Hình ảnh giao thoa Các cực đại và cực tiểu là những đường hypebol xen kẽ nhau Trên đường nối hai nguồn hai cực đại liên tiếp cách nhau λ/2

Trên đường nối hai nguồn hai cực tiểu liên tiếp cách nhau λ/2

Trên đường nối hai nguồn một cực đại và một cực tiểu liên tiếp cách nhau λ/4

k = 1k = 2

k = 2

k = 1k = 0k = -1k = -2k = -1k = 0

CHỦ ĐỀ 3: SÓNG DỪNG

Sự phản xạ của sóng

Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng và luôn luôn ngược

pha với sóng tới tại vật cản

Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng và luôn luôn cùng

pha với sóng tới tại vật cản

Hiện tượng sóng dừng

+ Sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau,

Note: Trong sóng dừng không có lệch pha bất kì giữa hai phần tử

Hình ảnh bó sóng Với biên độ của sóng tới và sóng phản xạ là a

VTCB của bụng và nút liền kề cách nhau λ/4 Thời gian giữa hai lần sợi dây duỗi thẳng T/2

Điều kiện để dây có sóng dừng Hai đầu dây cố định: λ

L k.2

✓ Số bó sóng: k ✓ Số bụng sóng: k ✓ Số nút sóng: k + 1

Tần số cơ bản để dây có sóng dừng: 0 vf

Tần số cơ bản để dây có sóng dừng: 0 vf

CHỦ ĐỀ 4: SÓNG ÂM

Sóng âm là sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn

(Sóng âm không truyền được trong chân không)

- Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc - Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc

+ Voi, chim bồ câu nghe được

+ Nhạc âm: có tần số hoàn toàn xác định (bản nhạc, )

+ Tạp âm: có tần số không xác định

+ Tai người không nghe được + Dơi, chó, cá heo nghe được

Đều có bản chất là sóng cơ học, có thể phản xạ, khúc xạ, giao thoa,…

Một nhạc cụ phát ra âm cơ bản có tần số f0 thì âm có tần số 2f0, 3f0,… gọi là họa âm của nhạc cụ Họa âm bậc một là f0, họa âm bậc hai là 2f0,…

Dãy họa âm của dây đàn (hai đầy cố định): f0, 2f0, 3f0,……, kf0

Dãy họa âm của ống sao (một đầu kín, một đầu hở): f0, 3f0, 5f0,……, (2k + 1)f0

Đặc trưng sinh lý của âm Đặc trưng vật lý của âm tương ứng Độ cao của âm

Âm có tần số càng lớn nghe càng cao, tần số càng nhỏ nghe càng trầm

Mức cường độ âm càng lớn thì âm nghe càng to

Đổi đơn vị: 10 dB 1 B=

Âm sắc

Âm sắc giúp tai người phân biệt nguồn âm

Đồ thị dao động âm

Mỗi nhạc cụ là những nguồn âm khác nhau thì có đồ thị dao động âm khác nhau hay âm sắc khác nhau

Công thức DASA 1 Công thức DASA 2 P = const, R thay đổi

Công thức DASA 3 P; R thay đổi

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3 ĐIỆN XOAY CHIỀU

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Biểu thức điện áp xoay chiều Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều

u U cos ωt φ=+Vi=I cos ωt φ0 (+ i)AGiá trị tức thời u; i Pha ban đầu φ ; φiu

Giá trị cực đại U ; I00 Tần số góc ωT2π; f1ωT

Giá trị hiệu dụng UI0U; I

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R cùng pha với dòng điện chạy qua điện trở

Mạch điện chỉ chứa một phần tử L Cảm kháng ZL =ωL

Định luật Ohm L00 L

Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm thuần L sớm pha π/2 so với dòng điện

Mạch điện chỉ chứa một phần tử C Dung kháng ZC 1ωC

Mạch điện RLC nối tiếp

Tổng trở toàn mạch 2 ()2LC

Z=R+Z−ZĐịnh luật Ohm RLC

=cos φRZ

Nếu ZL ZC thì mạch có tính cảm kháng và u sớm pha hơn i Nếu ZLZC thì mạch có tính dung kháng và u trễ pha hơn i

CHỦ ĐỀ 2: CÔNG SUẤT VÀ CỘNG HƯỞNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Công suất tiêu thụ trung bình của mạch RLC (L thuần cảm)

P UI cosφ=P I R= 2 U22

Pcos φR

Lưu ý: Khi tính toán liên quan đến công suất, ta phải sử dụng các giá trị hiệu dụng

Hệ quả khi xảy ra cộng hưởng điện

R Công suất tiêu thụ:

uC trễ pha 900 so với u

0 L0C

CHỦ ĐỀ 3: MÁY ĐIỆN

Máy biến áp

Là thiết bị dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều

Máy biến áp không làm thay đổi giá trị tần số của dòng điện xoay chiều Máy biến áp không biến đổi điện áp của dòng điện một chiều

Cấu tạo

Phần 1: Lõi thép Phần 2: Cuộn dây

* Được ghép từ các tấm sắt non - silic mỏng song song và cách điện với nhau (Để chống lại dòng Fuco)

+ Chức năng chính là để dẫn từ thông + Chức năng phụ để cố định các cuộn dây, thẩm mỹ

* Cuộn sơ cấp (N1):

+ Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện

* Cuộn thứ cấp (N2):

+ Là đường ra của dòng điện sau khi được biến áp

Nguyên tắc hoạt

động

* Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

* Dòng điện biến thiên trong cuộn sơ cấp → Từ thông biến thiên trong lõi thép →

Dòng điện cảm ứng ở cuộn thứ cấp

Máy phát điện xoay chiều một pha

Cấu tạo

Phần 1: Phần cảm Phần 2: Phần ứng

tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam

châm quay xung quanh trục ∆ với tốc

độ n vòng/giây (tạo ra từ trường) Gọi

Nguyên tắc hoạt động Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Công thức tính tần số dòng điện

p: Số cặp cực

n: tốc độ quay roto (vòng/s)

Máy phát điện xoay chiều ba pha

Cấu tạo

Phần 1: Phần cảm Phần 2: Phần ứng

đặt lệch nhau 1200 trong một vòng tròn

Nguyên tắc hoạt động Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Ưu điểm

* Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn

* Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp

Động cơ không đồng bộ

Cấu tạo

Phần 1: Stato (đứng yên) Phần 2: Rotor (quay)

gồm 3 cuộn dây giống nhau quấn trên một lõi sắt, đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn để tạo ra từ trường quay

dạng hình trụ, có tác dụng giống như cuộn dây quấn trên lõi thép (rotor lồng sóc)

Nguyên tắc hoạt động Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Ưu điểm

* Cấu tạo đợn giản, dễ chế tạo

* Sử dụng tiện lợi, không cần bộ góp điện

* Có công suất lớn, hiệu suất lớn hơn động cơ một chiều, xoay chiều ba pha

Chú ý Tần số quay của từ trường B bằng tần số của dòng điện xoay chiều (f) nhưng lớn hơn

tần số quay của rotor (f0) f > f0.

CHỦ ĐỀ 4: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

Để giảm hao phí trong quá trình truyền tải ta sẽ tăng áp lên trước khi truyền tải

CHỦ ĐỀ 5: CÁC CÔNG THỨC CỰC TRỊ

Giá trị công suất max

Độ lệch pha giữa u

R bất kì

Hai công suất

R1 và R2

Khi cho cùng công

Giá trị công suất

Psin 2Psin 2=

2 R R=

2 +  =

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 4 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

CHỦ ĐỀ 1: MẠCH DAO ĐỘNG

Mạch dao động

điện từ LC Là một mạch điện khép kín gồm một cuộn cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện C

Nếu điện trở cuộn dây và dây dẫn không đáng kể (r = 0) ta gọi là mạch dao động lý tưởng

Nếu điện trở cuộn dây và dây dẫn đáng kể ( r > 0) ta gọi là mạch dao động tắt dần

1;CULI ;UI ωLωC

từ thẩm μ thì độ tự cảm có công thức

27 NL 4π.10 μ.= − SGhép nối tiếp tụ điện

11111 C=C+C+C+ +CGhép song song tụ điện CSS=C1+C2+C3+ + Cn

CHỦ ĐỀ 2: THUYẾT ĐIỆN TỪ – SÓNG ĐIỆN TỪ

Điện từ trường

- Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện trường xoáy (là 1 điện trường

mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ) Ngược lại khi một điện trường biến thiên

theo thời gian nó sinh ra 1 từ trường xoáy (là 1 từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh

các đường sức của điện trường)

- Dòng điện qua cuộn dây là dòng điện dẫn, dòng điện qua tụ điện là dòng điện dịch (là sự

biến thiên của điện trường giữa 2 bản tụ)

- Điện trường và từ trường là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 loại trường duy nhất là điện từ trường.

Sóng điện từ

- là điện từ trường lan truyền trong không gian

- Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ c = 3.108 m/s

- Sóng điện từ là sóng ngang do nó có 2 thành phần là thành phần điện E và thành phần từ

B vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng - Dao động của điện trường và từ trường tại 1 điểm luôn đồng pha

- Cũng có các tính chất giống như sóng cơ học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa Truyền tốt trong

các môi trường thường theo thứ tự: Chân không > khí > lỏng > rắn Khi truyền từ không

khí vào nước: f không đổi; v và  giảm

- Sóng điện từ mang năng lượng

Sóng vô tuyến

Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến

Loại

Sóng dài 3 – 300 KHz Cỡ vài nghìn mét

- Có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được

- Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước

Sóng

trung 0,3 – 3 MHz

Cỡ vài trăm mét

- Ban ngày sóng trung bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được Ban đêm bị tầng điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được

- Được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm

Sóng

ngắn 3 – 30 MHz

Cỡ vài chục mét

- Có năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ mạnh Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất

- Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất Sóng

cực ngắn

30 – 30 000 MHz

Cỡ xen – ti – mét đến vài mét

- Có năng lượng rất lớn và không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thụ, xuyên qua được tầng điện li

- Được dùng trong thông tin vũ trụ và truyền hình vô tuyến

CHỦ ĐỀ 3: NGUYÊN TẮC TRUYỀN THÔNG TIN LIÊN LẠC

Sóng mang

* Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang * Sóng mang thường dùng là các sóng điện từ cao tần

Biến điệu sóng mang

Để sóng mang truyền tải được những thông tin có tần số âm, người ta thực hiện: * Dùng micro để biến dao động âm thành dao động

điện cùng tần số Dao động này ứng với một sóng điện từ gọi là sóng âm tần

* Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang Việc làm này gọi là biến điệu sóng điện từ Sóng mang đã được biến điệu sẽ truyền từ đài phát

đến máy thu Trong đó:

(a) Sóng mang (b) Sóng âm tần

(c) Sóng mang đã được biến điệu về biên độ

Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giản

Micro (ống nói)

là một thiết bị điện biến dao động của âm thành dao động điện có cùng tần số, tần số này

ứng với một sóng điện từ gọi là sóng âm tần

khuếch đại làm tăng biên độ của sóng điện từ cao tần đã được biến điệu

Anten phát phát xạ sóng điện từ cao tần biến điệu ra không gian

tần số

Ăng ten phát

Máy phát cao tần

Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giản

Ăng ten thu thu sóng điện từ cao tần biến điệu từ không gian của các đài phát thanh

Khuyếch đại cao tần

Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần (mạch chọn sóng): làm tăng tín hiệu

vừa thu được

Mạch tách sóng tách lấy sóng âm tần ra khỏi sóng mang

Mạch khuyếch đại âm

tần khuếch đại công suất trước khi phát ra loa

Loa chuyển dao động điện âm tần thành dao động âm, tạo ra âm thanh

Ăng ten thu

Khuyếch đại cao tần

Mạch tách sóng

Mạch khuyếch

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 5 SÓNG ÁNH SÁNG

CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG

Hiện tượng tán sắc ánh sáng

là hiện tượng lăng kính phân tích một chùm ánh sáng trắng thành nhiều chùm ánh

sáng có màu sắc khác nhau VD: Cầu vồng sau mưa là hiện tượng tán sắc ánh sáng

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu nhất định, có bước sóng nhất định và không bị tán sắc

khi truyền qua lăng kính

Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

Bước sóng Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác bước sóng

của ánh sáng thay đổi theo chiết suất của môi trường

=λÐ λT

Tốc độ Tốc độ mọi ánh sáng và sóng điện từ trong chân không là bằng

nhau là c = 3.108 m/s Và bé hơn trong các môi trường khác

Chiết suất Chiết suất của một môi trường là tỉ số tốc độ truyền sóng điện

từ trong chân không với trong môi trường đó

Tần số Tần số của ánh sáng hay sóng điện từ không đổi khi truyền từ

môi trường này sang môi trường khác

Góc lệch Góc tạo bởi tia ló và tia tới D gọi là góc lệch của tia sáng khi

truyền qua lăng kính D A n 1=(− )DÐ DT

F G Mặt Trời

P

P’

Đỏ Vàng Tím

Vàng

A

Khúc xạ ánh sáng Phản xạ toàn phần

• SI: là tia tới; IK: là tia khúc xạ • i là góc tới; r là góc khúc xạ

• IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại điểm tới I

• Khi i = igh thì góc khúc xạ r = 90

• Khi i > igh thì tia sáng bị phản xạ toàn phần

n sini n sinr=n1 n2 và 2ghgh

Giao thoa bằng khe Young với ánh sáng đơn sắc

Khoảng cách giữa hai khe sáng a = S1S2Khoảng cách từ hai khe sáng S1, S2 đến

S2

OMd1

Hiệu đường đi của hai tia sáng tới M (hiệu

axδ dd

Vân tối d2− =d1 (k 0,5 λ+) (k Z)

Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân

sáng (hoặc tối) liên tiếp nhau

Ánh sáng lấp lánh trên váng dầu mỡ, đĩa CD, màng bong bóng xà phòng là hiện tượng giao thoa ánh sáng

CHỦ ĐỀ 3: MÁY QUANG PHỔ − CÁC LOẠI QUANG PHỔ

Máy quang phổ

Ống chuẩn

* Gồm hệ lăng kính P có tác dụng phân tích chùm tia sáng song song đi ra từ ống chuẩn trực thành nhiều chùm tia đơn sắc

Buồng tối (buồng

Các loại quang phổ

Tên Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ

Khái niệm

Quang phổ liên tục là dải sáng có

màu biến đổi liên tục (liền nhau,

không bị đứt đoạn) bắt đầu từ màu đỏ

Quang phổ vạch phát xạ là hệ

thống các vạch sáng (vạch màu)

riêng lẻ trên nền tối

Quang phổ vạch hấp thụ là hệ

thống các vạch tối trên nền

quang phổ liên tục

Nguồn phát

Quang phổ liên tục do các chất

rắn, chất lỏng hoặc chất khi áp

suất cao (chất khí có tỉ khối lớn)

được nung nóng đến phát sáng phát ra

Các chất khí áp suất thấp khi

được nung đến nhiệt độ cao hoặc được kích thích bằng điện đến phát sáng phát ra quang phổ vạch phát xạ

* Quang phổ liên tục chỉ phụ

thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng, không phụ thuộc vào cấu tạo

chất của vật

* Nhiệt độ càng cao, quang phổ

liên tục càng mở rộng dần về phía tím

Quang phổ vạch phát xạ của các

nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch,

vị trí các vạch (cũng đồng nghĩa với sự khác nhau về màu sắc các vạch) và độ sáng tỉ đối của các vạch

Vị trí của các vạch tối trùng

với vị trí các vạch màu của nguyên tố có trong chất khí đang xét trong điều kiện chất khí ấy được phát sáng

Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng cho nguyên tố đó

Ứng dụng

Dùng để đo nhiệt độ của các vật

ở rất xa (nhiệt độ các thiên thể) hoặc các vật có nhiệt độ rất cao (nhiệt độ của lò luyện kim)

Dùng để nhận biết thành phần cấu tạo chất của các vật

Phép phân tích quang phổ

* Phép phân tích quang phổ là phép xác định thành phần cấu tạo và nồng độ của các chất có trong mẫu cần phân tích dựa vào việc nghiên cứu quang phổ vạch, hoặc dựa vào quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ

* Tiện lợi:

− Phép phân tích định tính thì đơn giản và cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hóa học

− Phép phân tích định lượng thì rất nhạy, có thể phát hiện một nồng độ dù rất nhỏ của chất nào đó có trong mẫu − Có thể xác định được thành phần cấu tạo và nhiệt độ của những vật ở rất xa không tới được như Mặt Trời và các

ngôi sao

CHỦ ĐỀ 4: CÁC LOẠI TIA KHÔNG NHÌN THẤY – THANG SÓNG ĐIỆN TỪ

Các loại tia không nhìn thấy

Bước sóng

Bước sóng lớn hơn ánh sáng đỏ tới cỡ vài milimet

0,76μm λ 1 mm 

Bước sóng nhỏ hơn ánh sáng tím tới cỡ vài nano mét

Tất cả các vật có nhiệt độ lớn

hơn 0 K hay −273℃

Để phân biệt tia hồng ngoại do vật và môi trường phát ra thì tvậto> tmôi trường𝑜

Ví dụ: Mặt Trời, cơ thể người, không khí, bếp than, …, mọi vật có nhiệt độ xung quanh

Những vật có nhiệt độ cao (từ 2000℃ trở lên)

Ví dụ:

+ Mặt Trời

+ Hồ quang điện: nguồn nhân tạo phát tia tử ngoại mạnh nhất + Bên trong bóng đèn sợi đốt khoảng 2500C, …

Ống Cu-lit-giơ: chùm electron (chùm catot) có tốc độ lớn đập vào kim loại nặng

Tính chất

- Tác dụng nhiệt là tính chất nổi bật nhất Vật hấp thụ tia hồng ngoại sẽ nóng lên

- Có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, có thế tác dụng lên phim ảnh

- Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần

- Gây ra hiện tượng quang điện trong với một số chất bán dẫn

- Tác dụng lên phim ảnh

- Kích thích sự phát quang của nhiều chất

- Kích thích nhiều phản ứng hóa học

- Làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác

- Có tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào, diệt khuẩn nấm mốc, là tiền tố tổng hợp vitamin D

- Có thể gây ra hiện tượng quang điện

- Bị nước và thủy tinh và tầng Ozon hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh

- Tính chất nổi bật nhất là khả năng đâm xuyên qua giấy, vải, gỗ thậm chí cả kim loại Tia X có bước sóng càng ngắn thì càng xuyên được sâu hay càng cứng - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Làm ion hóa không khí - Làm phát quang một số chất - Tác dụng sinh lý mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn, - Gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết các kim loại

Ứng dụng

- Sấy khô, sưởi ấm, đun nấu - Chụp ảnh ban đêm, chụp ảnh của nhiều thiên thể, chụp ảnh trái đất từ vệ tinh

- Sử dụng trong các bộ điều khiển từ xa ( điều khiển ti vi, điều hòa, )

- Quân sự: ống nhòm hồng ngoại dùng để quan sát và lái xe ban đêm, camera hồng ngoại chụp ảnh và quay phim ban đêm, tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra

- Y học: dùng để tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, chữa bệnh còi xương - Công nghiệp thực phẩm: tiệt trùng thực phẩm

- Công nghiệp cơ khí: tìm về nứt (khuyết tật) trên bề mặt sản phẩm

- Y học: sử dụng để chiếu điện, chụp điện, chữa ung thư nông - Công nghiệp: kiểm tra chất lượng bên trong sản phẩm - Giao thông: Kiểm tra hành lý của hành khách

- Phòng TN: Nghiên cứu cấu trúc vật rắn

Phát hiện ra tia tử ngoại và tia

hồng ngoại

Dựa vào cặp nhiệt điện đo quang phổ của mặt trời thấy đầu dò nhiệt kế đo vùng ngoài ánh sáng đỏ

và vùng ngoài ánh sáng tím thì kim điện kế vẫn lệch, chứng tỏ vùng ngoài ánh sáng đỏ và tím vẫn còn có các bức xạ mà mắt người không quan sát được

Thậm chí ngoài vùng ánh sáng đỏ kim điện kế còn lệch nhiều hơn Người ta gọi bức xạ ở ngoài vùng

đỏ này là Tia hồng ngoại

Còn ngoài vùng ánh sáng tím kim điện kế lệch không nhiều nhưng nếu phủ một lớp bột huỳnh quang

thì bột huỳnh quang phát sáng rất mạnh Người ta gọi bức xạ ở ngoài vùng tím này là Tia tử ngoại

Phát hiện ra tia tử ngoại và hồng ngoại là dựa vào tính chất tác dụng nhiệt của chúng

Thang sóng điện từ

1

102 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12  (m)Sóng vô tuyến

Tia hồng ngoại

Ánh sáng

nhìn thấy

Tia tử ngoại

Tia Rơn-ghen

Tia Gamma

Máy phát sóng vô tuyến

Vật có t > tmôi trường

Các nguồn sáng

Vật nung

trên 2000C

Ống Rơn-ghen

Sự phân rã hạt nhân

Phương pháp vô tuyếnPhương pháp chụp ảnh

Phương pháp quang điện

Phương pháp nhiệt điện

Cách phát

Cách thu

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 6 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

CHỦ ĐỀ 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONNG – QUANG ĐIỆN NGOÀI

Hiện tượng quang điện

Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc

phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, được gọi là lượng tử năng lượng và

được kí hiệu bằng chữ ε

Trong đó (h = 6,625.10-34 J.s gọi là hằng số Plăng)

hcε hf

Thuyết lượng tử ánh sáng

+ Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn

+ Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng

+ Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn

+ Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng là liên tục

+ Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử không bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng

Giới hạn quang điện

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện λ0 của kim loại đó (λ  λ0) mới gây ra được hiện tượng quang điện

Trong đó A là công thoát của êléctrôn (đơn vị: Jun)

Động năng ban đầu của electron quang

điện

20 max2

0 maxh

1ε hfAmv

mve U2

nguồn sáng

hcPNε N

N là số photon phát ra trong mỗi giây

Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng

Thể hiện tính chất sóng Thể hiện tính chất hạt

● Hiện tượng giao thoa ● Hiện tượng nhiễu xạ ● Hiện tượng tán sắc…

● Hiện tượng quang điện ● Hiện tượng gây phát quang

● Tính đâm xuyên, gây ion hóa chất khí… Bước sóng càng lớn tính chất sóng càng rõ ràng Bước sóng càng nhỏ tính chất hạt càng rõ ràng

Hiện tượng quang điện trong

Khái niệm

Hiện tượng khi chiếu ánh sáng thích hợp vào khối chất bán dẫn, làm giải phóng các êlectron liên

kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá

trình dẫn điện gọi là hiện tượng quang điện trong

Chất quang dẫn

Chất quang dẫn là các chất bán dẫn bình thường cách điện hoặc dẫn điện kém, nhưng khi chiếu ánh sáng thích hợp gây ra hiện tượng quang điện trong làm tăng nồng độ hạt tải điện và dẫn điện tốt

- Quang điện trở được ứng dụng trong các mạch điều khiển tự động

Pin quang điện

- Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng

CHỦ ĐỀ 2: SƠ LƯỢC VỀ LASER

Hiện tượng phát xạ cảm ứng

* Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng  =

hf mà bắt gặp một phôtôn có năng lượng  = hf bay lướt qua thì ngay lập tức nguyên tử phát ra

phôtôn có năng lượng  đó

* Như vậy, nếu trong một khối chất có một số lượng lớn các nguyên tử đều đang ở trạng thái kích thích và sẵn sàng phát ra phôtôn có năng lượng  mà có một phôtôn có năng lượng đúng bằng  bay

lướt qua thì tất cả các nguyên tử đó sẽ đồng loạt phát ra phôtôn  Các phôtôn này có cùng năng

lượng phôtôn nên ánh sáng do Laze phát ra có tính đơn sắc cao

* Tất cả các phôtôn này được phát ra cùng lúc, bay cùng phương với phôtôn kích thích do đó chùm

sáng do Laze phát ra có tính định hướng cao và có cường độ cao

* Ngoài ra, do được phát ra đồng thời nên mọi phôtôn trong chùm tia laze có cùng pha dao động Ta

nói “Tia Laze có tính kết hợp cao”

* Thông tin liên lạc trong cáp quang (ứng dụng

cả hiện tượng phản xạ toàn phần) * Dùng làm đầu lọc đĩa CD

CHỦ ĐỀ 3: TIÊN ĐỀ BOR – MẪU NGUYÊN TỬ HYDRO

Hai tiên đề của Bor Tiên

* Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En

sang trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng  = hfnm = En– Em

* Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng có

năng lượng Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển lên

trạng thái dừng có năng lượng cao En

Chú ý: Nếu phôtôn có năng lượng ε hf=En−Em thì nguyên tử không nhảy lên mức năng lượng nào

mà vẫn ở trạng thái dừng ban đầu

Tên gọi quỹ đạo

Trạng thái cơ bản (Tồn tại

bền vững)

Trạng thái kích thích thứ (n-1) (kém bền vững, chỉ tồn tại thời gian cỡ 10-8 s)

Bán kính (m)

r=5, 3.10− 4r0 9r0 16r0 25r0 36r02n0

r=n r

Năng lượng (eV)

E= −13,6E0

3,44= −E0

1,519= −E0

0,854= −E0

5,44= −E0

4= − 0n2

TT n1ff

Số bức xạ nguyên tử Hydro có thể phát ra khi đang ở trạng thái kích thích

Với một nguyên tử: N n 1= −Với một đám nguyên tử: n n 1()

hấp thụ bức xạ hfmn

En

Em

hfnm

CHỦ ĐỀ 4: HIỆN TƯỢNG QUANG − PHÁT QUANG

Hiện tượng

phát quang

Hiện tượng phát quang là hiện tượng có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó thì sẽ có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong một miền ánh sáng

nhìn thấy”

Ví dụ về một số hiện tượng

phát quang

Hóa phát quang: *Phản ứng hóa học dẫn

tới phát quang VD: Con đom đóm

Điện phát quang (Điốt phát quang)

* Dòng điện chạy qua lớp bán dẫn p - n ⟹ phát sáng

Hiện tượng quang – phát quang

Khái niệm Hiện tượng quang - phát quang là việc một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng

này để phát ra một ánh sáng có bước sóng khác

Đặc điểm

Chất phát quang

bước sóng ngắn λ1 (hấp thụ)

bước sóng dài λ2 (phát quang) Chùm sáng sáng chiếu vào λ1

Có N1 phôtôn

Chùm sáng sáng phát quang λ2 Có N2 phôtôn

Hiệu suất phát quang

PhatRa2 221HapThu1 112

* Ánh sáng phát ra tắt rất nhanh sau khi ngừng ánh sáng kích thích (thời gian phát quang t < 10−8 s)

- Đèn ống (đèn huỳnh quang): Dòng điện (dòng

êlectron) đập vào phân tử hơi thủy ngân trong đèn làm phát ra tia tử ngoại.Tia tử ngoại chiếu vào lớp bột huỳnh quang ngoài thành ống và phát sáng

- Chất lân quang ở công tắc điện,

- Sơn màu lân quang trên biển báo giao thông, cọc chỉ giới (có thời gian kéo dài khoảng vài phần mười giây) - Chất lân quang ở đồng hồ

Lưu ý: Phản quang khác quang phát quang

Phản quang trên áo bảo hộ lao động, các biển báo giao thông là phản xạ ánh sáng không phải quang phát quang

LÝ THUYẾT CHƯƠNG 7 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

CHỦ ĐỀ 1: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

Cấu tạo nguyên tử

* Nguyên tử được cấu tạo bởi các electron và hạt nhân

* Bên trong hạt nhân gồm 2 hạt cơ bản là proton mang điện dương và nơtron không mang điện, tên gọi chung của hạt proton và hạt nơtron gọi là các hạt nuclôn * Các hạt electron chuyển động xung quanh hạt nhân với vận tốc rất lớn tạo thành lớp vỏ nguyên tử

* Hạt nhân gồm các hạt cơ bản là proton và nơtron gọi chung là các hạt nuclon * Kích thước của hạt nhân rất nhỏ (10 15 10 14 m)

Cấu tạo nguyên tử A

ZXCác hạt sơ cấp Điện tích Khối lượng

* X: tên nguyên tử

* Z: số hiệu nguyên tử (là vị trí của hạt nhân trong bảng tuần hoàn hóa học)

* Số hạt proton = số hạt electron = số Z

* A: số khối

Proton 11pqp = 1,6.10−19 C mp = 1,67262.10−27 kg = 1,00728 u Neutron 10nqn = 0 mn = 1,67493.10−27 kg = 1,00866 u Electron −01eqe = −1,6.10−19 C me = 9,1094.10−31 kg

Đồng vị Đồng vị (cùng vị trí trong bảng tuần hoàn) là các nguyên tử giống nhau về số Z,

khác nhau về số A

Đơn vị của khối lượng hạt nhân nguyên tử

=(khối lượng nguyên tử 12

6 C)=931,5 MeV / c2

Năng lượng của hạt nhân nguyên tử

Theo thuyết tương đối Công thức Einstein về khối lượng tương đối tính

* Một vật có khối lượng m thì có một năng lượng là E và ngược lại

* Mối liên hệ giữa m và E là E = mc2

Trong đó: c = 3.108 m/s là vận tốc của ánh sáng trong chân không

Một vật có khối lượng m0 khi đứng yên sẽ có khối lượng là m khi chuyển động với vận tốc v: (m > m0 )

 −   

* Khi một vật có khối lượng nghỉ khác 0 chuyển động với vận tốc v = c thì khối lượng của hạt này sẽ trở nên vô cùng lớn

Năng lượng của vật (năng lượng toàn phần) Động năng của vật (kí hiệu K hoặc Wđ)

m cE mc

v1

CHỦ ĐỀ 2: NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

Lực hạt nhân Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi các hạt proton mang điện dương và các hạt nơtron không mang

điện Các hạt nuclôn liên kết với nhau bằng một lực rất mạnh gọi là lực hạt nhân + Lực hạt nhân tạo nên sự bền vững cho hạt nhân

+ Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, không phụ thuộc vào điện tích vì các hạt proton mang điện dương còn các hạt nơtron không mang điện

+ Lực hạt nhân không phải là lực hấp dẫn vì khối lượng của hạt nhân rất nhỏ, lực hấp dẫn giữa các nuclôn vào khoảng 12,9936.1035 N

+ Lực hạt nhân gọi là lực tương tác mạnh, chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân Ngoài phạm vi (10 −15 m) lực hạt nhân nhanh chóng giảm về 0

Độ hụt khối của hạt nhân

Độ hụt khối của một hạt nhân AZX là sự chênh lệch giữa khối lượng của hạt nhân và tổng khối lượng của các hạt nuclôn cấu tạo nên hạt nhân

Ví dụ hạt nhân 4

2Hecó 2 proton và 2 nơtron: 2m + 2m = 4,03188 u > mpnHe =4,0015u.

Xét hạt nhân AZX

* m0 là khối lượng nghỉ của hạt nhân X (tính theo u) * mp là khối lượng nghỉ của prôtôn (mp = 1,00728 u) * mn là khối lượng nghỉ của nơtrôn (mn = 1,00866 u) * N = A – Z là số nơtrôn của hạt nhân X đang xét Độ hụt khối của hạt nhân là Δm Z.m= p+N.mn−m0

* Độ hụt khối Δm luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 0 (Δm

 0)

* Các hạt sơ cấp riêng rẽ như prôtôn, nơtrôn, electrôn có độ hụt khối bằng 0

Năng lượng liên kết hạt nhân

* Theo Einstein: Mỗi khi khối lượng nghỉ của một vật giảm đi thì có một năng lượng tỏa ra

* Năng lượng tỏa ra tương ứng với độ hụt khối của hạt nhân gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân

* Sở dĩ ta gọi năng lượng này là năng lượng liên kết là vì muốn phá vỡ một hạt nhân X ta phải cung cấp một năng lượng đúng bằng năng lượng mà hệ các hạt đã tỏa ra khi hạt nhân được tạo thành

Công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhânA

W=Δm.c=Z.m+N.m−m c * Năng lượng liên kết của một hạt nhân luôn lớn hơn hoặc bằng 0 (Wlk 0)

* Các hạt sơ cấp riêng rẽ như prôtôn, nơtrôn, electrôn có năng lượng liên kết bằng 0

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn

Năng lượng liên kết riêng càng lớn, hạt nhân càng bền vững

Nghiên cứu cho thấy các hạt nhân có số khối từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất

Công thức: Wlk

= Đơn vị: Năng lượng liên kết riêng có đơn vị là MeV/nuclôn

CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân * So sánh đặc tính của phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học

Phản ứng hóa học Phản ứng hạt nhân

Biến đổi các phân tử Biến đổi các hạt nhân Bảo toàn các nguyên tử Biến đổi các nguyên tố Bảo toàn khối lượng nghỉ Không bảo toàn khối lượng nghỉ

Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

1 + XAZ22

2 ⎯⎯→ XAZ333 + XAZ44

4

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Etoàn phần = Enghỉ + Kđộng năng

KHÔNG có định luật bảo toàn số prôtôn KHÔNG có định luật bảo toàn số nơtrôn KHÔNG có định luật bảo toàn động năng KHÔNG có định luật bảo toàn năng lượng nghỉ KHÔNG có định luật bảo toàn khối lượng nghỉ KHÔNG có định luật bảo toàn vận tốc

Năng lượng của phản ứng

hạt nhân

* Khi xảy ra phản ứng hạt nhân, điều đặc biệt là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng luôn khác với tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân được tạo thành sau phản ứng (không có định luật bảo toàn khối lượng nghỉ trong phản ứng hạt nhân) nên khi xảy ra phản ứng hạt nhân luôn có một sự chênh lệch khối lượng nghỉ

* Năng lượng tương ứng với độ chênh lệch khối lượng nghỉ này được gọi là năng lượng của phản ứng hạt nhân

Xét phản ứng hạt nhân AZ11X

1 + XAZ22

2 ⎯⎯→ XAZ333 + XAZ44

Nếu ΔE > 0 ⟹ phản ứng tỏa năng lượng Nếu ΔE < 0 ⟹ phản ứng thu năng lượng

Công thức tổng quát tính: năng lượng tỏa ra, thu vào

ΔEtỏa, thu = Wtỏa, thu = (mtrước − msau).c2 (J) = (mtrước − msau)931,5 (MeV) hoặc ΔE = Ksau − Ktrước

hoặc ΔE = (Δmsau − Δmtrước)c2 + [⅀mtrước(p, n, β) − ⅀msau(p, n, β)].c2 hoặc ΔE = (Wlksau − Wlktrước) + [⅀Etrước(p, n, β) − ⅀Esau(p, n, β)].c2

Sự thu, tỏa năng lượng ΔEtỏa, thu ΔEtỏa > 0 ΔEthu < 0

Khối lượn nghỉ m (mtrước − msau).c2 mtrước > msau (giảm) mtrước < msau (tăng)

Động năng K Ksau − Ktrước Ktrước < Ksau (tăng) Ktrước > Ksau (giảm)

Độ hụt khối Δm

(không có hạt β) (Δmsau − Δmtrước).c2 Δmtrước < Δmsau (tăng) Δmtrước > Δmsau (giảm) Năng lượng liên kết Wlk

(không có hạt β) Wlksau − Wlktrước Wlktrước < Wlksau (tăng) Wlktrước > Wlksau (giảm)

* Dựa vào công thức (3) ta chứng minh được:

Trong Vật Lý hạt nhân, đơn vị của động lượng là MeV/c

CHỦ ĐỀ 4: PHÓNG XẠ

Phóng xạ Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến

đổi thành hạt nhân khác được gọi là hiện tượng phóng xạ

13 →++1

+ C136

Đặc điểm

* Có bản chất là quá trình biến đổi hạt nhân

* Phóng xạ là một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

* Có tính tự phát và không thể điều khiển được, không thể can thiệp, không chịu các yếu tố thuộc môi trường ngoài như các lực cơ học, áp suất, điều kiện môi trường, điện trường, từ trường, …

* Là một quá trình ngẫu nhiên: thời điểm phân hủy của nó là không xác định

Ứng dụng

a) Trong nghiên cứu sinh học và nông nghiệp

* Vai trò của các nguyên tử đánh dấu trong nghiên cứu di truyền học, giải mã gen, tìm hiểu sự vận chuyển của các axit amin trong cơ thể sinh vật,…

* Gây ra các đột biến gen tạo thành các giống mới với nhiều tính chất ưu việt

* Tia γ của đồng vị 60Co là tác nhân tiệt trùng, chống nấm mốc trong bảo quản lương thực, thực phẩm và các loại hạt giống

b) Trong y học

Các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong hoạt động nghiên cứu, chẩn đoán và điều trị:

* Các hợp chất đánh dấu hoá phóng xạ cung cấp các thông tin giải phẫu học về nội tạng con người, về hoạt động của các cơ quan riêng biệt phục vụ cho việc chẩn đoán

* Sử dụng trong các phương pháp chụp cắt lớp

* Sử dụng đồng vị 131I trong chẩn đoán và điều trị bệnh tuyến giáp

* Tia γ có năng lượng lớn sử dụng như một lưỡi dao sắc trong phẫu thuật không gây chảy máu

c) Trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học

* Phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng để theo dõi sự di chuyển của nước mặt, nước ngầm, kiểm tra tốc độ thấm qua đê, đập, thăm dò dầu khí, …

* Tia γ có khả năng đâm xuyên mạnh dùng kiểm tra độ đặc khít của bê tông và các vật liệu kết khối, phát hiện các khuyết tật, nứt, gẫy nằm sâu trong vật liệu

Phương pháp định tuổi cổ vật có nguồn gốc thực vật Định luật

phóng xạ

Đặc trưng cho mỗi chất phóng xạ là thời gian T, gọi là chu kỳ bán rã Cứ sau khoảng thời gian 1 chu kỳ bán rã T thì một nửa lượng chất phóng xạ đã bị phân rã biến thành chất khác

Công thức

* Với N0 là số hạt ban đầu

* Số hạt còn lại chưa bị phân ra sau thời gian t là

N=N 2−

* Số hạt đã phân ra là

HλNH eH 2

Đơn vị: 1Bq(Becoren) = 1phân rã/s Hoặc: 1Ci(curi) = 3,7.1010 Bq

Hằng số phóng xạ

ln 2

−

Mục Tia 24Tia 

Tia gamma 00

Tia −10

Tia  ++1

Dạng ZX

A →24 + Z − 2A − 4Y ZAX→−10 + Z + 1AY( n01 → e−10 + p11 )

A → +10 + Z − 1AY( p11 → e+10 + n01 )

▪ Hạt nhân con Y sau phóng xạ , −, + có thể ở trạng thái kích thích Hạt nhân này sau đó sẽ trở về trạng thái cơ bản và phát ra phôtôn có năng lượng cao Các phôtôn này được gọi là tia gamma ▪ Phóng xạ  là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ  và 

Đặc điểm

Hạt nhân con Y lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với hạt nhân mẹ X

Hạt nhân con Y tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với học nhân mẹ X

Hạt nhân con Y tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với hạt nhân mẹ X

Bản chất

Hạt nhân nguyên tử He

Hạt electron Hạt pozitron (phản hạt electron)

Hạt phôtôn (sóng điện từ)

Tốc độ 2.10

7 m/s Xấp xỉ tốc độ ánh sáng

Xấp xỉ tốc độ ánh sáng Tốc độ ánh sáng c = 3.108 m/s

Khả năng

đâm xuyên

▪ Đâm xuyên yếu

nhất

▪ Không đâm xuyên được qua giấy

▪ Đâm xuyên mạnh thứ 2

▪ Đâm xuyên qua kim loại nhẹ vài mm

▪ Đâm xuyên mạnh thứ 2

▪ Đâm xuyên qua kim loại nhẹ vài mm

▪ Đâm xuyên mạnh nhất

▪ Đâm xuyên vài cm qua chì ▪ Đâm xuyên vài mét qua bêtông

Khả năng ion hóa

▪ Ion hóa không khí

▪ Ion hóa không khí kém nhất

▪ Đi khá xa trong không khí

Lệch trong

điện trường

Mang điện tích dương nên bị lệch về phía bản tụ âm

Mang điện tích âm nên bị lệch về phía

Không mang điện nên không bị

lệch trong điện trường và từ

trường

Lệch trong

từ trường

* Quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tày trái sao cho

▪ Hướng vectơ cảm ứng từ B⃗⃗ xuyên vào lòng

▪ Và ngược chiều ngón tay cái choãi ra 90

chỉ chiều lực F tác dụng lên điện tích q < 0 Chú ý: chiều của B (+ đi vào; • đi ra)

+ + +

+ + + +

+ + +

+ + +

+ + + +

+ + + +

CHỦ ĐỀ 5: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH

Định nghĩa

Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ

(số khối trung bình) và vài nơtron

Là phản ứng trong đó 2 hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn và vài nơtron

Đặc điểm

* Là phản ứng tỏa năng lượng

* Phản ứng phân hạch kích thích là phản ứng phân hạch xảy ra khi bắn nơtrôn chậm (có năng lượng khoảng vài MeV) vào một hạt nhân nặng Kết quả là tạo ra hai mảnh vỡ có số khối trung bình đồng thời tạo ra vài nơtrôn

* Hạt nhân nặng phân hạch cơ bản: 23592U ;239

92U(Uranium) và 239

94Pu (Plutonium)

* Năng lượng mà mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra vào khoảng 200 MeV, trong đó phần lớn là động năng của các mảnh vỡ

* Phản ứng phân hạch có thể tạo ra các phôtôn và một số nơtrôn

* Là phản ứng toả năng lượng

* Ta chỉ xét các phản ứng nhiệt hạch xảy ra với các hạt nhân có số khối A < 10

* Tính theo năng lượng toa ra trên một phản ứng thì một phản ứng nhiệt hạnh tỏa ra ít năng lượng hơn một phản ứng phân hạch

Điều kiện

Gọi k là số nơtrôn trung bình còn lại sau mỗi phân hạch có thể gây ra các phân hạch mới thì: k1:

+ k < 1: Phản ứng tắt dần + k = 1: kiểm soát được

+ k > 1: không kiểm soát được, gây bùng nổ

- Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ

- Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn - Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn

Ứng dụng

+ k = 1: Sự dụng trong nhà máy phát điện hạt nhân

+ k > 1: Bom nguyên tử

* Bom khinh khí (Bom H);

* Nguồn gốc các ngôi sao (Mặt Trời)

Lưu ý: chưa có nhà máy điện hạt nhân nhiệt hạch

do hiện tại chưa kiểm soát được phản ứng

Ưu và

nhược Gây ô nhiễm môi trường (phóng xạ) Không gây ô nhiễm môi trường

các vật

+ Nhiễm điện do cọ xát + Nhiễm điện do tiếp xúc + Nhiễm điện do hưởng ứng

Điện tích nguyên tố

q= =e 1,6.10− C

Định luật Culong

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm: q q1 22F k

Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực: F

EF qEq

=  =

q > 0 : Fcùng phương, cùng chiều với E q < 0: Fcùng phương, ngược chiều với E

Công của lực điện

Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường

A=qE.MN qEd=

Với dMN là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox với chiều dương của trục

ox là chiều của đường sức

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

1111 CCCCQQQ QUUU U

Bộ tụ điện ghép song song

CCC CQQQ QUUU U