TÀI LIỆU ÔN TẬP LÍ THUYẾT VÀ CÔNG THỨC GIẢI NHANH VẬT LÍ

TÀI LIỆU ƠN TẬP LÍ THUYẾT VÀ CƠNG THỨC LÍ (CB) TNTHPT VÀ ĐẠI HỌC 2011 CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ Phương trình dao động: - Định nghĩa: dđđh dđ mơ tả định luật dạng cos (hoặc sin), A, ω, ϕ số - Chu kì: T = = = (trong n số dao động vật thực thời gian t) + Chu kì T: Là khoảng thời gian để vật thực dđ tồn phần Đơn vị chu kì giây (s) + Tần số f: Là số dđ tồn phần thực giây Đơn vị Héc (Hz) - Tần số góc: ω = 2πf = ; - Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) + x : Li độ dđ, khoảng cách từ VTCB đến vị trí vật thời điểm t xét (cm) + A: Biên độ dđ, li độ cực đại (cm) Đặc trưng cho độ mạnh yếu dđđh Biên độ lớn lượng dđ lớn Năng lượng vật dđđh tỉ lệ với bình phương biên độ + ω: Tần số góc dđ (rad/s) Đặc trưng cho biến thiên nhanh chậm trạng thái dđđh Tần số góc dđ lớn trạng thái dđ biến đổi nhanh + ϕ: Pha ban đầu dđ (rad) Để xác định trạng thái ban đầu dđ, đại lượng quan trọng tổng hợp dđ + (ωt + ϕ) : Pha dđ thời điểm t xét Lưu ý : Trong q trình vật dđ li độ biến thiên điều hòa theo hàm số cos (x thay đổi theo thời gian t), đại lượng A, ω, ϕ số Riêng A, ω số dương r Vận tốc tức thời: v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +π/2) v ln chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương v>0, theo chiều âm v v = -ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ + π/2) ==> a = -ω2Acos(ωt + ϕ) = ω2Acos(ωt + ϕ + π) Chiều dài quỹ đạo: s = 2A Qng đường chu kỳ ln 4A; 1/2 chu kỳ ln 2A Qng đường l/4 chu kỳ vật từ VTCB đến vị trí biên ngược lại A M1 10 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hồ: x = Acos(ωt + ϕ) M2 - Tìm A : + Từ VTCB kéo vật đoạn x0 bng tay cho dđ A = x0 + Từ pt: A2 = x2 + A2 = x2 + ∆ϕ + A = s/2 với s chiều dài quĩ đạo chuyển động vật x2 x1 O A -A + Từ ct : vmax = ωA ==> A = +A= + Tìm ω : ω = ; ω = ; ω = 2πf = ∆ϕ + Tìm ϕ: Tùy theo đầu Chọn t = lúc vật có li độ x = [ ] , vận tốc v = [ ] GV NGŨN VĂN HÒA LONG M'2 M'1 ==> ==> ϕ = [ ? ] Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương v > 0, ngược lại v < + Có thể xđ ϕ cách vẽ đường tròn lượng giác đk ban đầu 11 Khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 đến x2 - Sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển đường tròn - Dựa vào cơng thức cđ tròn đều: ∆ = ω.∆t ∆ϕ ∆ϕ.T = ==> ∆t = ω 2π - Chú ý: ∆ϕ góc qt bk nối vật cđ khoảng tgian ∆t ta phải xđ tọa độ đầu x1 tương ứng góc ϕ1 tọa độ cuối x2 tương ứng góc ϕ2 12 Qng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 x x - Số lần vật dao động khoảng thời gian t: -A A t ϕ n = = ==> t = t2 – t1 = nT + ∆t (n ∈ N; ≤ ∆t < T) ω T - Qng đường thời gian nT S = 4nA, thời gian ∆t S2 - Qng đường tổng cộng S = S1 + S2 - Lưu ý: + Nếu ∆t = T/2 S2 = 2A + Tính S2 cách định vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox + Trong số trường hợp giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động tròn sẽ đơn giản S + Tốc độ trung bình vật từ thời điểm t1 đến t2: vtb = với S qng đường tính t2 − t1 13 Bài tốn tính qng đường lớn nhỏ vật khoảng thời gian < ∆t < T/2 - Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian qng đường lớn vật gần VTCB M2 M1 nhỏ gần vị trí biên M2 P - Sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển ∆ϕ động tròn Góc qt ∆ϕ = ω∆t A A P -A -A ∆ϕ x x O O P1 P2 - Qng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) M1 ∆ϕ S max = 2A sin - Qng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) ∆ϕ S = A(1 − cos ) - Lưu ý: Trong trường hợp ∆t > T/2 T T * Tách ∆t = n + ∆t ' n ∈ N ;0 < ∆t ' < 2 T + Trong thời gian n qng đường ln 2nA + Trong thời gian ∆t’ qng đường lớn nhất, nhỏ tính + Tốc độ trung bình lớn nhỏ khoảng thời gian ∆t: S S vtb max = max vtbmin = với Smax; Smin tính ∆t ∆t 14 Bài tốn xđ li độ, vận tốc dđ sau (trước) thời điểm t khoảng ∆t * Xác định góc qt ∆ϕ khoảng thời gian ∆t : ∆ϕ = ω.∆t * Từ vị trí ban đầu (OM1) qt bán kính góc lùi (tiến) góc ∆ϕ , từ xác định M2 chiếu lên Ox xác định x * Cách khác: ADCT lượng giác: Cos(α + π) = -Cosα; Cos(α + π/2) = -Sinα; Sinα = ± − Cos α ; Cos(a + b) = Cosa.Cosb – Sina.Sinb để giải 15 Bài tốn xđ thời điểm vật qua vị trí x biết (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n * Xác định M0 dựa vào pha ban đầu * Xác định M dựa vào x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) GV NGŨN VĂN HÒA LONG ∆ϕ (với ϕ = M 0OM ) ω Lưu ý: Đề thường cho giá trị n nhỏ, n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n 16 Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a ± Acos(ωt + ϕ) với a = const - Biên độ A, tần số góc ω, pha ban đầu ϕ - x toạ độ, x0 = Acos(ωt + ϕ) li độ - Tọa độ vị trí cân x = a, tọa độ vị trí biên x = a ± A - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” v A2 = x02 + ( ) - Hệ thức độc lập: a = -ω2x0 ; ω * x = a ± Acos2(ωt + ϕ) (ta hạ bậc) - Biên độ A/2; tần số góc 2ω, pha ban đầu 2ϕ II CON LẮC LỊ XO 2π m ∆l k g ω k = 2π = Tần số góc: ω = ; chu kỳ: T = ; tần số: f = = = = ω k g m ∆l T 2π 2π m Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản vật dao động giới hạn đàn hồi 1 2 2 Cơ năng: W = mω A = kA 2 * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: -A mg ∆l nén ∆l = T = π ⇒ k g -A ∆l ∆l * Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo giãn O O nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: giãn A mg sin α ∆l ∆l = ⇒ T = 2π k g sin α A x + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + ∆l (l0 chiều dài tự x Hình a (A < ∆l) Hình b (A > ∆l) nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + ∆l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + ∆l + A ⇒ lCB = (lMin + lMax)/2 l -l A = max Giãn Nén A -A + Khi A >∆l (Với Ox hướng xuống): −∆l x - Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -∆l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -∆l đến x2 = A, Lưu ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần Hình vẽ thể thời gian lò xo nén Lực kéo hay lực hồi phục giãn chu kỳ - Đặc điểm: * Là lực gây dao động điều hòa cho vật * Ln hướng VTCB * Biến thiên điều hồ tần số với li độ - Lực làm vật dđđh lực hồi phục: Fhp = -kx = -mω2x ===> Fhp max = kA = mω 2A lúc vật qua vị trí biên Fhp = lúc vật qua VTCB Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo khơng biến dạng: Có độ lớn Fđh = kx (x độ biến dạng lò xo) * Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo khơng biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng: + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = k|∆l + x| với chiều dương hướng xuống * Fđh = k|∆l - x| với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) * Áp dụng cơng thức t = GV NGŨN VĂN HÒA LONG + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A) = FKMin * Nếu A ≥ ∆l ⇒ FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo khơng biến dạng) ==> Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - ∆l) (lúc vật vị trí cao nhất) Lưu ý: - Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần - Vật dđđh đổi chiều chuyển động lực hồi phục đạt giá trị lớn A - Thế vật dđđh động x = ± Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lò xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài tương ứng l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = … Ghép lò xo: 1 * Nối tiếp = + + ⇒ treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 k k1 k2 1 * Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ treo vật khối lượng thì: = + + T T1 T2 Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 Thì ta có: T32 = T12 + T22 T42 = T12 − T22 10 Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T (đã biết) lắc khác (T ≈ T0) Hai lắc gọi trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo chiều TT0 Thời gian hai lần trùng phùng θ = T − T0 Nếu T > T0 ⇒ θ = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0 ⇒ θ = nT = (n+1)T0 với n ∈ N* III CON LẮC ĐƠN 2π l g ω g = 2π Tần số góc: ω = ; chu kỳ: T = ; tần số: f = = = ω g l T 2π 2π l Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản α0 ⇒ F ↑↑ E ; q < ⇒ F ↑↓ E ) ur * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( F lng thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D khối lượng riêng chất lỏng hay chất khí g gia tốc rơi tự uu r ur ur V thể tích phần vật chìm chất lỏng hay chất khí ur - Khi đó: P ' = P + F gọi trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến (có vai trò trọng lực P ) ur uu r ur F g ' = g + gọi gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến m l Chu kỳ dao động lắc đơn đó: T' = 2π g' - Các trường hợp đặc biệt: ur F * F có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng góc có: tan α = P 2 GV NGŨN VĂN HÒA LONG F + g ' = g + ( )2 m ur F * F có phương thẳng đứng g ' = g ± m ur ur F F g'= g− + Nếu F hướng xuống g ' = g + + Nếu F hướng lên m m IV TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Tổng hợp hai dao động điều hồ phương tần số x = A1cos(ωt + ϕ1) x2 = A2cos(ωt + ϕ2) dao động điều hồ phương tần số x = Acos(ωt + ϕ) Với: - Biên độ dđ tổng hợp : A2 = A12 + A22 + 2A1A2cos(ϕ - ϕ 1) - Pha ban đầu dđ tổng hợp: tgϕ = + Khi dđ pha: ∆ϕ = 2kπ ==> A = A1 + A2 + Khi dđ ngược pha: ∆ϕ = (2k + 1)π ==> A =  A1 – A2  ⇒ |A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2 Khi biết dao động thành phần x1 = A1cos(ωt + ϕ1) dao động tổng hợp x = Acos(ωt + ϕ) dao động thành phần lại x2 = A2cos(ωt + ϕ2) A sin ϕ − A1 sin ϕ1 2 Trong đó: A2 = A + A1 − AA1cos(ϕ − ϕ1 ) ; tan ϕ2 = Acosϕ − A1cosϕ1 Nếu vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hồ phương tần số x1 = A1cos(ωt + ϕ1); x2 = A2cos(ωt + ϕ2) … dao động tổng hợp dao động điều hồ phương tần số x = Acos(ωt + ϕ) Chiếu lên trục Ox trục Oy ⊥ Ox Ay = A sin ϕ = A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ + Ta được: Ax = Acosϕ = A1cosϕ1 + A2cosϕ + Ay ⇒ A = Ax2 + Ay2 tan ϕ = với ϕ ∈[ϕMin;ϕMax] Ax V DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG Lí thuyết chung: - Dđ tắt dần dđ có biên độ giảm dần theo thời gian Ngun nhân ma sát, lực cản mơi trường - Dđ cưỡng dđ chịu tác dụng lực cưỡng tuần hồn Biên độ dđ cưỡng bức phụ thuộc vào A f lực cưỡng bức - Dđ trì dđ trì cách giữ cho biên độ khơng đổi mà khơng làm thay đổi chu kì dđ riêng - Dđ riêng dđ với biên độ tần số riêng (f0) khơng đổi, phụ thuộc vào đặc tính hệ dđ - Hiện tượng cộng hưởng tượng biên độ dđ x cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số (f) lực cưỡng tần số dđ riêng (f 0) hệ dđ Hiện tượng cộng hưởng rõ nét lực cản, lực ma sát ∆Α mơi trường nhỏ t ==> Hiện tượng cộng hưởng xảy khi: f = f0 hay ω = ω0 hay T = T0 Với f, ω, T f0, ω0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động Một lắc dao động tắt dần với biên độ A, hệ số T ma sát µ a Dao đợng tắt dần của lắc lò xo: - Gäi S lµ qu·ng ®êng ®i ®ỵc kĨ tõ lóc chun ®éng cho ®Õn dõng h¼n C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tỉng c«ng cđa lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®êng ®ã, tøc lµ: kA2 kA = Fms S ⇒ S = 2Fms kA2 kA2 ω A2 = = - Qng đường vật đến lúc dừng lại là: Fms µ mg µ g 4µ mg µ g = - Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: ∆A = k ω A Ak ω A = = - Số dao động thực được: N = ∆A µ mg µ g S= GV NGŨN VĂN HÒA LONG AkT πω A = µ mg 2µ g 2π (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu kỳ T = ) ω b Dao đợng tắt dần của lắc đơn: - Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: ∆t = N T = + Suy ra, ®é gi¶m biªn ®é dµi sau mét chu k×: ΔS = + Sè dao ®éng thùc hiƯn ®ỵc: N = 4Fms mω2 S0 ∆S + Thêi gian kĨ tõ lóc chun ®éng cho ®Õn dõng h¼n: τ = N.T = N.2π l g + Gäi S lµ qu·ng ®êng ®i ®ỵc kĨ tõ lóc chun ®éng cho ®Õn dõng h¼n C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tỉng c«ng cđa lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®êng ®ã, tøc lµ: mω2 S = Fms S ⇒ S = ? CHƯƠNG II SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM I SĨNG CƠ HỌC Các khái niệm: - Sóng lan truyền dđ mơi trường vật chất (khơng truyền chân khơng) Khi sóng truyền có pha dđ truyền phần tử vật chất dđ xung quanh VTCB cố định - Sóng dọc sóng có phương dao động song song trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, lỏng, rắn - Sóng ngang sóng có phương dđ vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền bề mặt chất rắn mặt nước Phương trình sóng: - Tại điểm O: u0 = acos(ωt + ϕ)  t d1  d - Tại điểm M1 : uM1 = acos[ω(t - ) + ϕ] = acos[2π  − ÷ + ϕ] = acos(ωt + ϕ - 2π λ1 ) T λ  d - Tại điểm M2 : uM2 = acos(ωt + ϕ + 2π λ2 ) với u : li độ sóng; a: biên độ sóng ; ω : tần số góc với: d1 k/c từ nguồn phát sóng đến điểm M1; thời gian để sóng truyền từ đến M - Bước sóng : v = ==> λ = vT = Với v vận tốc truyền sóng (m/s): v phụ thuộc vào b/c mơi trường truyền sóng λ bước sóng (m); T chu kì dao động sóng (s) ; f tần số dđ sóng (Hz) - Gọi k/c điểm M N phương truyền sóng d, k/c từ điểm đến nguồn sóng d1, d2 Ta có: d =  d1 – d2  - Gọi độ lệch pha điểm M N phương truyền sóng ∆ϕ, độ lệch pha : ∆ϕ = - Vậy điểm M N phương truyền sóng sẽ: + dao động pha khi: d = kλ với k = 0, ±1, ±2 + dao động ngược pha khi: d = (2k + 1) + dao động vng pha khi: d = (2k + 1) d2 Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2, λ v phải tương ứng với d1 Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động bởi nam châm điện dvới tần số N M dòng điện f tần số dao động dây 2f N II SĨNG DỪNG Một số ý - Sóng dừng giao thoa sóng tới sóng phản xạ, sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương Khi sóng tới sóng phản xạ sóng kết hợp giao thoa tạo sóng dừng - Đầu cố định đầu dao động nhỏ nút sóng - Đầu tự bụng sóng - Hai điểm đối xứng với qua nút sóng ln dao động ngược pha - Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng ln dao động pha - Các điểm dây dao động với biên độ khơng đổi ⇒ lượng khơng truyền - Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) nửa chu kỳ GV NGŨN VĂN HÒA LONG - Khoảng cách hai bụng sóng liền kề λ/2 Khoảng cách hai nút sóng liền kề λ/2 Khoảng cách bụng sóng nút sóng liền kề λ/4 - Bề rộng bụng sóng = 2.A = 2.2a = 4.a Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l: λ (k ∈ N * ) - Hai đầu nút sóng: l = k Số bụng sóng = số bó sóng (múi) = k ; Số nút sóng = k + λ (k ∈ N ) - Một đầu nút sóng đầu bụng sóng: l = (2k + 1) Số bó (múi) sóng ngun = k = số bụng sóng trừ ; Số bụng sóng = số nút sóng = k + Phương trình sóng dừng: - Pt sóng điểm M dây có đầu cố định, d k/c từ M đến đầu cố định, l k/c từ nguồn (dđ với biên độ 2πd π 2πl π - )Cos(ωt + ) nhỏ, coi nút) đến điểm cố định: uM = 2aCos( λ λ - Pt sóng M dây có đầu cố định đầu tự do, d k/c từ M đến đầu tự do, l k/c từ nguồn (dđ với biên 2πd 2πl )Cos(ωt ) độ nhỏ, coi nút) đến đầu tự do: uM = 2aCos( λ λ III GIAO THOA SĨNG - Hiện tượng giao thoa sóng tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chỗ biên độ sóng tăng cường (cực đại giao thoa) triệt tiêu (cực tiểu giao thoa), tuỳ thuộc vào hiệu đường chúng - Điều kiện xảy tượng giao thoa hai sóng phải hai sóng kết hợp - Hai sóng kết hợp hai sóng gây hai nguồn có tần số, pha lệch pha góc khơng đổi - Vị trí điểm dao động với biên độ cực đại : d2 – d1 = kλ Vị trí điểm dao động với biên độ cực tiểu: d2 – d1 = (2k + 1)λ/2 - Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l: + Xét điểm M cách hai nguồn d1, d2 + Phương trình sóng nguồn u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) ; u2 = Acos(2π ft + ϕ ) + Phương trình sóng M (cách nguồn d1 d2) hai sóng từ hai nguồn truyền tới: d d u1M = Acos(2π ft − 2π + ϕ1 ) u2 M = Acos(2π ft − 2π + ϕ ) λ λ + Phương trình giao thoa sóng M: uM = u1M + u2M d + d ϕ1 + ϕ   d −d   uM = Acos π  cos  2π ft − π + ==> λ  λ     d −d  AM = A cos  π ÷ + Biên độ dao động M: λ   l ∆ϕ l ∆ϕ ≤k≤ + (k ∈ Z) - Chú ý: * Số cực đại, tính nguồn: − + λ 2π λ 2π l 1Δφ l Δφ ≤k≤ - + (k ∈ Z) * Số cực tiểu, tính nguồn: - - + λ 2π λ 2π Hai nguồn dao động pha ( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ2 = ): - Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = kλ (k∈Z) l l ≤k≤ λ λ λ - Điểm dao động cực tiểu (khơng dao động): d2 – d1 = (2k+1) (k∈Z) l l − − ≤k≤ − Số đường số điểm (tính cả hai nguồn): λ λ Số đường số điểm (tính cả hai nguồn): − Hai nguồn dao động ngược pha:( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ = π ) - Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = (2k+1) GV NGŨN VĂN HÒA LONG λ (k∈Z) Số đường số điểm (tính cả hai nguồn): − l l − ≤k≤ − λ λ - Điểm dao động cực tiểu (khơng dao động): d2 – d1 = kλ (k∈Z) Số đường số điểm (tính cả hai nguồn): − l l ≤k≤ λ λ Chú ý: Với tốn tìm số đường dao động cực đại khơng dao động (cực tiểu) hai điểm M, N cách hai nguồn d1M, d2M, d1N, d2N Đặt ∆dM = d1M - d2M ; ∆dN = d1N - d2N giả sử ∆dM < ∆dN + Hai nguồn dao động pha: • Cực đại: ∆dM < kλ < ∆dN • Cực tiểu: ∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN + Hai nguồn dao động ngược pha: • Cực đại:∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN • Cực tiểu: ∆dM < kλ < ∆dN ==> Số giá trị ngun k thoả mãn biểu thức số đường cần tìm IV SĨNG ÂM - Sóng âm sóng truyền mơi trường rắn lỏng khí Nguồn âm vật dao động - Sóng âm (gây cảm giác âm tai người) sóng học có tần số khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz < 16 Hz sóng hạ âm, > 20000 Hz sóng siêu âm Sóng âm truyền mơi trường rắn lỏng khí, khơng truyền chân khơng - Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ nhiệt độ mơi trường vrắn > vlỏng > vkhí - Khi sóng âm truyền từ mơi trường sang mơi trường khác vận tốc bước sóng thay đổi Nhưng tần số chu kì sóng khơng đổi -Ngưỡng nghe: giá trị cực tiểu cường độ âm để gây cảm giác âm tai người Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm - Ngưỡng đau: giá trị cực đại cường độ âm mà tai người chịu đựng (thơng thường ngưỡng đau ứng với mức cường độ âm 130db) - Cảm giác âm to hay nhỏ khơng phụ thuộc vào cường độ âm mà phụ thuộc vào tần số âm - Tính chất vật lí của âm tần số âm, cường đợ âm mức cường đợ âm đồ thị dao đợng của âm + Cường độ âm: I= W P = (W/m2) tS S Với W (J), P (W) lượng, cơng suất phát âm nguồn S (m2) diện tích mặt vng góc với phương truyền âm (với sóng cầu-nguồn âm nguồn âm điểm- S diện tích mặt cầu, với S=4πR2) P = W/t = I.S ==> Cơng suất âm nguồn = lượng lượng mà âm truyền qua diện tích mặt cầu đơn vị thời gian: P0 = W0 = I.S = I.4πR2 Nếu nguồn âm điểm phát âm qua điểm A B, thì: P IA = A 4πR A + Mức cường độ âm: R  P I ; I B = B ⇒ A =  A ÷ PA = PB 4πR B IB  R B  L( B ) = lg I I Hoặc L(dB) = 10.lg I0 I0 Với I0 = 10-12 W/m2 ở f = 1000Hz: cường độ âm chuẩn Khi giải thường áp dụng t/c lơgarít: loga (M.N) = logaM + logaN: loga (M/N) = logaM – logaN - Tính chất sinh lí của âm đợ cao (gắn liền với tần số), đợ to (gắn liền với mức cường đợ âm) âm sắc (gắn liền với đồ thị dao đợng của âm) v ( k ∈ N*) - Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định ⇒ hai đầu nút sóng): f = k 2l v Ứng với k = ⇒ âm phát âm có tần số f1 = 2l k = 2,3,4… có hoạ âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1)… - Tần số ống sáo phát (một đầu bịt kín, đầu để hở ⇒ đầu nút sóng, đầu bụng sóng): v f = (2k + 1) ( k ∈ N) 4l GV NGŨN VĂN HÒA LONG v 4l k = 1,2,3… có hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)… Ứng với k = ⇒ âm phát âm có tần số f1 = CHƯƠNG III DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Cách tạo ur u r dđxc: Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vòng dây, quay với tần số góc ω từ trường B ( B ⊥ trục quay) Thì mạch có dđ biến thiên điều hòa với tần số góc ω gọi dđxc Lưu ý: Khi khung dây quay vòng (một chu kì) dòng điện chạy khung đổi chiều lần a, Từ thơng qua khung: Φ = NBScos(ωt + ϕ) Hiện tượng cảm ứng điện từ: Là tượng có sự biến thiên từ thơng qua khung dây kín khung xuất suất điện động cảm ứng để sinh dđ cảm ứng: e = -Φ’t = ωNBSsin(ωt + ϕ) = ωNBScos(ωt + ϕ - π/2) = E0 cos(ωt + ϕ - π/2) b, Biểu thức điện áp tức thời dòng điện tức thời: u = U0cos(ωt + ϕu) i = I0cos(ωt + ϕi) Trong đó: i giá trị cường độ dđ thời điểm t; I > giá trị cực đại i; ω > tần số góc; (ωt + ϕi) pha i thời điểm t; ϕi pha ban đầu dđ u giá trị điện áp thời điểm t; U > giá trị cực đại u; ω > tần số góc; (ωt + ϕu) pha u thời điểm t; ϕu pha ban đầu điện áp π π Với ϕ = ϕ u – ϕ i độ lệch pha u so với i, có − ≤ ϕ ≤ 2 c, Các giá trị hiệu dụng: - Cường độ hiệu dụng dđxc đại lượng có giá trị cường độ dđ khơng đổi, cho qua điện trở R, khoảng thời gian cơng suất tiêu thụ R dđ khơng đổi cơng suất tiêu thụ trung bình R dđxc nói - Điện áp hiệu dụng định nghĩa tương tự U I E U= ; I= ; E= - Giá trị hiệu dụng giá trị cực đại đại lượng chia cho 2 2 Một số ý: - Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2πft + ϕi) * Mỗi giây dòng điện đổi chiều 2f lần * Nếu pha ban đầu ϕi = − π π ϕi = giây đổi chiều 2f-1 lần 2 - Cơng thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng chu kỳ: Khi đặt điện áp u = U0cos(ωt + ϕu) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1 U1 4∆ϕ ∆t = Với cos∆ϕ = , (0 < ∆ϕ < π/2) (∆t: thời gian đèn sáng chu kì) U0 ω - C// = C1 + C2; Cnt = (C1C2) : (C1 + C2); L// = (L1L2) : (L1 + L2); Lnt = L1 + L2 Dòng điện xoay chiều đoạn mạch R,L,C U U I= - Đoạn mạch có điện trở R: uR pha với i, ϕ = ϕu – ϕi = 0, I = R R U Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện khơng đổi qua có I = R - Đoạn mạch có cuộn cảm L: uL nhanh pha i π/2, ϕ = ϕu – ϕi = π/2 U0 U I= I = với ZL = ωL cảm kháng ZL ZL Lưu ý: Cuộn cảm L cho dòng điện khơng đổi qua (khơng cản trở) - Đoạn mạch có tụ điện C: uC chậm pha i π/2, ϕ = ϕu – ϕi = -π/2 U0 U I= I = với Z C = dung kháng ZC ZC ωC Lưu ý: Tụ điện C khơng cho dòng điện khơng đổi qua (cản trở hồn tồn) - Đoạn mạch RLC khơng phân nhánh U I = ; Z = R + ( Z L − Z C )2 ⇒ U = U R2 + (U L − U C ) ⇒ U = U 02R + (U L − U 0C ) Z GV NGŨN VĂN HÒA LONG 10  n : Phần nguyên L = n, p ⇒  2.i  p : Phần thập phân + Số vân sáng trường giao thoa: (2n + 1) + Số vân tối trường giao thoa: (2n) p < 0,5 2(n + 1) p ≥ 0,5 + Ví dụ L/2i = 4,5 ==> n = 4; p = 0,5 ==> số vân sáng 9, số vân tối 10 L/2i = 5,45 ==> n = 5; p = 0,45 ==> số vân sáng 11, số vân tối 11 L/2i = 3,72 ==> n = 3; p = 0,72 ==> số vân sáng 7, số vân tối - Biết khoảng vân i, biết vị trí điểm M (xM) thì: + Tại M vân sáng khi: =n (n ∈ N); + Tại M vân tối khi: =n+ - Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2) + Vân sáng: x1 ≤ ki ≤ x2 (kể cả M N) + Vân tối: x1 ≤ (k+0,5)i ≤ x2 (kể cả M N) Số giá trị k ∈ Z số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M N phía với vân trung tâm x1 x2 dấu M N khác phía với vân trung tâm x1 x2 khác dấu - Xác định khoảng vân i khoảng có bề rộng L Biết khoảng L có n vân sáng L + Nếu đầu hai vân sáng thì: i = n- L + Nếu đầu hai vân tối thì: i = n L + Nếu đầu vân sáng đầu vân tối thì: i = n - 0,5 - Sự trùng xạ λ 1, λ (khoảng vân tương ứng i1, i2 ) + Trùng vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = ⇒ k1λ1 = k2λ2 = + Trùng vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ⇒ (k1 + 0,5)λ1 = (k2 + 0,5)λ2 = - Lưu ý: Vị trí có màu màu với vân sáng trung tâm vị trí trùng tất vân sáng xạ - Trong tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38µm ≤ λ ≤ 0,76µm) D + Bề rộng quang phổ bậc k: ∆x k = k (λ đ − λ t ) = k ( i đ − i t ) a + Xác định số vân sáng, số vân tối xạ tương ứng vị trí xác định (đã biết x): + Số khoảng vân nửa trường giao thoa: ax ≤ 0,76 ⇒ giá trị k ⇒ λ k D ax ≤ 0,76 ⇒ giá trị k ⇒ λ + Vân tối: 0,38 ≤ λ = k + 0.5 D + Vân sáng: 0,38 ≤ λ = S1 S’ Sự xê dịch hệ vân giao thoa: a, Xê dịch xê dịch nguồn S: S O I O’ S2 IO SS' IS + Vân trung tâm d / c ngược chiều d / c nguồ n   + S' IO' thẳng hàng OO ' = e, n S1 O’ S O S2 b, Xê dịch mặt song song: (n − 1)eD ; Vân trung tâm dịch phía a Cách tạo ngn kết hợp: S1 a) Khe ng (đã học) S b) Lưỡng lăng kính Frexnen: S2 S1S2 = a = 2.d1.A(n - 1); i = λD/a d OO ' = M d2 GV NGŨN VĂN HÒA LONG α I D O N 18 λ (d + d ) 2.d1 A( n − 1) ==> i = Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2.A(n -1) c) Lưỡng thấu kính Biê: Gồm thấu kính cưa đơi qua quang tâm rồi: + C1: Hớt nửa phần nhỏ e ghép sát vào Hai ảnh phải ảo tạo giao thoa Khoảng cách hai ảnh : a = S1S = 2e Bề rộng miền giao thoa là: MN = a O1 O1 O S1 S O O2 O2 N d1 E M M S ; d1/ E d1 S2 d1 2e( d1/ − d1 )d d2 λ( d1/ + d ) = ; khoảng vân i = ; d1/ d1 d1/ a / S1 d1/ - d1 S2 N d2 d1 d2 D Cách Cách D + Hoặc C2 để đệm miếng bìa mỏng để nửa thấu kính cách khoảng b Hai ảnh phải thật cho giao thoa, khoảng cách hai ảnh là: a = Miền giao thoa là: MN = b.(d1 + d1/ ) ; d1 b.(d1 + d ) λD ; Khoảng vân: i = d1 a d) Lưỡng gương phẳng Frexnen: gồm hai gương phẳng đặt lệch nha góc α nhỏ α α G1 M S S1 O I S2 d1 G2 N d2 S1S2 = a = 2.d1.tgα = 2.d1.α Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2.α Khoảng vân i = λ ( d1 + d ) 2.d1 α Các loại quang phổ: a, Quang phổ phát xạ: Là quang phổ ánh sáng chất rắn lỏng khí nung nóng nhiệt độ cao phát Quang phổ phát xạ chất chia làm hai loại: quang phổ liên tục quang phổ vạch * Quang phổ liên tục: - Là dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím, giống quang phổ ánh sáng mặt trời - Tất vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát quang phổ liên tục - Đặc điểm : quang phổ liên tục khơng phụ thuộc chất nguồn sáng mà phụ thuộc vào nhiệt độ vật phát sáng Khi nhiệt độ vật cao miền quang phổ mở rộng as có bước sóng ngắn GV NGŨN VĂN HÒA LONG 19 - Ứng dụng: cho phép xác định nhiệt độ nguồn sáng * Quang phổ vạch: - Là hệ thống vạch màu riêng rẽ ngăn cách khoảng tối - Khi kích thích khối khí hay áp suất thấp để chúng phát sáng chúng phát quang phổ vạch phát xạ - Đặc điểm: Các ngun tố khác phát qp vạch px khác nhau: ≠ số lượng vạch, độ sáng, vị trí, màu sắc vạch độ sáng tỉ đối vạch - Ứng dụng: Dùng để phân tích thành phần mẫu vật b, Quang phổ hấp thụ: - Là hệ thống vạch tối riêng rẽ nằm quang phổ liên tục - Cần nguồn sáng trắng để phát QPLT, nguồn sáng máy qp đám khí hay đốt cháy để phát qp vạch hấp thụ (Qp của mặt trời mà ta thu trái đất qp hấp thụ Bề mặt của Mặt Trời phát quang phổ liên tục) - Đặc điểm: Nhiệt độ nguồn phát qp vạch hấp thụ phải nhỏ nhiệt độ nguồn phát qp liên tục - Ứng dụng: Trong phép phân tích quang phổ * Hiện tượng đảo sắc ánh sáng: Là tượng nguồn phát qplt qplt đi, vạch tối qp vạch hấp thụ trở thành vạch màu qp vạch phát xạ Lúc nguồn phát qp vạch hấp thụ trở thành nguồn phát qp vạch phát xạ Chứng tỏ đám có khả phát as đơn sắc có khả hấp thụ as Tia hồng ngoại , tia tử ngoại tia X: a Tia hồng ngoại: - Định nghĩa : Là xạ khơng nhìn thấy có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ : λ > 0,76 µ m - Bản chất : sóng điện từ - Nguồn phát sinh : Tất vật nung nóng phát tia hồng ngoại (mặt trời, thể người, bóng đèn ) Có 50% lượng Mặt Trời thuộc vùng hồng ngoại - Đặc điểm : Tác dụng nhiệt, td lên kính ảnh hồng ngoại, td hóa học, biến điệu sóng điện từ cao tần - Ứng dụng : Dùng để sưởi ấm, sây khơ, chụp ảnh hồng ngoại, điều khiển từ xa: tivi, tơ b Tia tử ngoại: - Định nghĩa : Là xạ khơng nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng tím : λ < 0,38 µ m - Bản chất : sóng điện từ - Nguồn phát sinh : • Vật bị nung nóng 20000C phát tia tử ngoại Nguồn phát tia tử ngoại : mặt trời, hồ quang điện Có 9% lượng Mặt Trời thuộc vùng tử ngoại - Đặc điểm : • Tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang số chất, làm ion hóa khơng khí, gây phản ứng quang hóa, quang hợp • Bị thủy tinh nước hấp thụ mạnh • Có số tác dụng sinh học - Ứng dụng : • Dùng để khử trùng, chữa bệnh còi xương (Ứng dụng td sinh học: hủy diệt tế bào) • Phát vết nứt, vết xước bề mặt sản phẩm (Ứng dụng td làm phát quang số chất) c, Tia Rơnghen: - Phát tia X: Mỗi chùm tia catơt – tức chùm tia eelectron có lượng lớn – đập vào vật rắn vật phát tia X - Bản chất : sóng điện từ có bước sóng ngắn cỡ 10-11 m ÷ 10-8 m - Tính chất : • Có khả đâm xun 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 - Cơng dụng : • Trong y học : dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa số bệnh ung thư • Trong cơng nghiệp : dùng để dò khuyết tật bên sản phẩm, chế tạo máy đo liều lượng tia rơnghen GV NGŨN VĂN HÒA LONG 20 Thang sóng điện từ: λ : 0, 640 µ m ÷ 0, 760 µ m Vùng đỏ - Sóng vơ tuyến: Bước sóng từ vài chục km đến vài mm λ : 0, 590 µ m ÷ 0, 650 µ m Vùng cam - Tia hồng ngoại: Bước sóng từ vài mini mét đến 0,76μm λ : 0, 570 µ m ÷ 0, 600 µ m Vùng vàng - Ánh sáng khả kiến: Bước sóng từ 0,76μm đến 0,38μm λ : 0, 500 µ m ÷ 0, 575 µ m Vùng lục -7 -9 λ : 0, 450 µ m ÷ 0, 510 µ m Vùng lam - Tia tử ngoại: Bước sóng từ 3,8.10 m đến 10 m λ : 0, 440 µ m ÷ 0, 460 µ m Vùng chàm - Tia X: Bước sóng từ 10-8m đến 10-11m λ : 0, 38 µ m ÷ 0, 440 µ m Vùng tím - Tia gamma: Bước sóng từ 10-12 m đến 10-15 m Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X tia gamma có chất sóng điện từ có bước sóng khác nên có tính chất, tác dụng khác nguồn phát, cách thu chúng khác CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Hiện tượng quang điện: - Hiện tượng quang điện ngồi: Hiện tượng ánh sáng làm bật êlectron khỏi mặt kim loại gọi tượng quang điện - Hiện tượng quang điện (quang dẫn): Hiện tượng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn lỗ trống tham gia vào q trình dẫn điện, gọi tượng quang điện - 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 - Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lấn ngun tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf; f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ, h số (h = 6,625.10-34Js) hc e= hf = - Năng lượng lượng tử ánh sáng (hạt phơtơn) l Trong h = 6,625.10-34 Js số Plăng; c = 3.108m/s vận tốc ánh sáng chân khơng; f, λ tần số, bước sóng ánh sáng (của xạ) (Khi as truyền lượng tử as khơng bị thay đổi, khơng phụ thuộc k/c tới nguồn sáng) - Mỗi phơtơn as đơn sắc có lượng: ε = hf = hc/λ = mc2 ==> Khối lượng tương đối tính phơtơn: m = ε/c2 = h/(cλ) ==> Động lượng phơtơn: p = mc = h/λ - Lưu ý: Khơng có phơtơn đứng n, phơtơn tồn chuyển động – đứng n khối lượng khơng - Thuyết lượng tử ánh sáng: + AS tạo thành hạt gọi phơtơn + Với as đơn sắc có tần số f, phơtơn đếu giống nhau, phơtơn mang lượng hf + Phơtơn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng + Mỗi lần ngun tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ as chúng phát hay hấp thụ phơtơn Hiện tượng quang điện mv hc e= hf = = A + 0Max *Cơng thức Anhxtanh tượng quang điện: l hc Trong A = 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 mv 0Max eU h = * Để dòng quang điện triệt tiêu UAK ≤ Uh (Uh < 0), Uh gọi hiệu điện hãm GV NGŨN VĂN HÒA LONG 21 Lưu ý: Trong số tốn người ta lấy Uh > độ lớn * Đối với tia Rơnghen X: - Cường độ dòng điện ống Rơnghen: i = Ne Với N số electron tới đập đối catốt giây - Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK Với Eđ = mv2/2 động electron trước đập vào đối catơt Eđo = mvo2/2 động electron sau bứt khỏi catơt, thường Eđo = ==> Eđ = eUAK - Định luật bảo tồn lượng: Eđ = ε + Q = hf + Q + Động electron biến thành lượng tia X làm nóng đối catơt + Với ε lượng tia X Q nhiệt lượng làm nóng đối catơt - Bước sóng nhỏ xạ ống Rơnghen phát ứng với trường hợp tồn động electron Eđ (ngay trước đập vào đối catơt) biến thành lượng ε tia X: Từ Eđ = ε + Q = hf + Q ==> Eđ ≥ hf = hc/λ ==> λ ≥ hc/ Eđ ==> λ = hc/ Eđ -34 Với: h = 6,625.10 Js số Plăng, c = 3.10 m/s vận tốc as chân khơng số cơng thức liên quan: * Xét vật lập điện, có điện cực đại V Max khoảng cách cực đại d Max mà electron chuyển động điện trường cản có cường độ E tính theo cơng thức: e VMax = mv 0Max = e Ed Max * Với U hiệu điện anốt catốt, v A tốc độ cực đại electron đập vào anốt, v K = v0Max tốc 1 e U AK = mv 2A - mv K2 = EđA – EđK = EđA – (ε - A) độ ban đầu cực đại electron rời catốt thì: 2 * Cơng suất chiếu sáng: 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 n H= * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): N Với n N số electron quang điện bứt khỏi catốt số phơtơn đập vào catốt giây * Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B : mv R= ( α = v, B ) e B sin α Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng 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) Quang trở pin quang điện: - Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Điện trở thay đổi từ vài mêgm khơng chiếu sáng xuống đến vài chục ơm 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: 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 thơng, tượng phát sáng Tiên đề Bo - Quang phổ ngun tử Hiđrơ - Tiên đề trạng thái dừng: Ngun tử tồn trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng ngun tử khơng bức xạ Trong trạng thái dừng ngun tử, êlectrơn chuyển động Ecao quanh hạt nhân quĩ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi nhận phơtơn phát phơtơn quĩ đạo dừng - Tiên đề xạ haapf thị lượng ngun tử: Ethấp ( ) GV NGŨN VĂN HÒA LONG 22 + Khi ngun 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: ε = hf = = Ecao - Ethấp + Ngược lại, ngun tử ở 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 ==> Ngun tử ln có xu hướng chuyển từ mức lượng cao mức lượng thấp * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron ngun tử hiđrơ: rn = n2r0 -11 Với r0 =5,3.10 m bán kính Bo (ở quỹ đạo K); n=6 P n = 1, 2, 3, 4, 5, O n=5 * Năng lượng electron ngun tử hiđrơ: n=4 N 13, En = - (eV) Với n ∈ N* n n=3 M * Sơ đồ mức lượng Pasen - Dãy Laiman: Nằm vùng tử ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo K L n=2 Lưu ý: Vạch dài λLK e chuyển từ L → K Hδ Hγ Hβ H α Vạch ngắn λ∞K e chuyển từ ∞ → K - Dãy Banme: Một phần nằm vùng tử ngoại, Banme phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo L Vùng ánh sáng nhìn thấy có vạch: n=1 K Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L Vạch lam Hβ ứng với e: N → L Laiman Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L Vạch tím Hδ ứng với e: P → L λ 23 Lưu ý: Vạch dài λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn λ∞L e chuyển từ ∞ → L λ 13 - Dãy Pasen: Nằm vùng hồng ngoại λ12 Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngồi 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 ngun từ hiđrơ: 1 = + f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) λ13 λ12 λ23 Sơ lược laze: - Laze phiên âm LASER, nghĩa máy khuyếch đại as sự 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) Al2O3 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 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 thể đậm nét: Tính đâm xun, td quang điện, td iơn hóa, td phát quang Ngược lại bước sóng as dài (thì lượng phơtơn nhỏ), t/c sóng thể đậm nét: dễ quan sát thấy tượng giao thoa, tượng tán sắc as CHƯƠNG VII VẬT LÝ HẠT NHÂN Cấu tạo hật nhân ngun tử, Đơn vị khối lượng ngun tử: a) Cấu tạo hạt nhân ngun tử: - Cấu tạo: + Hạt nhân ngun tử cấu tạo từ prơtơn (mang điện tích ngun tố dương), nơtron (trung hồ điện), gọi chung nuclơn GV NGŨN VĂN HÒA LONG 23 + Hạt nhân ngun tố có ngun tử số Z chứa Z prơton N nơtron; A = Z + N đc gọi số khối + Các nuclơn liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; loại lực truyền tương tác nuclơn 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 ngun tử mà hạt nhân có số prơton Z khác số nơtron N gọi đồng vị b) số đơn vị hay dùng VLHN: 12 - Đơn vị khối lượng ngun tử: Đơn vị u có giá trị khối lượng ngun 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 ↔ 109; 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 sẽ 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 ln 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 Phản ứng hạt nhân a, Định nghĩa: - Phản ứng hạt nhân q trình biến đổi hạt nhân - Phản ứng hạt nhân chia làm hai loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát: q trình tự phân rã hạt nhân khơng 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: q 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 + Z44 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 b, Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân: + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 uu r uu r uu r uu r ur ur ur ur + Bảo tồn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m v2 = m v3 + m v4 + Bảo tồn lượng: K X1 + K X +ΔE = K X3 + K X ==> ΔE = K X3 + K X - (K X1 + K X ) 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 Trong đó: M = mX1 + mX tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng M = mX + mX tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng GV NGŨN VĂN HÒA LONG 24 Lưu ý: + Nếu M0 > M phản ứng toả lượng ∆E dạng động hạt X3, X4 phơtơn 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 phơtơn 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 Các 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 Năng lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = A3ε +A4ε - A1ε - A2ε ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 c, Quy tắc dịch chuyển phóng xạ A A- + Phóng xạ α ( He ): Z X ® He + Z - 2Y • 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, qng đường khơng khí cỡ 8cm, vật rắn cỡ vài mm ==> khả đâm xun kém, có khả iơn hóa chất khí A A - - 1e + Phóng xạ β ( ): Z X ® - e + Z +1Y • So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến bảng tuần hồn có số khối • Thực chất phóng xạ β- hạt nơtrơn biến thành hạt prơtơn, hạt electrơn hạt n ® p + e- + v nơtrinơ: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β- hạt electrơn ( −1 e ), mang điện tích âm (-1e) nên bị lệch phía dương tụ • Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng khơng tương tác với vật chất • Phóng với vận tốc gần vận tốc as • Iơn hóa chất khí yếu tia α • Khả đâm xun mạnh, vài mét khơng khí vài mm kim loại +1 A A + Phóng xạ β+ ( e ): Z X ® +1 e + Z - 1Y • So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối • Thực chất phóng xạ β+ hạt prơtơn biến thành hạt nơtrơn, hạt pơzitrơn 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 xun mạnh, vài mét khơng khí vài mm kim loại + 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 lượng thấp E2 đồng thời phóng phơtơn có lượng: e= hf = = E1 - E l • Là xạ điện từ khơng mang điện nên khơng bị lệch điện trường từ trường • Có t/c tia Rơnghen, có khả đâm xun lớn, vài mét bê tơng 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: -t N N = N T = N e-λt = k0 - Số hạt ngun tử đã phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt (α e- e+) tạo ΔN = N - N = N (1 - e -λt ) thành: - Số ngun tử (hạt nhân) chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: GV NGŨN VĂN HÒA LONG 25 - t m = m T = m e -λt = - Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: m0 2k Trong đó: + Với NA = 6,0221.1023mol-1 số Avơgađrơ + A số khối ngun tử + N0, m0 số ngun 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 Δm = m - m = m (1 - e -λt ) - Khối lượng chất đã phóng xạ sau thời gian t: Dm = 1- e- l t - Phần trăm (đợ giảm) chất phóng xạ bị phân rã: m0 - t m - Phần trăm chất phóng xạ còn 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 Avơgađrơ Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- A = A1 ⇒ m1 = ∆m - Đợ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo t H H ⇒ = e−λt 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 ==> Đợ giảm đợ phóng xạ (%): H0 H0 H0 Lưu ý: Khi tính đợ 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 N0/16 N0/32 N0/64 Số hạt phân rã N0/2 N0/4 Tỉ lệ % phân rã 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875% 15 31 Tỉ lê rã lại N0/8 15 N0/16 31 N0/32 63 N0/64 63 - Ứng dụng đồng vị phóng xạ: phương pháp ngun 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 sẽ vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo vài nơtrơn 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 nơtrơn, số nơtrơn lại sau p.ư h.n đến kích thích h.n khác Khi k ≥ xảy p.ư phân hạch dây chuyền: GV NGŨN VĂN HÒA LONG 26 + 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 h.n): - 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 CHƯƠNG VIII TỪ VI MƠ ĐẾN VĨ MƠ I CÁC HẠT SƠ CẤP: Thế giới vi mơ, vĩ mơ xếp theo kích thước lớn dần: Hạt sơ cấp, hạt nhân ngun tử, ngun tử, phân tử, hành tinh, hệ Mặt Trời, thiên hà Hạt sơ cấp: Là hạt có kích thước khối lượng nhỏ hạt nhân ngun tử - Các hạt sơ cấp chia làm ba loại: + phơtơn có m0 = + Các leptơn: Có khối lượng từ đến200 me Bao gồm: nơtrinơ ν, electron e-, pơzitron e+, + Các hađrơn: Có khối lượng 200me Được chia thành ba nhóm con: • Mêzơn π, K: Có khối lượng 200me nhỏ khối lượng nuclơn • Nuclơn p, n • Hipêron: Có khối lượng lớn khối lượng nuclơn Nhóm nuclơn hipêron còn gọi barion - Tất hađrơn cấu tạo từ hạt nhỏ hơn, gọi quac Có loại quac (kí hiệu là: u, d, s, c, b, t) với phản quac tương ứng Các quac có mang điện phân số: ± , ± Một thành cơng giả thuyết quac dự đốn hạt ơmêga trừ Ω- - Phần lớn hạt sơ cấp tạo thành cặp gồm hạt phản hạt Phản hạt có khối lượng nghỉ spin hạt đặc trưng khác có trị số độ lớn trái dấu - Lưu ý: + Sắp xếp theo thứ tự tăng dần khối lượng hạt sơ cấp biết: Phơtơn, leptơn, mêzơn barion + Theo quan niệm hạt thực sơ cấp gồm: Các quac, leptơn hạt truyền tương tác gln, phơtơn, W±, Z0 gravitơn + Hạt prơton có cấu tạo quac nên prơton bị phá vỡ Bốn loại tương tác vũ trụ: mạnh, điện từ, yếu, hấp dẫn - Tương tác hấp dẫn: Là tương tác hạt (các vật) có khối lượng khác khơng Bán kính lớn vơ cùng, lực tương tác nhỏ.Vd: Trọng lực, lực hút TĐ mặt trăng - Tương tác điện từ: tương tác hạt mang điện vật tiếp tiếp xúc gây nên ma sát Bán kính lớn vơ hạn, lực tương tác mạnh tương tác hấp dẫn cỡ 1038 lần Tương tác điện từ bản chất lực Culơng, lực điện từ, lực Lo – ren, lực ma sát, lực liên kết hóa học - Tương tác yếu – leptơn: Đó tương tác leptơn Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 10−18 m , lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 1011 lần Ví dụ: q trình phân rã β±: p → n + e+ + ve ; ~ n → p + e- + ve -Tương tác mạnh: Là tương tác hadrơn; khơng kể q trình phân rã chúng Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 10−15 m , lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 102 lần GV NGŨN VĂN HÒA LONG 27 Một trường hợp riêng tương tác mạnh lực hạt nhân Kích thước ngun tử, hạt nhân, prơton là: 10-10m, 10-14m, 10-15m - Theo thứ tự kích thước giảm dần: Phân tử > ngun tử > hạt nhân > nuclơn > quac II MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI: Hệ mặt trời: Gồm Mặt Trời hành tinh, tiểu hành tinh vệ tinh, chổi thiên thạch - Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh - Để đo đơn vị hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: 1đvtv = 150.106 km năm ánh sáng = 9,46.1012 Km - Năm ánh sáng: qng đường mà as năm - Các hành tinh quay quanh mặt trời theo chiều thuận phẳng, Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quay theo chiều thuận trừ Kim tinh Mặt trời: - Là thiên thể trung tâm hệ mặt trời Có bán kính > 109 lần bk trái đất; khối lượng = 333 000 lần kl TĐ - Có khối lượng lớn, lực hấp dẫn Mặt Trời có vai trò định hình thành, phát triển chuyển động hệ - Là cầu khí nóng sáng, khoảng 75% hiđrơ 23% heli Nhiệt độ bề mặt 6000K, lòng đến hàng chục triệu độ Trong lòng mặt trời ln xảy p.ư nhệt hạch p.ư tổng hợp hạt nhân hiđrơ thành hn heli -Cấu trúc mặt trời: Nhìn tổng qt, Mặt trời cấu tạo gồm hai phần quang cầu khí cầu +Quang cầu Nhìn từ Trái đất ta thấy Mặt trời có dạng đĩa sáng tròn bán kính góc 16 phút khối cầu nóng sáng nhìn thấy gọi quang cầu ( gọi quang quyển, có bán kính khoảng 7.105 km) +Khí Mặt trời (khí cầu) Bao quanh quang cầu có khí Mặt trời Khí Mặt trời cấu tạo chủ yếu hiđrơ, heli… có nhiệt độ cao nên khí có đặc tính phức tạp Khí phân hai lớp có tính chất vật lí khác sắc cầu nhật hoa Sắc cầu lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày 10 000 km có nhiệt độ khoảng 4500k Phía ngồi sắc cầu nhật hoa Vật chất cấu tạo nhật hoa trạng thái ion hố mạnh (gọi trạng thái plaxma) Nhiệt độ khoảng triệu độ Nhật hoa có hình dạng thay đổi theo thời gian - Cơng suất phát xạ Mặt Trời P = 3,9.1026 W Lưu ý: Cơng suất xạ mặt trời P = 3,9.1026W, Mà P = = ==> E = P.t ==> Khối Lượng mặt trời giảm : m = E/c2 = Pt/c2 Trái Đất: a) Cấu tạo: Trái Đất có dạng hình cầu, bán kính xích đạo 6378km , bán kính hai cực 6357km , khối lượng riêng trung bình 5515kg/m + Lõi Trái Đất: bán kính 3000km ; chủ yếu sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 4000 C + Vỏ Trái Đất: dày khoảng 35km ; chủ yếu granit; khối lượng riêng 3300kg/m - vài số liệu TĐ: BK = 6400km, KL = 5,98.1024kg, BK quĩ đạo quanh mặt trời 150.10 6km Chu kì quay quanh trục 23h56ph004giây Chu kì quay quanh mặt trời 365,2422 ngày Góc nghiêng 23027’ b) Mặt Trăng- vệ tinh Trái đất - Mặt trăng cách Trái Đất 384 000 km có bán kính 1738 km, có khối lượng 7, 35.10 22 kg Gia tốc trọng trường Mặt trăng 1,63 m/s2 Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất với chu kì 27,32 ngày Trong chuyển động củaTrái Đất, Mặt Trăng quay quanh trục với chu kì chu kì chuyển động quanh Trái Đất Hơn nữa, chiều tự quay chiều với chiều quay quanh Trái đất, nên Mặt Trăng ln hướng nửa định phía Trái đất - Do lực hấp dẫn bé nên Mặt Trăng khơng giữ khí Nói khác, Mặt Trăng khơng có khí - Bề mặt Mặt trăng phủ lớp vật chất xốp Trên bề mặt Mặt Trăng có dãy núi cao, có vùng phẳng gọi biển (biển đá, khơng phải biển nước), đặc biệt có nhiều lỗ tròn đỉnh núi (có thể miệng núi lửa tắt, vết tích va chạm thiên thạch) - Nhiệt độ ngày đêm Mặt Trăng chênh lệch lớn ; vùng xích đạo mặt Mặt Trăng, nhiệt độ lúc trưa 100 0C lúc nửa đêm lại là-150 0C - Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất, mà rõ rệt gây tượng thuỷ triều Cần lưu ý khí Trái Đất bị tác dụng lực triều (triều), dâng lên hạ xuống với biên độ lớn biên độ thuỷ triều nhiều lần Hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo xác định GV NGŨN VĂN HÒA LONG 28 - Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh - Các hành tinh có kích thước nhỏ cỡ vài trăm km nhỏ gọi tiểu hành tinh - Vệ tinh chuyển động quanh hành tinh - Những hành tinh thuộc nhóm Trái Đất là: Thuỷ tinh, Kim tinh, Trái Đất Hoả tinh Đó hành tinh nhỏ, rắn, có khối lượng riêng tương đối lớn Nhiệt độ bề mặt tương đối cao - Những hành tinh thuộc nhóm Mộc tinh là: Mộc tinh, Thổ tinh, Hải vương tinh Thiên vương tinh Chúng hành tinh lớn, khối khí nhân rắn xung quanh chất lỏng Nhiệt độ bề mặt tương dối thấp - Các đặc trưng hành tinh Thiên thể Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv) Bán kính (km) Khối lượng (so với Trái Đất) Khối lượng riêng (103kg/m3) Chu kì tự quay Thủy tinh Kim tinh 0,39 0,72 2440 6056 0,055 0,81 5,4 5,3 59 ngày 243 ngày Trái Đất 6375 5,5 23g56ph Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời Số vệ tinh đă biết 87,9 ngày 224,7 ngày 365,25 ngày (1 năm) 1,88 năm 11,86 năm 29,46 năm 0 Hỏa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 24g37ph Mộc tinh 5,2 71490 318 1,3 9g50ph 63 Thổ tinh 9,54 60270 95 0,7 14g14ph 34 Thiên Vương 19,19 25760 15 1,2 17g14ph 84,00 năm 27 tinh Hải Vương 30,07 25270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm 13 tinh Sao chổi thiên thạch: - Sao chổi: Là khối khí đóng băng lẫn với đá, có đường kính vài km, chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp dẹt mà mặt trời tiêu điểm Khi chổi cđ quĩ đạo gần mặt trời vật chất bị nóng sáng bay thành đám khí bụi quanh Đám khí bụi bao quanh bị áp suất as mặt trời gây đẩy dạt phía đối diện với mặt trời tạo thành chổi Đứng TĐ ta nhìn thấy đầu chổi: đầu chổi gần mặt trời, chổi xa MT - Thiên thạch: Là tảng đá chuyển động quanh mặt trời Trường hợp thiên thạch bay bầu khí trái đất bị ma sát mạnh nêu nóng sáng bốc cháy, để lại vết dài mà ta gọi băng III CÁC SAO VÀ THIÊN HÀ: Sao: - Sao thiên thể nóng sáng giống Mặt Trời Các xa, biết ngơi gần cách đến hàng chục tỉ km (trên năm as); ngơi xa cách xa đến 14 tỉ năm ánh sáng ( năm ánh sáng = 9, 46.1012 Km ) - Xung quanh số có hành tinh chuyển động, giống hệ Mặt Trời Khối lượng có giá trị năm khoảng từ 0,1 lần khối lượng Mặt Trời đến vài chục lần (đa số khoảng lần ) khối lượng Mặt Trời Bán kính có giá trị nằm khoảng rộng, từ khoảng phần nghìn lần bán kính Mặt Trời ( chắt) đến gấp hàng ngìn lần bk mặt trời (ở kềnh) Các loại sao: - Đa số tồn trạng thái ổn định; có kích thước, nhiệt độ, … khơng đổi thời gian dài - Ngồi ra; người ta phát thấy có số đặc biệt biến quang, mới, nơtron, … + Sao biến quang có độ sáng thay đổi, có hai loại: GV NGŨN VĂN HÒA LONG 29 •Sao biến quang che khuất hệ đơi (gồm vệ tinh), độ sáng tổng hợp mà ta thu sẽ biến thiên có chu kì •Sao biến quang nén dãn có độ sáng thay đổi thực theo chu kì xác định + Sao có độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần sau từ từ giảm Lí thuyết cho pha đột biến q tŕnh biến hóa hệ + Punxa, nơtron ngồi xạ lượng có phần xạ lượng thành xung sóng vơ tuyến •Sao nơtron cấu tạo hạt nơtron với mật độ lớn 1014 g/cm •Punxa (pulsar) lơi nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ góc 640 vòng/s phát sóng vơ tuyến Bức xạ thu Trái Đất có dạng xung sáng giống sáng hải đăng mà tàu biển nhận - Ngồi ra, hệ thống thiên thể vũ trụ có lỗ đen tinh vân + Lỗ đen thiên thể tiên đốn lí thuyết, cấu tao nơtron, có trường hấp dẫn lớn thu hút vật thể, kể ánh sáng Vì vậy, thiên thể tối đen khơng phát sóng điện từ Người ta phát lỗ đen nhờ tia X phát ra, lỗ đen hút thiên thể gần + Tinh vân ta thấy “đám mây sáng”, gọi Đó đám bụi khổng lồ rọi sáng ngơi gần đó, đám khí bị ion hố phóng từ hay siêu Khái qt tiến hố Khi “nhiên liệu” cạn kiệt, biến thành thiên thể khác Lí thuyết cho thấy có khối lượng cỡ Mặt Trời “ sống” tới 10 tỉ năm, sau biến thành chắt trắng (hay lùn ), có bán kính phần trăm hay phần nghìn bán kính Mặt Trời lại có nhiệt độ bề mặt tới 50 000 K Còn có khối lượng lớn mặt trời (từ năm lần trở lên) “sống” khoảng 100 triệu năm, nhiệt độ giảm dần trở thành kềnh đỏ, sau lại tiếp tục tiến hố trở thành nơtron (punxa), lỗ đen Thiên hà: - Các tồn vũ trụ thành hệ thống tương đối độc lập Hệ thống gồm nhiều loại tinh vân gọi thiên hà a Các loại thiên hà: •Thiên hà xoắn ốc có hình dạng dẹt đĩa, có cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí •Thiên hà elip có hình elip, chứa khí có khối lượng trải dải rộng Có loại thiên hà elip nguồn phát sóng vơ tuyến điện mạnh •Thiên hà khơng định hình trơng đám mây (thiên hà Ma gien-lăng) • Đường kính thiên hà vào khoảng 100 000 năm ánh sáng • Tồn thiên hà quay xung quanh trung tâm thiên hà b Thiên Hà Ngân hà: - Thiên hà loại thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 100 nghìn năm ánh sáng có khối lượng khoảng 150 tỉ lần khối lượng Mặt Trời Nó hệ phẳng giống đĩa, dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ ngơi Hệ Mặt Trời nằm cánh tay xoắn rìa thiên hà, cách trung tâm 30 nghìn năm ánh sáng quay quanh tâm thiên hà với tốc độ khoảng 250 km/s Giữa có bụi khí Phần trung tâm thiên hà có dạng hình cầu dẹp, gọi vùng lồi trung tâm (dày khoảng 15 000 năm ánh sáng ), tạo “già” khí bụi Ngay trung tâm thiên hà có nguồn phát xạ hồng ngoại nguồn phát xạ sóng vơ tuyến điện ; nguồn phát lượng tương đương với độ sáng chừng 20 triệu ngơi mặt trời phóng luồng gió mạnh - Từ Trái đất, Chúng ta nhìn hình chiếu Thiên Hà vòm trời, dải sáng trải bầu trời đêm, gọi dải Ngân Hà Mặt phẳng trung tâm dải Ngân Hà trở nên tối bụi dài Vào đầu đêm mùa hè, ta thấy dải Ngân Hà nằm trời theo hướng Đơng Bắc- Tây Nam c Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hà: - Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, thiên hà thường cách khoảng mười lần kích thước Thiên Hà Các thiên hà có xu hướng hợp lại với thành nhóm từ vài chục đến vài nghìn thiên hà - Thiên Hà thiên hà lân lận thuộc Nhóm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm thể tích khơng gian có đường kính gần triệu năm ánh sáng Nhóm bị chi phối chủ yếu ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà chúng ta; Thiên hà Tam giác, thành viên lại Nhóm thiên hà elip thiên hà khơng định hình tí hon - Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng bầu trời chòm Trinh Nữ GV NGŨN VĂN HÒA LONG 30 - Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhóm thiên hà địa phương có tâm nằm Nhóm Trinh Nữ chứa tất nhóm bao quanh nó, có nhóm thiên hà địa phương IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) Các kiện thiên văn quan trọng a) Vũ trụ dãn nở: Các thiên hà dịch chuyển xa nhau, chứng kiện thiên văn quan trọng : vũ trụ dãn nở b) Bức xạ “vũ trụ” Bức xạ phát đồng từ phía khơng trung tương ứng với xạ phát từ vật có nhiệt độ khoảng 3K (chính xác 2,735K); xạ đươc gọi xạ 3K Kết thu chứng tỏ xạ xạ phát từ phía vũ trụ (nay nguội) gọi xạ “nền” vũ trụ Định luật Hớp-bơn: - Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà chúng ta: v = H.d Với: v tốc độ chạy xa thiên hà d k/c từ thiên hà xét đến thiên hà H = 1,7.10 −2 m/s.năm ánh sáng gọi hs Hớp - bơn năm ánh sáng = 9,46.1012 Km Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang): - Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dăn nở từ “điểm kì dị” Để tính tuổi bán kính vũ trụ, ta chọn “điểm kì dị” làm mốc (gọi điểm zêrơ Big Bang) - Tại thời điểm định luật vật lí biết thuyết tương đối rộng khơng áp dụng Vật lí học đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đốn tượng xảy thời điểm t p= 10-43s sau Vụ nổ lớn gọi thời điểm Planck - Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ 10−35 m , nhiệt độ 1032 K mật độ 1091 kg/cm Các trị số cực lớn cực nhỏ gọi trị số Planck Từ thời điểm Vũ trụ dãn nở nhanh, nhiệt độ Vũ trụ giảm dần Tại thời điểm Planck, Vũ trụ bị tràn ngập hạt có lượng cao electron, notrino quark, lượng 1015 GeV - Tại thời điểm t = 10-6s, chuyển động quark phản quark đủ chậm để lực tương tác mạnh gom chúng lại gắn kết chúng lại tạo thành prơtơn nơtrơn, lượng trung bình hạt vũ trụ lúc 1GeV - Tại thời điểm t = phút , hạt nhân Heli tạo thành Trước đó, prơtơn nơtrơn đă kết hợp với để tạo thành hạt nhân đơteri 12 H Khi đó, đă xuất hạt nhân đơteri 12 H , triti 13 H , heli 24 He bền Các hạt nhân hiđrơ hêli chiếm 98% khối lượng thiên hà, khối lượng hạt nhân nặng chiếm 2% Ở thiên thể, có khối lượng hêli có khối lượng hiđrơ Điều chứng tỏ, thiên thể, 4 thiên hà có chung nguồn gốc - Tại thời điểm t = 300000 năm , loại hạt nhân khác đă tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ tương tác điện từ Các lực điện từ gắn electron với hạt nhân, tạo thành ngun tử H He - Tại thời điểm t = 106 năm , ngun tử tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ tương tác hấp dẫn Các lực hấp dẫn thu gom ngun tử lại, tạo thành thiên hà ngăn cản thiên hà tiếp tục nở Trong thiên hà, lực hấp dẫn nén đám ngun tử lại tạo thành Chỉ có khoảng cách thiên hà tiếp tục tăng lên - Tại thời điểm t = 14.109 năm , vũ trụ trạng thái với nhiệt độ trung bình T = 2,7K Lưu ý: - Theo hiệu ứng Đốp-le với sóng as nguồn đứng n phát xạ đơn sắc bước sóng λ0, nguồn chuyển động với tốc độ v máy thu bước sóng xạ mà máy thu nhận λ v - Độ dịch chuyển bước sóng xạ ∆λ = λ - λ = λ c + Nếu nguồn xa máy thu v > ==> ∆λ = λ - λ0 > ==> λ > λ0 , bước sóng xạ d/c phía đỏ, bs dài + Nếu nguồn lại gần máy thu v < ==> ∆λ = λ - λ0 < ==> λ < λ0, bước sóng xạ d/c phía tím, bs ngắn GV NGŨN VĂN HÒA LONG 31 - Hết Chúc em học tốt, đạt kết cao kì thi tới! GV NGŨN VĂN HÒA LONG 32 [...]... tuổi và bán kính vũ trụ, ta chọn “điểm kì dị” làm mốc (gọi là điểm zêrơ Big Bang) - Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng khơng áp dụng được Vật lí học hiện đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đốn các hiện tượng xảy ra bắt đầu từ thời điểm t p= 10-43s sau Vụ nổ lớn gọi là thời điểm Planck - Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ là 10−35 m , nhiệt độ là 1032 K và mật... 30,07 25270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm 13 tinh 4 Sao chổi và thiên thạch: - Sao chổi: Là những khối khí đóng băng lẫn với đá, có đường kính vài km, chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp rất dẹt mà mặt trời là 1 tiêu điểm Khi sao chổi cđ trên quĩ đạo gần mặt trời vật chất trong sao bị nóng sáng và bay hơi thành đám khí và bụi quanh sao Đám khí và bụi bao quanh sao bị áp suất do as mặt trời gây ra... lệch trong điện trường và từ trường • Có các t/c như tia Rơnghen, có khả năng đâm xun lớn, đi được vài mét trong bê tơng và vài centimét trong chì và rất nguy hiểm • Trong phóng xạ γ khơng có sự biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường đi kèm theo phóng xạ α và β • 4 Định luật phóng xạ: -t N N = N 0 2 T = N 0 e-λt = k0 2 - Số hạt ngun tử đã phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt (α hoặc... điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm + Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường cùng biến thiên tuần hồn theo 1 tần số chung + Tại mọi thời điểm, tổng của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là khơng đổi, nói cách khác năng lượng của mạch dao động được bảo tồn - Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hồ theo thời gian của điện tích q và cường... vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2) + Vân sáng: x1 ≤ ki ≤ x2 (kể cả M và N) + Vân tối: x1 ≤ (k+0,5)i ≤ x2 (kể cả M và N) Số giá trị k ∈ Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu - Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L Biết trong khoảng L có n vân sáng... đập và đối catốt trong 1 giây - Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK Với Eđ = mv2/2 là động năng của electron ngay trước khi đập vào đối catơt và Eđo = mvo2/2 là động năng của electron ngay sau khi bứt ra khỏi catơt, thường thì Eđo = 0 ==> Eđ = eUAK - Định luật bảo tồn năng lượng: Eđ = ε + Q = hf + Q + Động năng của electron biến thành năng lượng tia X và làm nóng đối catơt + Với ε là năng lượng tia X và. .. Các ước và bội : G ↔ 109; M ↔ 106; k ↔ 103 ; m ↔ 10-3 ; µ ↔ 10-6 ; n ↔ 10-9 ; p ↔ 10-12 2 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, năng lượng liên kết: - Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có năng lượng tính theo cơng thức: E = m0c2 + Wđ Trong đó Wđ = m0v2/2 = là động năng của hạt nhân - Một vật có khối lượng m0 ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng của vật sẽ tăng... Iơn hóa chất khí yếu hơn tia α • Khả năng đâm xun mạnh, đi được vài mét trong khơng khí và vài mm trong kim loại +1 A 0 A + Phóng xạ β+ ( 0 e ): Z X ® +1 e + Z - 1Y • So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ơ trong bảng tuần hồn và có cùng số khối • Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prơtơn biến thành một hạt nơtrơn, một hạt pơzitrơn và một hạt p ® n + e+ + v nơtrinơ: • Bản chất (thực chất) của tia... * 1 số chú ý: - Mạch dao động có tần số góc ω, tần số f và chu kỳ T thì W đ và Wt biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f và chu kỳ T/2 - Mạch dao động có điện trở thuần R ≠ 0 thì dao động sẽ tắt dần Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch ω 2C2 U 02 U 2 RC một năng lượng có cơng suất: P = I2R = R= 0 2 2L - Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện... hiđrơ, heli… vì có nhiệt độ rất cao nên khí quyển có đặc tính rất phức tạp Khí quyển được phân ra hai lớp có tính chất vật lí khác nhau là sắc cầu và nhật hoa Sắc cầu là lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày trên 10 000 km và có nhiệt độ khoảng 4500k Phía ngồi sắc cầu là nhật hoa Vật chất cấu tạo nhật hoa ở trạng thái ion hố mạnh (gọi là trạng thái plaxma) Nhiệt độ khoảng 1 triệu độ Nhật hoa có hình ... làm mốc (gọi điểm zêrơ Big Bang) - Tại thời điểm định luật vật lí biết thuyết tương đối rộng khơng áp dụng Vật lí học đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đốn tượng xảy thời điểm t p= 10-43s sau... treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 k k1 k2 1 * Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ treo vật khối lượng thì: = + + T T1 T2 Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào... Chu kì dđ lắc đơn phụ thuộc vào độ cao, vĩ độ địa lí nhiệt độ mơi trường Vì gia tốc rơi tự g phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất vĩ độ địa lí, chiều dài lắc l phụ thuộc vào nhiệt độ + Khi đưa lắc

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,41 MB