lý thuyết vật lý 12

Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com LÝ THUYẾT VẬT LÍ LỚP 12 ****HỌC KÌ I DAO ĐỘNG CƠ I.DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ * Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái chuyển động vật lập lại cũ sau khoảng thời gian * Chu kì khoảng thời gian ngắn để trạng thái dao động vật lập lại cũ hay thời gian thực dao động toàn phần * Dao động điều hoà dao động mô tả định luật dạng cos sin : x = Acos(wt +  ) Với : + x li độ dao động ( khoảng cách đại số từ vật đến vị trí cân ) + A biên độ dao động , đơn vị : m ,, cm ( A = /x MAX / ) + w tần số góc dao động , đơn vị : rad/s (w cho biết dao động nhanh hay chậm  w tốc độ biến đổi góc pha ) + wt +  pha dao động thời điểm t , pha đối số hàm cosin góc ( Pha dao động cho ta biết vị trí vật dao động , giá trị cách biến thiên vận tốc gia tốc vật dao động Pha dao động xác định trạng thái vật dao động ) +  pha ban đầu dao động ( Pha ban đầu xác định trạng thái ban đầu vật dao động , phụ thuộc cách chọn gốc toạ độ gốc thời gian ) + Vận tốc gia tốc vật dao động điều hoà biến thiên tần số với tần số vật dao động  + Vận tốc nhanh pha so với li độ x + Gia tốc ngược pha so với li độ x * Lực tác dụng làm vật dao độngđiều hoà + Có dạng F = - kx + Lực hướng VTCB nên gọi lực kéo ( hay lực hồi phục) * Dao động lắc lò xo dao động điều hoà có chu kì : T =  m k * Với góc lệch nhỏ , dao động lắc đơn dao động điều hoà coa chu kì : T =  l g * Hệ dao động + Hệ thực dao động tự gọi hệ dao động + Dao động tự dao động xảy tác dụng nội lực ( Nói cách khác dao động tự có chu kì phụ thuộc vào đặc tính hệ , không phụ thuộc yếu tố bên ngoại ) + Chu kì dao động tự gọi chu kì riêng Ví dụ : + Con lắc lò xo hệ dao động ( có chu kì phụ thuộc vào m k ) , lực đàn hồi tác dụng vào vật nội lực + Con lắc đơn Trái đất ( hay lắc vật lí Trái đất ) hệ dao động II CƠ NĂNG Do vật nặng lắc lò xo chịu tác dụng lực đàn hồi lắc đơn trọng lực nên vật bảo toàn ví lực đàn hồi trọng lực lực * Cơ dao động điều hoà 1 k x = k A2 cos 2(wt +  ) 2 1 + Động : E đ = m v = k A2 sin 2(wt +  ) 2 1 + Cơ toàn phần : E = E t + E đ = k A2 = mw A2 = const 2 + Thế : E t = Vậy suốt trình dao động điều hoà có chuyển hoá lượng động không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com III DAO ĐỘNG TẮT DẦN Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian tác dụng ma sát nhớt * Đặc điểm + Dao động tắt dần nói chung tính điều hoà xét thời gian ngắn ta coi dao động điều hoà với chi kì riêng tần số riêng + Lực cản môi trường lớn ( hay môi trường nhớt ) dao động tắt dần nhanh + Độ nhớt môi trường tăng theo thứ tự : không khí , nước , dầu , dầu nhớt IV DAO ĐỘNG DUY TRÌ Dao động cung cấp nằn lượng để bù lại phần lượng ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng gọi dao động trì *Dao động trì có ngoại lực tác dụng , ngoại lực điều khiển + để có tần số góc tần số góc dao động tự hệ + dao động qua cấu * Tần số dao động trì hệ dao động tự V DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC Là dao động trì tác dụng ngoại lực biến đổi điều hoà : F = F0cos  t + Dao động cưỡng dao động điều hoà + Tần số dao động cưỡng tần số ngoại lực + Biên độ dao động cưỡng tỉ lệ với biên độ F0 ngoại lực phụ thuộc tần số cưỡng  ngoại lực ( A CB  /  - w / ) VI SỰ CỘNG HƯỞNG + Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tần số riêng f vật dao động gọi tượng cộng hưởng + Biên độ dao động đạt đến giá trị không đổi cực đại tốc độ tiêu hao lượng ma sát tốc độ cung cấp lượng cho hệ + Biên độ cực đại dao động cộng hưởng phụ thuộc ma sát môi trường : ma sát giảm giá trị cực đại biên độ tăng * Phân biệt DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VÀ DAO ĐỘNG DUY TRÌ + Dao động cưỡng dao động xảy tác dụng ngoại lực tuần hoàn có tần số góc  Khi ổn định dao động cưỡng có tần số tần số ngoại lực + Dao động trì xảy tác dụng ngoại lực ngoại lực điều khiển ( dao động ) để có tần số góc tần số góc dao động tự hệ VII TỔNG HỢP DAO ĐỘNG * Xét dao động điều hoà phương , tần số : x = A 1cos(wt +  1) ; x = A 2cos(wt +  2) Tổng hợp dao động điều hoà phương , tần số dao động điều hoà phương , tần số với dao động thành phần + Biên độ dao động tổng hợp : A = A 12  A 22  A A cos (   ) + Pha ban đầu dao động tổng hợp  , với : tg  = A sin   A sin  A cos  A cos + Nếu dao động thành phần pha :  -  = 2k   A = A + A ;  =  =  + Nếu dao động thành phần ngược pha :  -  = (2k + 1)   A = /A - A / ;  =  A >A2 Nói chung : /A - A /  A  A + A 2 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com SÓNG CƠ I SÓNG CƠ + Sóng học dao động lan truyền môi trường + Sóng tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi phần tử môi trường truyền dao động , phần tử xa tâm dao động trễ pha + Khi sóng truyền có trạng thái dao động ( pha dao động ) truyền thân phần tử vật chất dao động chỗ * Sóng ngang + Có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng + Truyền môi trường có lực đàn hồi xuất bị biến dạng lệch ( Ví dụ : mặt nước , sợi dây đàn hồi , kim loại mỏng … ) + Sóng mặt chất lỏng hợp lực căng mặt ngoại trọng lực có tác dụng giống lực đàn hồi * Sóng dọc + Có phương dao động trùng với phương truyền sóng + Truyền môi trường có lực đàn hồi xuất bị biến dạng nén , dãn ( Ví dụ : lò xo , chất lỏng không khí … ) II CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG * Chu kì , tần số sóng chu kì , tần số dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua chu kì , tần số nguồn sóng  Chu kì tần số không đổi sóng truyền * Tốc độ truyền sóng tốc độ truyền pha dao động Trong môi trường tốc độ truyền sóng không đổi * Bước sóng  khoảng cách điểm gần phương truyền sóng dao động pha với Bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kì sóng  =vT= v f * Biên độ sóng điểm biên độ dao động phần tử vật chất điểm có sóng truyền qua * Năng lượng sóng : Quá trình truyền sóng trình truyền lượng Năng lượng sóng điểm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng điểm Một phần tử vật chất đứng yên có sóng truyền đến dao động , nghĩa phần tử nhận lượng từ sóng Vậy trình truyền sóng trình truyền lượng III PHƯƠNG TRÌNH SÓNG Xét sóng truyền từ nguồn ) đến điểm M cách O đoạn OM = x Giả sử phương trình dao động nguồn O : u = Acoswt Sóng truyền từ O đến M thời gian t = x v  Phương trình dao động M cách O đoạn d : u M (t) = u ( t – t 0) 2 x 2 2 u M = Acos(wt ) hay u M = Acos ( t x ) (*)  T  Từ (*) ta thấy sóng có tính chất : + Tính tuần hoàn theo thời gian 2 2 Khi xét điểm P sóng có tọa độ x = d (*)  u M = Acos( t d) T  Ta thấy li độ u P biến thiên theo hàm cos  chuyển động điểm P dao động tuần hoàn với chu kì 2 T= w Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com + Tính tuần hoàn theo không gian Khi xét tất điểm sóng vao f thời điểm t (*)  u M = Acos( 2 t T - 2 x)  Ta thấy li độ u điểm sóng biến thiên tuần hoàn theo li độ x  hình dạng sóng ( hình sin ) thời điểm t : sau bước song sóng lại có hình dạng trước Đặc biệt 2 + Những điểm phương truyền sóng dao động pha với nguồn x = 2k    x = k  với / k / = 0,1,2… 2 + Những điểm phương truyền sóng dao động ngược pha với nguồn x = (2k + 1)   x=(k+ )  IV PHẢN XẠ SÓNG Sóng lan truyền môi trường mà gặp vật cản bị phản xạ Sóng phản xạ có tần số bước sóng sóng tới + Nếu vật cản cố định phản xạ có đổi dấu ( biến dạng bị đổi chiều ) , nghĩa li độ điểm môi trường sóng phản xạ trái dấu với li độ sóng tới + Nếu vật cản di động phản xạ không đổi dấu ( biến dạng không bị đổi chiều ) V SÓNG DỪNG Sóng dừng sóng có vị trí nút vị trí bụng cố định không gian + Sóng dừng giao thoa sóng tới sóng phản xạ + Vị trí nút bụng cố định  + Khoảng cách nút bụng kề Điều kiện để có sóng dừng - Khi đầu dây cố định để có sóng dừng chiều dài sợi dây số nguyên lần nửa bước sóng   =k ( với k = , , …; k số bó sóng ) - Khi đầu dây tự đầu dây cố định để có sóng dừng chiều dài sợi dây số nguyên lẻ  lần phần tư bước sóng  = m ( với m = , , ….) Ứng dụng sóng dừng : Đo vận tốc truyền sóng VI GIAO THOA SÓNG * Hai nguồn dao động tần số có độ lệch pha không đổi gọi nguồn kết hợp Sóng mà chúng tạo gọi sóng kết hợp * Giao thoa tổng hợp sóng kết hợp không gian , có chỗ cố định mà biên độ sóng tăng cường bị giảm bớt * Điều kiện có giao thoa : sóng phải sóng kết hợp dao động phương * Lý thuyết giao thoa Giả sử A B nguồn kết hợp có phương dao động : u A = u B = acoswt Xét điểm M môi trường cách A đoạn d cách B đoạn d 2 d Phương trình dao động M sóng từ A đến : u = Acos(wt )  2 d Phương trình dao động M sóng từ B đến : u = Acos(wt )  Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com Dao động M tổng hợp dao động u = u + u = Acos(wt  u = 2Acos  ( d  d 1) cos  2 d 2 d ) + Acos(wt   )  (d  d )    wt     Vậy dao động M dao động điều hoà với biên độ : A = 2A [cos  ( d  d 1) ]  Ta thấy A phụ thuộc vào vị trí điểm M Như : * Tại điểm có biên độ cực đại Amax = 2A ( dao động thành phần pha :  = 2k  ) :   (d  d )  cos   =  d – d = k  với k = ,  ,  …    Vậy : Tại điểm M có hiệu đường số nguyên lần bước sóng biên độ dao động tổng hợp cực đại hợp thành họ đường hyperbol nhận A B làm tiêu điểm ( kể đường trung trực AB) * Tại M có biên độ cực tiểu A = ( dao động thành phần ngược pha )  = (2k +1)  : cos = d2–d1=(k+ )  với k = ,  ,  … Vậy : Tại điểm M có hiệu đường số bán nguyên lần bước sóng biên độ dao động tổng hợp cực tiểu hợp thành họ đường hyperbol nhận A B làm tiêu điểm  2 (d  d )  2 d Chú ý : Độ lệch pha dao động thành phần :  =  =      Dùng độ lệch pha ta tìm kết * Ý nghĩa tượng giao thoa sóng : Khi có tượng giao thoa xảy , ta kết luận đối tượng nghiên cứu có chất sóng VII NHIỄU XẠ SÓNG + Là tượng sóng gặp vật cản lệch khỏi phương truyền thẳng sóng vòng qua vật cản + Hiện tượng nhiễu xạ đặc tính cố hữu sóng , giống tượng giao thoa sóng VIII SÓNG ÂM Khi vật dao động làm không khí bên bị nén bị dãn , xuất lực đàn hồi không khí làm dao động truyền đến phần tử khí xa Dao động truyền không khí tạo thành sóng âm Như : + Sóng âm dao động phát từ nguồn âm , truyền qua không khí vào tai ta làm màng nhĩ dao động gây cảm giác âm + Sóng âm sóng truyền môi trường vật chất ( khí , lỏng , rắn) - Trong chất khí chất lỏng sóng âm sóng dọc chất lực đàn hồi xuất có biến dạng nén , dãn Trong chất rắn gồm sóng ngang sóng dọc chất rắn lực đàn hồi xuất có biến dạng lệch nén , dãn - Sóng âm mà tai người cảm thụ có tần số từ 16 đến 20000 Hz , gọi âm - Sóng siêu âm sóng học có tần số f > 20000 Hz - Sóng hạ âm sóng học có tần số f < 16 Hz + Sự phân biệt sóng âm , hạ âm siwu âm cảm thụ âm tai người Các sóng có chất vật lí giống giống với sóng học khác Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com *Sóng âm truyền tất môi trường khí , lỏng , rắn không truyền chân không + Sóng âm truyền chất xốp ; nhung ; ; vải … + Trong môi trường âm truyền với tốc độ xác định * Vận tốc truyền âm phụ thuộc - Tính đàn hồi khối lượng riêng củ môi trường - Nhiệt độ môi trường Nói chung v RẮN > v LỎNG > v KHÍ Chú ý : Trong chất rắn sóng âm sóng ngang sóng dọc * Nhạc âm sóng âm có tần số xác định ( thường kéo dài ) , có đồ dao động đừơng cong tuần hoàn Ví dụ : tiếng hát , tiếng đàn… * Tạp âm sóng âm tần số xác định, có đồ dao động đừơng cong không tuần hoàn Ví dụ : tiếng máy nổ … IX CÁC ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA NHẠC ÂM * Độ cao âm đặc tính sinh lí âm , đặc trưng tần số âm Âm có tần số lớn gọi âm cao âm bổng Âm có tần số nhỏ gọi âm thấp âm trầm * Âm sắc : + Âm sắc đặc tính sinh lí âm giúp ta phân biệt âm độ cao phát từ nguồn khác + Âm sắc hình thành dựa tần số biên độ âm + Âm sắc khác dạng đồ thị dao động âm khác + Các nhạc cụ khác phát âm có độ cao có dạng đồ thị dao động âm với tần số giống có li độ biến đổi khác  đồ thị dao động âm khác * Độ to âm : + Năng lượng âm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng âm + Cường độ âm I lượng mà sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm Đơn vị cường độ âm I W/m + Mức cường độ âm L - Âm nghe to cường độ âm lớn độ to âm lại không tỉ lệ với cường độ âm mà cảm giác âm lại tăng theo lôga cường độ âm - Để so sánh cường độ âm với cường độ âm tiêu chuẩn người ta dùng mức cường độ âm L : L = 10lg I I ( I cường độ âm gây tai người ; I cường độ âm tiêu chuẩn ) - Đơn vị mức cường độ âm ben ( B ) hay đêxiben ( dB) + Độ to âm đặc tính sinh lí âm , phụ thuộc cường độ âm tần số âm * Nguồn nhạc âm : Có loại nguòn nhạc âm : + Dây đàn đầu cố định v  - Trên dây đàn có sóng dừng chiều dài dây :  = k ( với k = , , 3….) hay  = k - 2f Như , với dây đàn có chiều dài  có độ căng dây không đổi , sóng dừng xảy tần số f =k v 2 Khi kích thích cho dây đàn dao động dây có sóng dừng phát âm ( hay hoạ âm bậc 1) ứng với k = , hoạ âm bậc ; bậc …ứng với k = 2,3…Âm tổng hợp dao động tuần hoàn phức tạp có tần số âm ( nên loại đàn có âm sắc khác ) + Ống sáo ( hay kèn ) - Cấu tạo ống sáo (hay kèn ) có phận ống có đầu kín , đầu hở Khi thổi luồng khí vào ống không khí ống dao động ống có sóng dừng chiều dài ống thoả điều kiện : - Nguồn : Internet Thandieu2  =m Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com  v ( với m = , , … ) hay  = m 4f v 4 - Nói cách khác , với ống có chiều dài  , sóng dừng xảy tần số f = m - Khi thổi sáo ống có sóng dừng phát âm ( hay hoạ âm bậc ) ứng với k = , hoạ âm bậc ; bậc …ứng với m = ; ….Âm tổng hợp dao động tuần hoàn phức tạp có tần số âm ( nên loại sáo kèn có âm sắc khác ) Chiều dài ống lớn tần số f âm phát nhỏ * Hộp cộng hưởng vật rỗng có khả cộng hưởng với nhiều tần số âm khác để tăng cường âm - LÝ THUYẾT LỚP 12 * * * HỌC KÌ II SÓNG ÁNH SÁNG I.HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC Hiện tượng tán sắc ánh sang phân tán chùm sáng trắng thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác Dãi cầu vồng : đỏ , cam , vàng , lục , lam , chàm , tím gọi quang phổ ánh sáng trắng Tia đỏ bị lệch , tia tím bị lệch nhiều + Ánh sáng trắng gồm vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu từ đỏ đến tím + Chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đơn sắc khác khác Chiết suất ánh sáng đỏ nhỏ ánh sáng tím lớn * Ứng dụng tán sắc ánh sáng : - Trong máy quang phổ - Giải thích tượng cầu vồng II ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Là ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính + Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu định gọi màu đơn sắc + Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định (hay bước song xác định môi trường ) III ÁNH SÁNG TRẮNG Ánh sáng trắng tập hợp ( hay hỗn hợp ) vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Ánh sáng trắng gọi ánh sáng phức tạp , hay ánh sáng đa sắc IV HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Là tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng , quan sát ánh sáng qua lỗ nhỏ gần mép vật có kích thước , suốt không suốt Giải thích : Do ánh sáng có tính chất song , lỗ nhỏ chiếu sáng có vai trò nguồn phát song ánh sáng V THÍ NGHIỆM YOUNG VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG + Những vân sáng ứng với chỗ sóng gặp tăng cường lẫn + Những vân tối ứng với chỗ sóng gặp triệt tiêu lẫn Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng Giả sử ta hứng vân giao thoa E song song với khe S S + Khoảng cách khe S S = a + Khoảng cách từ đến khe D +  bước sóng ánh sáng đơn sắc Xét điểm A vùng giao thoa có : + Toạ độ x = OA + Đường ánh sáng từ S đến A d + Đường ánh sáng từ S đến A d Ta có : d – d = ax D Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com  Tại A có vân sáng : d - d = k   Toạ độ vân sáng : x S = k D a 1 D )   Toạ độ vân tối : x T = (k+ ) 2 a D Khoảng vân i :Là khoảng cách vân sáng ( hay vân tối ) cạnh i = a  Tại A có vân tối : d - d = (k+  VI BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG + Mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng (tần số ) xác định Màu ứng với ánh sáng đỏ gọi màu đơn sắc + Mọi ánh sáng ta nhìn thấy có bước sóng rong khoảng từ 0,38  m (ánh sáng tím ) đến 0,76  m (ánh sáng đỏ ) + Bước sóng ánh sáng nhỏ so với bước sóng + Các màu không đơn sắc hỗn hợp nhiều màu đơn sắc với tỉ lệ khác VII CHIẾT SUẤT MÔI TRƯỜNG VÀ BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG + Chiết suất môi trường suốt có giá trị phụ thuộc vào tần số bước sóng ánh sáng + Đối với môi trường suốt định chiết suất ứng với ánh sáng có bước sóng dài có giá trị nhỏ chiết suất ứng với ánh sáng có bước sóng ngắn + Đồ thị biểu diễn phụ thuộc chiết suất vào bước sóng ánh sáng gọi đường cong tán sắc Các đường cong tán sắc có dạng gần với hyperbol bậc : n = A + B ( Với A , B số phụ 2 thuộcbản chất môi trường ) + Biết đường cong tán sắc , đo chiết suất n ta suy bước sóng ánh sáng VIII MÁY QUANG PHỔ LĂNG KÍNH Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chum sang phức tạp thành thành phần đơn sắc khác ( hay máy quang phổ dung để nhận biết thành phần cấu tạo chùm sang phức tạp nguồn sáng phát ) Cấu tạo hoạt động : Máy quang phổ hoạt động dựa tượng tán sắc ánh sáng Máy gồm phận : + Ống chuẩn trực phận tạo chùm tia sóng song Gồm khe hẹp S tiêu diện thấu kính hội tụ L + Lăng kính P có tác dụng tán sắc ánh sáng Chùm sáng qua lăng kính gồm nhiều chùm song song ,mỗi chùm có màu + Buồng ảnh để thu ảnh quang phổ Gồm thấu kính hội tụ L kính ảnh F tiêu diện IX QUANG PHỔ LIÊN TỤC + Quang phổ liên tục quang phổ gồm dải màu biến đổi lien tục ( hay ồm nhiều dải sáng màu sắc khác , nối liền cách lien tục ) Với ánh sáng trắng , dải màu biến đổi từ đỏ đến tím + Do vật rắn , lỏng khí có khối lượng riêng lớn bị nung nóng phát + Quang phổ lien tụckhông phị thuộc vào thành phần cấu tạo vật phát sáng mà phụ thuộc vào nhiệt độ vật Khi nhiệt độ vật tăng dần cường độ xạ mạnh miền quang phổ lien tục lan dần từ xạ có bước song dài sang xạ có bước song ngắn + Quang phổ liên tục dung để xác định nhiệt độ vật nóng phát sáng X.QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ + Quang phổ vạch phát xạ quang phổ gồm hệ thống vạch màu riêng biệt tối + Do chất khí hay áp suất thấp bị kích thích phát sáng ( đốt nóng có dòng điện phóng qua ) phát + Mỗi nguyên tố trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp phát xạ có bước sóng xác định cho quang phổ vạch riêng đặc trưng cho nguyên tố Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com + Quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác khác số lượng vạch , vị trí vạch , màu sắc cường độ sáng vạch Quang phổ vạch phát xạ dung để nhận biết thành phần (định tính định lượng ) nguyên tố mẫu vật XI QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ + Quang phổ vạch hấp thụ quang phổ gồm vạch tối quang phổ lien tục ( hay quang phổ lien tục thiếu vạch màu bị chất khí hay hấp thụ gọi quang phổ vạch hấp thụ khí hay ) + Điều kiện để thu QP vạch hấp thụ :nhiệt độ đám khí hay hấp thụ phải nhỏ nhiệt độ nguồn sáng phát qung phổ lien tục + Hiện tượng đảo sắc : Nếu bỏ nguồn phát ánh sáng trắng quang phổ lien tục biến vị trí vạch tối xuất vạch màu quang phổ vạch phát xạ nguyên tố Đó tượng đảo sắc + Định luật Kiếc - Sốp : Ở nhiệt độ định , đám có khả phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sắc ngược lại XII PHÂN TÍCH QUANG PHỔ Là phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ chúng + Phép phân tích định tính cho biết có mặt thành phần khác mẫu vật cần nghiên cứu + Phép phân tích định lượng cho biết nồng độ thành phần có mẫu vật cần nghiên cứu  Tiện lợi phép phân tích quang phổ : + Đơn giản , nhanh phép phân tích hoá học + Rất nhạy , phát nồng độ nhỏ + Trong phép phân tích quang phổ có ưu tuyệt đối dùng để biến thành phần cấu tạo nhiệt độ vật xa Ví dụ : mặt trời , thiên thể XIII TIA HỒNG NGOẠI +Bản chất : Tia hồng ngoại xạ không nhìn thấy có chất sóng điện từ có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ nhỏ bước sóng sóng vô tuyến điện từ ( từ  > 0,76  m đến vài milimét ) * Nguồn phát tia hồng ngoại : + Tất vật dù nhiệt độ thấp ( lớn 0 K ) phát tia hồng ngoại : mặt trời , thể người ,bàn ủi + Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng cac bóng đèn có dây tóc vonfram nóng sáng , lò than * Tính chất : + Tác dụng bật tia hồng ngoại tác dụng nhiệt + Tia hồng ngoại có khả gây số phản ứng hoá học , tác dụng lên phim ảnh hồng ngoại + Tia hồng ngoại biến điệu (điều biên ) sóng cao tần + Tia hồng ngoại gây hiệu ứng quang điện số chất bán dẫn * Ứng dụng : + Dùng để sưởi ấm hay sấy khô + Chụp ảnh hồng ngoại + Sử dụng điều khiển từ xa + Trong quân dùng để dò tìm mục tiêu , chụp ảnh ban đêm XIV TIA TỬ NGOẠI * Bản chất : Tia tử ngoại xạ không nhìn thấy có chất sóng điện từ , có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím ( từ  < 0,38 đến cỡ 10 – m) * Nguồn phát tia tử ngoại : + Các vật bị nung nóng 2000 C phát tia tử ngoại + Nguồn phát tia tử ngoại thườg : Mặt trời , hồ quang điện , đèn thuỷ ngân … Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com * Tính chất : + Tác dụng mạnh lên kính ảnh + Kích thích số chất phát quang + Làm ion hoá không khí + Gây phản ứng quang hoá , quang hợp + Bị thuỷ tinh nước hấp thụ mạnh Tia tử ngoại có bước sóng tử 0,18  m đến 0,4  m truyền qua thạch anh ) + Có số tác dụng sinh lý + Gây tượng quang điện * Ứng dụng : + Để khử trùng , chữa bệnh còi xương + Phát vết nứt , vết xước bề mặt kim loại * So sánh tia hồng ngoại tia tử ngoại : - Đều sóng điện từ có bước sóng khác - Tính chất chung : + Cùng cho tượng phản xạ , khúc xạ , giao thoa + Cả không kích thích dây thần kinh thị giác , nên mắt không thấy rọi sáng tia + Đều làm đen kính ảnh , tia hồng ngoại tác dụng yếu + Đều có tác dụng nhiệt , tia hồng ngoại tác dụng mạnh XV TIA X ( TIA RƠNGHEN) Tia Rơnghen sóng điện từ có bước sóng ngắn , khoảng từ 10 – 11 m đến 10 – m Tia X cứng có bước sóng ngắn tia X mềm có bước sóng dài *Tính chất công dụng tia Rơnghen : +Tia X có tính chất bật khả đâm xuyên mạnh , truyền qua giấy , gỗ … qua kim loại khó Kim loại có khối lượng riêng lớn khả cản tia Rơnghen tốt  ứng dụng : để chiếu điện , chụp điện y học Trong công nghiệp tia Rơnghen dung để dò khuyết tật bên sản phẩm… + Tia X tác dụng mạnh lên phim ảnh  ứng dụng : để chụp điện + Tia X làm phát quang số chất  ứng dụng : làm hình để chiếu điện + Tia X có khả ion hóa chất khí  ứng dụng làm máy đo liều lượng tia Rơnghen + Tia X gây tượng quang điện + Tia X có tác dụng sinh lý , huỷ hoại tế bào , diệt vi khuẩn  ứng dụng : chữa số bệnh ung thư nông , gần ngoại da XVI THUYẾT ĐIỆN TỬ VỀ ÁNH SÁNG + Asnh sáng sóng điện từ có bước sóng ngắn ( so với song vô tuyến điện ) lan truyền không gian + Xét môi trường suốt ánh sáng qua có chiết suất n , số điện môi  dộ từ thẩm  Theo Mắc- xoen : n = c = v  Ngoài theo Lo-ren  phụ thuộc vào tần số f ánh sáng nên Lo-ren giải thích tượng tán sắc ánh sáng XVIII THANG SÓNG ĐIỆN TỪ Các sóng vô tuyến , tia hồng ngoại , ánh sáng nhìn thấy , tia tử ngoại , tia Rơnghen , tia gâmm ( xuất phân rã hạt nhân nguyên tử ) có chung chất sóng điện từ Điểm khác chúng bước sóng dài , ngắn khác nên tính chất tia khác + Các tia có bước song ngắn ( tia gâmm , tia Rơnghen ) có tính đam xuyên mạnh , dễ tác dụng lên kính ảnh , dễ làm phát quang chất dễ ion hoá không khí + Đối với tia có bước sóng dài , ta dễ quan sát tượng giao thoa chúng Thực ranh giới vùng không rõ rệt 10 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I.THÍ NGHIỆM HECXƠ Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp ( có bước sóng ngắn ) vào mặt kim loại làm cho electron mặt kim loại bật Hiện tượng gọi tượng quang điện Các electron bật gọi electron quang điện + Nếu kim loại tích điện dương electron bật bề mặt kim loại có điện trường có tác dụng ngăn cản electron bật ( Thực có electron bật khỏi kim loại bị hutd trở lại ) + Khi chắn chùm tia sáng hồ quang thuỷ tinh không màu electron không bật thuỷ tinh hấp thụ mạnh tia tử ngoại II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỚI TẾ BÀO QUANG ĐIỆN + Đối với mối kim loại catốt , ánh sáng kích thích phải có bước sóng  nhỏ giới hạn  + Cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích + Muốn dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn phải có U h = U K A U h gọi điện áp hãm Điện áp hãm phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích Chú ý : + Khi U AK = có dòng quang điện electron bật khỏi catốt có vận tốc ban đầu nên chuyển động anốt tạo dòng quang điện + Khi tăng điện áp U AK cường độ dòng quang điện tăng tới giá trị I b h không tăng số phôtôn chiếu vào catốt s có giới hạn nên số electron bật s có giới hạn III CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN * Định luật : Đối với kim loại làm catốt có bước sóng giới hạn  định gọi giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện xảy bước sóng  ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện (   ) * Định luật : Với ánh sáng kích thích có bước sóng thích hợp (    ) cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích * Định luật : Động ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại dùng làm catốt IV GIẢI THÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN BẰNG THUYẾT LƯỢNG TỬ * Giả thuyết lượng tử lượng Plăng + Năng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định , gọi lượng tử lượng + Lượng tử lượng kí hiệu  , có giá ttrị băng :  = hf ( Với h số Plăng , h = 6,625 10 - 34 J.s ; f : tần số ánh sáng ) * Thuyết lượng tử ánh sáng (hay thuyết phôtôn ) Do Anhxtanh đề xuất , gồm nội dung sau : + Chùm ánh sáng chùm phôtôn ( lượng tử ánh sáng) Mỗi phôtôn có lượng xác định  = hf + Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát s + Phân tử , nguyên tử , electron ….phát xạ hay hấp thụ ánh sáng , nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn + Các phôtôn bay dọc theo tia sang với tốc độ c = 3.10 m/strong chân không + Khi ánh sáng truyền , phôtôn không bị thay đổi , không phụ thuộc khoảng cách nguồn sáng xa hay gần + Một chùm sáng dù yếu chứa nhiều phôtôn , ta cảm thấy chùm sáng liên tục 11 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com V LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG Hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng ; tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt Như , coi ánh sáng hạt không giải thích tượng giao thoa , coi ánh sáng sóng không giải thích tượng quang điện Nghĩa ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt - Những sóng điện từ có bước sóng ngắn phôtôn ứng với chúng có lượng lớn ; tính hạt thể rõ , tính sóng thể - Những sóng điện từ có bước sóng dài phôtôn ứng với chúng có lượng nhỏ ; tính hạt thể , tính sóng thể rõ VI HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Hiện tượng tạo thành electron dẫn lỗ trống bán dẫn tác dụng ánh sáng có bước sóng thích hợp , gọi tượng quang điện Để gây tượng quang điện ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ giá trị  , gọi giới hạn quang điện bán dẫn Giới hạn thường nằm vùng ánh sáng hồng ngoại VII HIỆN TƯỢNG QUANG DẪN Hiện tượng giảm mạnh điện trở suất ( nghĩa tăng độ dẫn điện ) chất bán dẫn có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi tượng quang dẫn So ánh tượng quang điện bên tượng quang điện bên : + Cả chiếu sáng thích hợp làm bứt electron , tượng quang điện bên electron bứt khối chất tượng quang điện bên electron bứt khỏi liên kết khối chất + Cả có bước sóng giới hạn  giới hạn quang điện bên có  lớn (ánh sáng hồng ngoại ) lượng cần làm bứt electron liên kết thành electron dẫn nhỏ VIII QUANG ĐIỆN TRỞ Quang trở chế tạo dựa hiệu ứng quang điện Đó điện trở có giá trị thay đổi nhờ làm thay đổi cường độ chùm sáng chiếu vào Quang trở lắp với mạch khuếch đại thiết bị điều khiển ánh sáng , máy đo ánh sáng IX PIN QUANG ĐIỆN Là nguồn điện quang biến đổi trực tiếp thành điện + Hoạt động : Dựa tượng quang điện bên số chất bán dẫn dồng ôxít , sêlen … * Ứng dụng : + Là nguồn cung cấp điện cho vùng sâu ,… + Dùng vệ tinh nhân tạo , máy tính … X HAI GIẢ THUYẾT CỦA BO VỀ MẪU NGUYÊN TỬ * Tiên đề trạng thái dừng : Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định E n , gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng , nguyên tử không xạ + Trong trạng thái dừng nguyên tử , electron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định , gọi quỹ đạo dừng + Công thức tính bán kính quỹ đạo dừng electron nguyên tử hiđrô : r n = n r ( Với n = 1,2…và r = 5,3.10 – 11 m , gọi bán kính Bo ) * Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng cao E m sang trạng thái dừng có lượng thấp E n (E m > E n ) nguyên tử phát phôtôn có lượng  = h f m n = E m - E n ( với f m n : tần số ánh sáng phát ) Ngược lại , nguyên tử trạng thái dừng có lượng thấp E n mà hấp thụ phôtôn có lượng h f m n = E m - E n chuyển lên trạng thái dừng có lượng E m cao XI QUANG PHỔ VẠCH CỦA HIĐRÔ + Dãy Lâimn vùng tử ngoại 12 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com + Dãy Banme có vạch : H  , H  , H  , H  vùng ánh sáng thấy phần vùng tử ngoại + Dãy Pasen vùng hồng ngoại XII HẤP THỤ ÁNH SÁNG Hấp thụ ánh sáng tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ dòng ánh sáng truyền qua * Định luật hấp thụ ánh sáng (định luật Bughe – Lambe ) Cường độ I chùm ánh sáng đơn sắc truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo định luật hàm mũ độ dài d đường tia sáng : I = I e -  d Với I cường độ chùm ánh sáng tới môi trường ;  hệ số hấp thụ môi trường * Hấp thụ lọc lựa : Ánh sáng có bước sóng khác bị môi trường hấp thụ nhiều khác Nói cách khác hấp thụ ánh sáng có tính lọc lựa , hệ số hấp thụ môi trường phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng + Những hạt gần không hấp thụ ánh sáng miền quang phổ gọi gần suốt miền quang phổ + Những vật không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy gọi vật suốt không màu Ví dụ : Không khí , thuỷ tinh không màu … + Những vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng nhìn thấy có màu đen + Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng nhìn thấy gọi vật suốt có màu XIII PHẢN XẠ ( TÁN XẠ ) LỌC LỰA Ánh sáng có bước sóng khác phản xạ nhiều khác từ vật  phản xạ có tính lọc lựa + Phổ ánh sáng phản xạ phản xạ phụ thuộc phổ ánh sáng tới tính chất quang học bề mặt phản xạ Ví dụ : Vật sơn đỏ hấp thụ ánh sáng đỏ hasp thụ mạnh ánh sáng lại + Sự tán sắc lọc lựa xảy chùm ánh sáng chiếu vào vật ( có mặt nhám có gờ ) nhiều phản xạ theo đủ phương từ điểm tới Phổ ánh sáng tán xạ phụ thuộc phổ ánh sáng tới tính chất quang học bề mặt tán xạ XIV MÀU SẮC CÁC VẬT Khi chiếu ánh sáng trắng vào vật : + Nếu vật phản xạ tất ánh sáng có bước sóng khác theo hướng phản xạ ta nhìn thấy vật có màu trắng + Nếu vật hấp thụ tất ánh sáng có bước sóng khác theo hướng phản xạ ta nhìn thấy vật có màu đen + Nếu vật hấp thụ đa số xạ theo hướng phản xạ ta nhìn thấy vật có màu xám Phần lớn vật có màu sắc vật cấu tạo từ vật liệu xác định Màu sắc vật phụ thuộc màu sắc ánh sáng chiếu vào Ví dụ : Tấm gỗ sơn đỏ : Khi chiếu vào gỗ ánh sáng lam tím gỗ có màu đen XV HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG * Sự phát quang tượng số chất hấp thụ ánh sáng dạng phát xạ điện từ vùng ánh sáng nhìn thấy + Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng  xạ phát quang xạ riêng vật phát quang + Sau ngừng kích thích số chất tiếp tục phát quang khoảng thời gian Khoảng thời gian từ lúc ngừng kích thích đến lúc ngừng phát quang gọi thời gian phát quang * Lân quang huỳnh quang + Sự huỳnh quang phát quang có thời gian phát quang ngắn ( 10 – s ) thường xảy với chất lỏng khí + Sự lân quang phát quang có thời gian phát quang dài ( 10 – s ) thường xảy với chất rắn * Định luật Xtốc phát quang : Ánh sáng phát quang có bước sóng  ‘ dài bước sóng kích thích  13 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com * Ứng dụng : Đèn ống hình , sơn phát quang biển báo giao thông… XVI SƠ LƯỢC VỀ LAZE * Đặc điểm chùm tia Laze : + có tính đơn sắc cao + chùm sáng kết hợp + có cường độ lớn + có tính định hướng cao ( chùm sóng song ) * Ứng dụng : + Tia Laze có ưu đặc biệt thông tin liên lạc vô tuyến ( cáp quang , vô tuyến định vị ….) + Tia Laze dùng dao mổ phẩu thuật mắt , chữa bệnh ngoại da tác dụng nhiệt … + Tia Laze dùng đầu đọc đĩa CD + Tia Laze dùng khoan ,cắt ….chính xác vật liệu HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Hạt nhân nguyên tử cấu tạo hạt nhỏ gọi nuclôn Có loại nuclôn : - Prôtôn : kí hiệu p , mang điện tích nguyên tố dương + e - Nơ trrôn : kí hiệu n , không mang điện Tổng số A = Z + N gọi ;là số khối + Một nguyên tử hạt nhân X kí hiệu ZA X Ví dụ : Nguyên tử 2113 Na gồm 11 prôtôn 12 nơtron II ĐỒNG VỊ Các nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn Z có số nơtron N khác gọi đồng vị Hiđrô có đồng vị : + 11 H : Hiđrô thường + 21 H : Hiđrô nặng ( gọi Đơtêri : D ) + 31 H : Hiđrô siêu nặng (còn gọi Triti : T ) III ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ Đơn vị khối lượng nguyên tử , kí hiệu u , khối lượng củ đồng vị nguyên tử 12 12 C Vì , đơn vị gọi đơn vị Cacbon - Khối lượng nuclôn xấp xỉ u - Một nguyên tử có số khối A có khối lượng xấp xỉ Au ( chủ yếu tập trung hạt nhân ) Ví dụ : Hạt nhân Hêli có nuclôn nên có khối lượng m He  4u + Từ E = mc  m = E  khối lượng có đơn vị eV/c hay MeV/c  u  1,66055.10 – c 27 kg = 931,5 MeV/c 1V LỰC HẠT NHÂN Các prrôtôn hạt nhân mang điện dương nên đẩy ( lực Culông ) hạt nhân bền vững nuclôn liên kết vơí lực hút mạnh gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân : + lớn so với lực điện từ lực hấp dẫn + tác dụng kích thước hạt nhân ( khoảng 10 – 15 m ) / + không phụ thuộc vào điện tích nuclôn  Để tách nuclôn , cần cung cấp lượng để thắng lực hạt nhân V ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT Khối lượng m hạt nhân nhỏ tổng khối lượng m nuclôn tạo thành hạt nhân Người ta gọi hiệu số  m = m – m độ hụt khối hạt nhân 14 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com *Năng lượng liên kết Vì lượng toàn phần bảo toàn nên độ hụt khối  m phải ứng với lượng lượng W lk =  mc toả , Wlk gọi lượng liên kết Năng lượng toả dạng động hạt nhân lượng tia  + Muốn phá vỡ hạt nhân phải tốn lượng  E = W lk =  mc để thắng lực hạt nhân + Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết tính cho nuclôn : W lk riêng = W lk A Các hạt nhân khác có lượng riêng khác nên có độ bền vững khác Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững VI SỰ PHÓNG XẠ Phng xạ tượng hạt nhân tự phân rã , phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Quá trình phân rã phóng xạ trình dẫn đến biến đổi hạt nhân * Bản chất tia phóng xạ : Cho tia phóng xạ qua điện trường tụ điện , ta thấy có laọi tia phóng xạ : * Tia anpha (  ) : dòng hạt nhân nguyên tử Hêli 42 He , mang điện tích dương + Bị lệch điện trường + Vận tốc khoảng 2.10 m/s + Làm ion hoá nguyên tử đường nên lượng nhanh tối đa cm không khí + Tính đâm xuyên yếu *Tia bêta : gồm tia  - dòng electron mang điện tích âm tia  + ( ) dòng electron dương hay pôzitron + Bị lệch nhiều điện trường nhiều tia  + Vận tốc gần vận tốc ánh sáng + Làm ion hoá môi trường yếu tia  nên quãng đường dài ( vài mét ) không khí + Tính đâm xuyên mạnh tia   Theo Pao-li , phân rã  xuất hạt nơtrinô (v) phản hạt nơtrinô ( v ) : hạt không mang điện , khối lượng nghỉ có tốc độ cỡ tốc độ ánh sáng * Tia gamma (  ) : sóng điện từ có bước song ngắn (  < 10 – 11 m) , hạt phôtôn có lượng cao Tia gamma tạo hạt nhân phóng xạ  (  ) , trạng thaíi lượng kích thích chuyển trạng thái lượng + Không bị lệch điện trường + Tính đâm xuyên mạnh , gây nguy hiểm cho người * Định luật phóng xạ : Sự phóng xạ hoàn toàn không phụ thuộc vào tác động bên tuân theo định luật sau : “ Mỗi chất phóng xạ đặc trưng bới thời gian T gọi chu kì bán rã , sau chu kì ½ số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác “ * Công thức định luật Gọi N số hạt nhân ban đầu ln 0, 693 N số hạt nhân lại sau thời gian t  N = N e -  t (  = = gọi số T T phóng xạ ) Tương tự , khối lượng m chất phóng xạ lại sau thời gian t : m = m 0e -  t (m : khối lượng chất phóng xạ lúc ban đầu )  trình phân rã , số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ * Độ phóng xạ H : 15 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com Độ phóng xạ H lượng chất phóng xạ đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu , đo số phân rã giây  dN (t ) H (t) = =  N e-  t =  N dt Gọi H độ phóng xạ ban đầu  H =  N  H = H e -  t + Đơn vị độ phóng xạ becơren (Bq) : Bq = phân rã /giây + Một đơn vị khác Curi (Ci) ; Ci = 3,7.10 10 Bq * Ứng dụng đồng vị phóng xạ ( tự nhiên nhân tạo ) Các động vị phóng xạ nguyên tố hoá học có tính chất hoá học đồng vị bền nguyên tố + Đồng vị 26 70 Co phát tia  có khả nang xuyên sâu lớn dùng để tìm khuyết tật chi tiết máy ( phương pháp tương tự dùng tia X chụp ảnh phân thể ) , bảo quản thực phẩm , chữa bệnh ung thư … + Đo vật cổ phương pháp Cacbon 14 VII PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân Có loại phản ứng hạt nhân : + Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác Ví dụ : Phóng xạ + Phản ứng hạt nhân tương tác với , dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác Ví dụ : Rơ-dơ –pho cho chùm hạt  bắn phá Nitơ , kết Nitơ bị phân rã biến đổi thành ôxi hiđrô Phương trình tổng quát phản ứng hạt nhân : A + B  C + D Với A , B hạt tương tác , C , D hạt sản phẩm + Phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân : hạt nhân mẹ X biến thành hạt nhân Y hạt   X  Y +  (  ) Ví dụ : 28 68 Ra  42 He + 28 26 Rn * Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + Bảo toàn số khối ( số nuclôn ) : Tổng số nuclôn vế trái vế phải phương trình luôn Giải thích : Trong phản ứng hạt nhân , prôtôn biến thành nơtron ngược lại nên tổng số prôtôn nơtroon không đổi + Bảo toàn điện tích ( nguyên tử số Z ) : Tổng điện tích ( tổng nguyên tử số Z ) hạt vế trái vế phải phương trình luôn Giải thích : Vì hạt tham gia phản ứng hạt nhân tạo thành hệ cô lập điện nên điện tích hệ không đổi + Bảo toàn lượng bảo toàn động lượng hệ hạt tham gia phản ứng Cần lưu ý định luật bảo toàn khối lượng ( nghỉ ) hệ * Năng lượng phản ứng hạt nhân Sự hụt khối hạt nhân kéo theo không bảo toàn khối lượng phản ứng hạt nhân + Một phản ứng hạt sinh có tổng khối lượng bé hạt nam đầu ( nghĩa bền vững ) phản ứng toả lượng + Một phản ứng sinh hạt có tổng khối lượng lớn hạt ban đầu ( bền vững ) phản ứng thu lượng 16 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com VIII HAI LOẠI PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TOẢ NĂNG LƯỢNG * Sự phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ nơtron (đối với 93 52 U nơtron chậm : nơtron chậm nơtron có chuyển động nhiệt , động nhỏ 0,1 eV ) vỡ thành hạt nhâ trung bình 35 A A X / + k 01 n + 200 MeV 92 U + n  Z X + / Z / Phản ứng sinh nơtron toả lượng khoảng 200 MeV dạng động hạt * Hệ số nhân nơtron - Phản ứng dây chuyền : Hệ số nhân nơtron s số nơtron tiếp tục gây phân hạch ( hay số nơtron trung bình lại sau phân hạch ) + Nếu s > : hệ thống gọi vượt hạn , ta không khống chế ( bom nguyên tử ) + Nếu s = : hệ thống gọi tới hạn , phản ứng dây chuyền tiếp dĩân không tăng vọt , lượng toả không đổi , kiểm soát Đây chế độ hoạt động lò phản ứng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử + Nếu s < : hệ thống gọi hạn , phản ứng dây chuyền không xảy + Mặt khác để có s  khối lượng khối chất hạt nhân phải đạt giá trị tối thiểu gọi khối lượng tới hạn m h * Phản ứng nhiệt hạch Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng Ví dụ : 21 H + 31 H  42 He + 01 n + 17,6 MeV + Phản ứng nhiệt hạch xảy nhiệt độ cao , khoảng 50 – 100 triệu độ , hạt nhân nhẹ có động đủ lớn để thắng lực đẩy Culông tiến gần đến mức lực hạt nhân có tác dụng kết hợp chùng lại + Phản ứng nhiệt hạt nhân vũ trụ : Người ta cho chínhcác phản ứng nhiệt hạch nguồn gốc lượng mặt trời , có tạo thành Hêli từ hạt nhân Hiđrô + Bom khinh khí sử dụng phản ứng nhiệt hạch ( nguyên liệu đơtêri triti ) dạng không kiểm soát Nếu ta điều khiển phản ứng nhiệt hạt nhân làm cho diễn tiến chậm không gây nổ sử dụng nănglượng lớn toả vào mục đích hoà bình Vì : + Tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch toả lượng nhiều phản ứng phân hạch + Nhiên liệu nhiệt hạch vô tận + Phản ứng nhiệt hạch “sạch “ phản ứng phân hạch có xạ cặn bã phóng xạ So sánh phản ứng phân hạch tượng phóng xạ * Giống : + Đều trường hợp phản ứng hạt nhâ + Đều phản ứng toả lượng * Khác : + Hiện tượng phóng xạ không chịu tác động từ bên ngoại , tốc độ phân rã chất nguyên nhân bên định , xác định chu kì T Còn tượng phân hạch , phụ thuộc số lượng nơtron chậm có hối chất , tốc độ điều khỉên + Đối vơí chất phóng xạ , thành phần tia phóng xạ ổn định , cấu tạo khối lượng mảnh vỡ từ hạt nhân U 235 không hoàn toàn xác định 17 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ I HẠT SƠ CẤP Hạt sơ cấp hạt nhỏ hạt nhân nguyên tử : electron , proton , nơtron , mêzôn , muyôn , piôn * Các đặc trưng hạt sơ cấp + Khối lượng nghỉ m : Mỗi hạt sơ cấp có khối lượng nghỉ m , ứng với lượng nghỉ W = m c + Điện tích : Mỗi hạt sơ cấp có điện tích Q + Spin s : Số lượng tử spin (hay momen spin) đặc trưng cho chuyển động nội chất hạt Kí hiệu : s Momen động lượng riêng hạt s h 2 + Thời gian sống trung bình T - Bốn hạt sơ cấp bền proton , electron , phôtôn , nơtrinô - Các hạt không bền phân rã thành hạt khác sau thời gian T ( hạt nơtroncos T = 932 s , hạt khác có T từ 10 – s đến 10 – s * Phản hạt - Phần lớn ạt sơ cấp có cặp ( gọi hạt phản hạt ) có khối lượng nghỉ , spin dộ lớn điện tích trái dấu Ví dụ : pôzitron phản hạt electron + Hạt phản hạt huỷ cặp sinh cặp * Phân loại hạt sơ cấp Các hạt sơ cấp xếp theo thứ tự có khối lượng nghỉ tăng dần + Phôtôn : có m = + Leptôn : gồm electron + Mêzôn : khối lượng cỡ 200 m c  900 m c + Barion : m  m p gồm nhóm nuclôn nhóm hipêron Hạt mêzôn barion gọi chung hađrôn * Tương tác hạt sơ cấp + Tương tác hấp dẫn tương tác hạt có khối lượng Cường độ lực tương tác hấp dẫn nhỏ so với tương tác khác + Tương tác điện từ tương tác hạt mang điện Tương tác điện từ lớn tương tác hấp dẫn khoảng 10 37 lần + Tương tác yếu tương tác chịu trách nhiệm phân rã  Tương tác yếu có bán kính tác dụng khoảng 10 – m có cường độ nhỏ tương tác điện từ 10 lần + Tương tác mạnh tương tác hađrôn ( tương tác nuclôn hạt nhân tạo nên lực hạt nhân ) Tương tác mạnh lớn tương tác điện từ 100 lần có bán kính tác dụng cỡ 10 – 15 m * Hạt quac (quark) + Tất hađrôn cấu tạo từ hạt nhỏ , gọi quac + Có hạt quac u , d , s , c , b t có phản quac với điện tích có dấu ngược lại + Điện tích hạt quac  e 2e , 3 + Các barion tổ hợp quac + Thành công giả thuyết quac dự đoán hạt  ’ thực nghiệm kiểm chứng Vậy hạt thực sơ cấp quac , leptôn hạt ruyền tương tác ( phôtôn hạt truyền tương tác điện từ ) 18 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com II HỆ MẶT TRỜI Gồm mặt trời trung tâm hệ : hành tinh lớn ( kể từ Mặt Trời xa : Thuỷ tinh ; Kim tinh ; Trái Đất ; Hoả tinh ; Mộc tinh ; Thổ tinh ; Thiên Vương tinh Hải Vương tinh ) ; tiểu hành tinh , chổi , thiên thạch + Để đo khoảng cách từ hành tinh đến Mặt Trời người ta dùng đơn vị thiên văn ( kí hiệu : đvtv ) đvtv = khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời , cỡ 150 triệu km + Tất hành tinh quay quanh Mặt Trời chiều ( chiều thuận ) gần mặt phẳng Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quay theo chiều thuận ( trừ Kim tinh ) + Khối lượng Mặt Trời lớn khối lượng Trái Đất 333000 lần , hay m MT = 1,99.10 30 kg III MẶT TRỜI * Cấu trúc Mặt Trời Gồm quang cầu khí Khí Mặt Trời chia làm lớp sắc cầu nhật hoa *Năng lượng Mặt Trời Lượng lượng xạ Mặt Trời truyền vuông góc tới đơn vị diện tích cách đvtv đơn vị thời gian gọi số Mặt Trời H , H có giá trị nơi không đổi theo thời gian Năng lượngMặt Trời phản ứng nhiệt hạch tạo * Hoạt động Mặt Trời Quang cầu sáng không , có cấu tạo dạng hạt Ở thời kì hoạt động Mặt Trời có xuất nhiều tượng : vết đen , bùng sáng , tai lửa Năm Mặt Trời có nhiều vết đen xuất gọi NămMặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có vết đen xuất gọi NămMặt Trời tĩnh Sự hoạt động Mặt Trời diễn theo chu kì có liên quan đến vết đen Mặt Trời Chu kì hoạt động Mặt Trời cỡ 11 năm IV TRÁI ĐẤT Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo gần tròn Trục quay Trái Đất quanh nghiêng mặt phẳng quỹ đạo góc 23 27 ‘ + Trái Đất có dạng cầu ( dẹt đầu ) + Bná kính xích đạo 6378 km , bán kính cực 6357 km + Khối lượng riêng trung bùnh 5520 kg/m + Phần lõi bán kính khoảng 3000 km gồm chủ yếu sắt , niken , nhiệt độ từ 3000 C đến 4000 C + Bao quanh lõi lớp trung gian + Ngoài lớp vỏ dày khoảng 35 km , chủ yếu đá granít Khối lượng riêng vỏ Trái Đất cỡ 33000kg/m * Từ trường Trái Đất – Vành đai phóng xạ + Từ trường Trái Đất từ trường nam châm trục từ nam châm nghiêng góc 110 so với trục địa cực bắc – nam có thay đổi theo thời gian + Từ trường Trái Đất tác dụng lên dòng điện tích phóng từ Mặt Trời từ vũ trụ làmcho hạt tập trung cao so với Mặt Đất tạo thành vành đai bao quanh Trái Đất , gọi vành đai phóng xạ V.MẶT TRĂNG + mặt Trăng cách Trái Đất 384000 km + Bán kính Mặt Trăng 1738 km + gia tốc trọng trường Mặt Trăng 1,63 m/s + Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với chu kì 27,32 ngày + Mặt Trăng quay quanh trục với chu kì chu kì chuyển động quanh Trái Đất + Do chiều tự quay chiều với chiều quay quanh Trái Đất nên Mặt Trăng hướng nửa định phía Trái Đất + Trên Mặt Trăng khí ( lực hấp dẫn nhỏ ) + Bề mặt Mặt Trăng phủ lớp vật chất xốp , có dãy núi , có biển đá , lỗ tròn đỉnh núi … 19 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com + Nhiệt độ chênh lệch ngày đêm Mặt Trăng lớn Mặt Trăng gây tượng thuỷ triều Mặt Đất VI SAO CHỔI + hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo dẹt + có kích thước khối lượng nhỏ ( vài km) + cấu tao chất dễ bốc tinh thể băng , amộnac , mêtan , … + chu kì chuyển động quanh Mặt Trời từ vài trăm đến đến 150 năm + đến gần Mặt Trời phần tử chịu tác động áp suất ánh sáng Mặt Trời nên tạo thành đuôi VII THIÊN THẠCH + Là khối đá chuyển động quanh Mặt Trời với vận tốc vài chục km/s theo cá quỹ đạo khác + Khi thiên thạch bay gần hành tinh bị hành tinh hút va chạm với hành tinh + Sao băng thiên thạch bay vào khí Trái Đất bị ma sát nên nóng sáng bốc cháy VIII SAO Sao khối khí nóng sáng giống Mặt Trời xa nên ta thấy điểm sáng Xung quanh có hành tinh chuyển động Độ sáng ta thấy phụ thuộc khoảng cách từ đến Trái Đất độ sáng thực Độ sáng thực phụ thuộc công suất xạ * Các loại Đa số tồn trạng thái ổn định , kích thước nhiệt độ ….không đổi thời gian dài Ví dụ : Mặt Trời … * Một số đặc biệt + Sao biến quang có độ sáng thay đổi , có loại : + Sao biến quang che khuất hệ đôi ( gồm vệ tinh ) Mỗi có độ sáng không đổi vệ tinh chuyển động quanh nên quan sát vệ tinh bị che khuất Độ sáng tổng hợp ta thu 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 nhiều lần sau giảm từ từ Sao siêu pha đột biến quảtình tiến hoá hệ + Punxa , nơtron xạ lượng dạng xung sóng điện từ mạnh (punxa lõi nơtron) + Lỗ đen thiên thể tiên đoán lí thuyết , có trường hấp dẫn lớn thu hút vật thể , kể ánh sáng Người ta phát lỗ đen tia X phát hút thiên thể gần + Các tinh vân « đám mây sáng “ , đám bụi khổng lồ rọi sáng gần đám khí bị ion hoá phóng từ hay siêu * Khái quát tiến háo + Các cấu tạo từ đám mây khí bụi Đámmay vừa quay vừa co lại tác dụng lực hấp dẫn , sau vài chục nghìn năm , vật chất tập trung tạo thành tinh vân dày đặc dẹt ( bánh dày ) Ở trung tâm nguyên thuỷ tạo thành Ban đầu phát xạ hồng ngoại Sao tiếp tục co lại , òn dần ( bắt đầu có phản ứng nhiệt hạch ) trở thành sáng tỏ + Khi Mặt Trời vật chất đám bụi khí ngưng tụ tạo thành vành đai nơi hành tinh tạo quay xung quanh Mặt Trời + Khi nhiên liệu cạn kiệt biến thành thiên thể khác - Sao cỡ Mặt Trời sống 10 tỉ năm biến thành thiên thể khác - Sao có khối lượng lớn Mặt Trời ( từ lần trở lên ) sống 100 triệu năm biến thành Punxa , nơtron lỗ đen 20 Nguồn : Internet Thandieu2 Email: saodoingoi_demgiaothua@yahoo.com IX THIÊN HÀ: hệ thống gồm nhiều tinh vân gọi thiên hà * Các loại thiên hà + Tthiên hà xoắn ốc có hình dạng dẹt đĩa , có cánh tay xoắn ốc , chứa nhiều khí + Thiên hà elipéit khí , có khối lượng trải dãi rộng + Thiên hà không định hình hình dạng xác định , trông đám mây * Thiên hà thiên hà xoắn ốc , đường kính khoảng 1ô nghìn năm ánh sang , chứa vài trăm tỉ , hệ phẳng đĩa Hệ Mặt Trời nhìn hình chiếu Thiên Hà vòm trời , dải sang trải bầu trời đêm , ta gọi dải Ngân Hà THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP * Hạn chế học cổ điển : Cơ học cổ điển hay học Niu-Tơn không đùng xét chuyển động với vận tốc gần vận tốc ánh sáng * Các điên đề Anh-xtanh : + Tiên đề I ( nguyên lí tương đối ) : Các định luật vật lí có dạng hệ quy chiếu quán tính ( Nói cách khác , tượng vật lí diễn hệ quy chiếu quán tính ) + Tiên đề II ( nguyên lí bất biến tốc độ ánh sáng ) : Tốc độ ánh sáng chân độ lớn c hệ quy chiếu quán tính , không phụ thuộc vào phương truyền vào tốc độ nguồn sáng hay máy thu * Sự co độ dài : Xét nằm yên dọc theo trục toạ độ hệ quy chiếu quán tính K , có độ dài  ( gọi độ dài riêng ) Khi chuyển động vơí vận tốc v dọc theo trục toạ độ K , chiều dài : = 0 v 1 c 2 < 0 Như , độ dài bị co lại theo phương chuyển động theo tỉ lệ  v c 2  khái niệm không gian tương đối , phụ thuộc hệ quy chiếu * Sự chậm lại đồng hồ chuyển động : Xét tượng diễn điểm cố định M ‘ hệ quán tính K ‘ khoảng thời gian  t đo đồng hồ gắn với K ‘ Khi hệ quán tính K ‘ chuyển động với vận tốc v hệ quán tính K , khoảng thời gian xảy tượng đo đồng hồ gắn với hệ K  t Ta có : t = t v 1 c > t Nói cách khác đồng hồ gắn với vật chuyển động chạy chậm đồng hồ gắn với quan sát đứng yên  khái niệm thời gian tương đối , phụ thuộc vào lựa chọn hệ quy chiếu * Khối lượng tương đối tính : Trong thuyết tương đối , động lượng vật chuyển động với vận tốc v :   P = m v Với : m = m v 1 c  m0 + m khối lượng tương đối tính vật ( khối lượng vật vật chuyển động với vận tốc v ) + m khối lượng nghỉ ( khối lượng vật đứng yên )  khối lượng vật có tính tương đối , có giá trị phụ thuộc hệ quy chiếu Với vật chuyển động với v [...]... nhau thì theo hướng phản xạ ta sẽ nhìn thấy vật có màu trắng + Nếu vật hấp thụ tất cả các ánh sáng có bước sóng khác nhau thì theo hướng phản xạ ta sẽ nhìn thấy vật có màu đen + Nếu vật hấp thụ đa số các bức xạ chính thì theo hướng phản xạ ta sẽ nhìn thấy vật có màu xám Phần lớn các vật có màu sắc là do vật được cấu tạo từ những vật liệu xác định Màu sắc các vật còn phụ thuộc màu sắc của ánh sáng chiếu... quang phổ đó + Những vật không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được gọi là vật trong suốt không màu Ví dụ : Không khí , thuỷ tinh không màu … + Những vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng nhìn thấy sẽ có màu đen + Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng nhìn thấy được gọi là vật trong suốt có màu XIII PHẢN XẠ ( TÁN XẠ ) LỌC LỰA Ánh sáng có bước sóng khác nhau phản xạ nhiều ít khác nhau từ vật  phản xạ có tính... khác đồng hồ gắn với vật chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát đứng yên  khái niệm thời gian là tương đối , phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ quy chiếu * Khối lượng tương đối tính : Trong thuyết tương đối , động lượng của vật chuyển động với vận tốc v là :   P = m v Với : m = m 0 v 1 c 2  m0 2 + m là khối lượng tương đối tính của vật ( là khối lượng của vật khi vật chuyển động với vận... xạ Ví dụ : Vật sơn đỏ ít hấp thụ ánh sáng đỏ nhưng hasp thụ mạnh các ánh sáng còn lại + Sự tán sắc lọc lựa xảy ra khi chùm ánh sáng chiếu vào vật ( có mặt nhám hoặc có gờ ) ít nhiều phản xạ theo đủ mọi phương từ điểm tới Phổ của ánh sáng tán xạ cũng phụ thuộc phổ của ánh sáng tới và tính chất quang học của bề mặt tán xạ XIV MÀU SẮC CÁC VẬT Khi chiếu ánh sáng trắng vào vật : + Nếu vật phản xạ tất... lượng toàn phần bằng : W = m 0 c 2 + 1 m 0v 2 2 Như vậy 1 vật chuyển động , năng lượng toàn phần bằng năng lượng nghỉ và động năng của vật + Trong 1 hệ kín nói chung , chỉ có định luật bảo toàn năng lượng toàn phần THUYẾT BIG BANG (VỤ NỔ LỚN ) * Các thuyết về tiến hoá vũ trụ : Có 2 trường phái + Một trường phái cho rằng vũ trụ không thay đổi và vật chất được tạo ra liên tục + Một trường phái cho rằng... xạ “nền” vũ trụ ( bức xạ này phát ra từ vật có nhiệt độ 3 K , gọi tắt là bức xạ 3 K Hai phát hiện trên và 1 số sự kiện thiên văn khác nhứng tỏ sự đúng đắn của thuyết Big Bang * Thuyết Big Bang + Vũ trụ bắt đầu dãn nở ở “điểm kì dị “ là điểm mà tuổi và bán kính của vũ trụ ở số không ( gọi là điểm zero Big Bang ) Tại điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng không áp dụng được... ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN BẰNG THUYẾT LƯỢNG TỬ * Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng + Năng lượng mà mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định , gọi là lượng tử năng lượng + Lượng tử năng lượng kí hiệu  , có giá ttrị băng :  = hf ( Với h là hằng số Plăng , h = 6,625 10 - 34 J.s ; f : tần số ánh sáng ) * Thuyết lượng tử ánh sáng (hay thuyết phôtôn ) Do Anhxtanh... chuyển động với vận tốc v ) + m 0 là khối lượng nghỉ ( là khối lượng khi vật đứng yên )  khối lượng vật có tính tương đối , có giá trị phụ thuộc hệ quy chiếu Với các vật chuyển động với v