TU VI MO DEN VI MO

http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CÁC HẠT SƠ CẤP I KIẾN THỨC Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt bản) hạt vi mơ có kích thước cở hạt nhân trở xuống khảo sát q trình biến đổi chúng, ta tạm thời khơng xét đến cấu tạo bên chúng * Tạo hạt sơ cấp Để tạo hạt sơ cấp mới, người ta làm tăng vận tốc số hạt cách dùng máy gia tốc cho chúng bắn vào hạt khác Các đặc trưng hạt sơ cấp: 2.1 Khối lượng nghỉ m : Phơtơn ε , nơtrinơ ν , gravitơn có khối lượng nghỉ khơng 2.2 Điện tích: Các hạt sơ cấp có điện tích điện tích ngun tố Q = , khơng mang điện Q gọi số lượng tử điện tích Trường hợp hạt sơ cấp khơng mang điện phản hạt có mơmen từ độ lớn ngược hướng 2.3 Spin s: Mỗi hạt sơ cấp đứng n có momen động lượng riêng momen từ riêng Các momen đặc trưng số lượng tử spin Prơtơn, nơtrơn có s = , phơtơn có s = , piơn có s = 2.4 Thời gian sống trung bình T: Trong hạt sơ cấp có hạt khơng phân rã (proton, electron, photon, notrino) gọi hạt nhân bền Còn hạt khác gọi hạt khơng bền phân rã thành hạt khác Notron có T = 932s , hạt khơng bền có thời gian ngắn từ 10 s đến 10 s −24 −6 http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CÁC HẠT SƠ CẤP I KIẾN THỨC Phản hạt: Các hạt sơ cấp thường tạo thành cặp; cặp gồm hai hạt có khối lượng nghỉ spin có điện tích trái dấu Trong q trình tương tác sinh cặp hủy cặp Phân loại hạt sơ cấp: 4.1 Photon (lượng tử ánh sáng): 4.2 Lepton: Gồm hạt nhẹ electron, muyon ( µ , µ ), hạt tau (τ ,τ ), … 4.3Mêzơn: Gồm hạt có khối lượng trung bình, chia thành mêzơn π mêzơn K 4.4 Barion: Gồm hạt nặng có khối lượng lớn, chia thành nuclon hipêrơn =>Tập hợp mêzơn bariơn gọi hađrơn + + − http://lophocthem.com - 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com − CÁC HẠT SƠ CẤP I KIẾN THỨC Tương tác hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp ln biến đổi tương tác với Có bốn loại tương tác bản: Tương tác điện từ; tương tác mạnh (tương tác hađrơn); tương tác yếu (tương tác leptơn); tương tác hấp dẫn (tương tác hạt có khối lượng khác 0) -Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vơ cùng, lực tương tác nhỏ -Tương tác điện từ: Bán kính lớn vơ hạn, lực tương tác mạnh tương tác hấp dẫn cỡ 10 lần - Tương tác yếu: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 10 m , lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 10 lần - Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 10 m , lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 10 lần Tương tác hađrơn Hạt quark: a Hạt quark: Tất hạt hađrơn tạo nên từ hạt nhỏ b Các loại quark: Có loại quark u, d, s, c, b, t phản quark tương ứng Điện tích quark ± e ; ± 2e 38 −18 11 −15 3 c Các baraiơn: Tổ hợp quark tạo nên baraiơn http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI I KIẾN THỨC Hệ Mặt Trời: Gồm hành tinh lớn, tiểu hành tinh, chổi Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh, Diêm Vương tinh Để đo đơn vị hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: 1đvtv = 150trKm Các hành tinh quay quanh mặt trời theo chiều thuận phẳng, Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quay theo chiều thận trừ Kim tinh Mặt Trời: a Cấu trúc Mặt Trời: Gồm quang cầu khí Quang cầu: Khối khí hình cầu nóng sáng, nhìn từ Trái Đất có bán kính góc 16 phút, bán kính khối cầu khoảng 7.10 Km , khối lượng riêng trung bình vật chất quang cầu 1400kg/m , nhiệt độ hiệu dụng 6000K Khí quyển: Bao quanh Mặt Trời có khí Mặt Trời: Chủ yếu Hiđrơ, Heli Khí chia hai lớp có tính chất vật lí khác nhau: Sắc cầu nhật hoa Sắc cầu lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày 10000km có nhiệt độ khoảng 4500K Phía sắc cầu nhật hoa: Các phân tử vật chất tồn trạng thái ion hóa mạnh (trạng thái plasma), nhiệt độ khoảng triệu độ Nhật hoa có hình dạng thay đổi theo thời gian http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI I KIẾN THỨC Mặt Trời: b Năng lượng Mặt Trời: Năng lượng Mặt Trời trì nhờ lòng diễn phản ứng nhiệt hạch Hằng số Mặt Trời H = 1360W/m lượng lượng xạ Mặt trời truyền vng góc tới đơn vị diện tích cách đơn vị thiên văn đơn vị thời gian Cơng suất xạ lượng Mặt Trời P = 3,9.10 W c Sự hoạt động Mặt Trời: Quang cầu sáng khơng đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm hạt sáng biến đổi tối đối lưu mà tạo thành: vết đen, bùng sáng, tai lửa: + Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vào khoảng 4000K + Bùng sáng thường xuất có vết đen, bùng sáng phóng tia X dòng hạt tích điện gọi gió Mặt Trời + Tai lửa lưỡi phun lửa cao sắc cầu Năm Mặt Trời có nhiều vết đen xuất gọi Năm Mặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có vết đen xuất gọi Năm Mặt Trời tĩnh Chu kì hoạt động Mặt Trời có trị số trung bình 11 năm Sự hoạt động Mặt Trời có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất Tia X dòng hạt tích điện từ bùng sáng truyền đến Trái Đất gây nhiều tác động: Làm nhiễu thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến ngắn Làm cho từ trường Trái Đất biến thiên, gây bão từ: bão từ xuất sau khoảng 20 kể từ bùng sáng xuất sắc cầu Sự hoạt động Mặt Trời có ảnh hưởng đến trạng thái thời tiết Trái Đất, đến q trình phát triển cáchttp://lophocthem.com sinh vật, … 26 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI I KIẾN THỨC 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 5520kg/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 b Từ trường Trái Đất: Trục từ nam châm nghiêng so với trục địa cực góc 11 thay đổi theo thời gian c Mặt Trăng – vệ tinh Trái Đất: Mặt Trăng cách Trái Đất 384000km ; có bán kính 1738km ; có khối lượng 7,35.10 kg ; gia tốc trọng trường 1,63m/s ; quay quanh Trái Đất với chu kì 27,32 ngày; Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với chu kì chu kì quay Trái Đất quanh trục; quay chiều với chiều quay quanh trái Đất, nên Mặt Trăng ln hướng nửa định vào Trái Đất; nhiệt độ lúc trưa 100 C , lúc nửa đêm −150 C Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất thủy triều, … *Sao chổi: Sao chổi chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp; có kích thước khối lượng nhỏ Được cấu tạo từ chất dễ bốc tinh thể băng, amoniac, mêtan, … Ngồi có chổi thuộc thiên thể bền vững 3 22 http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI I KIẾN THỨC Các hành tinh khác Sao chổi: a Các đặc trưng hành tinh Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv) Bán kính (km) Chu kì tự quay Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời Số vệ tinh biết Thủy tinh 0,39 2440 0,052 5,4 59 ngày 87,0 ngày Kim tinh 0,72 6056 0,82 5,3 224,7 ngày 6375 5,5 243 ngày 23g56ph Trái Đất 365,25 ngày Hỏa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 24g37ph 1,88 năm Mộc tinh 5,2 71,490 318 1,3 9g50ph 11,86 năm > 30 Thổ tinh 9,54 60,270 95 0,7 14g14ph 29,46 năm 19 Thiên Vương tinh Hải Vương tinh 19,19 25,760 15 1,2 17g14ph 84,00 năm 15 30,07 25,270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm >8 Diêm Vương tinh 39,5 1160 0,002 0,2 6,4 ngày 248,50 năm Thiên thể Khối Khối lượng lượng (so với riêng Trái Đất) (103kg/m3) http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CÁC SAO - THIÊN HÀ I KIẾN THỨC Các a Định nghĩa: Sao thiên thể nóng sáng giống Mặt Trời Các xa, biết ngơi gần cách đến hàng chục tỉ kilơmet; ngơi xa cách xa đến 14 tỉ năm ánh sáng ( năm ánh sáng = 9, 46.1012 Km ) b Độ sáng sao: Độ sáng mà ta nhìn thấy ngơi thục chất độ rọi sáng lên mắt ta, phụ thuộc vào khoảng cách độ sáng thực Độ sáng thực lại phụ thuộc vào cơng suất xạ Độ sáng khác Chẳng hạn Sao Thiên Lang có cơng suất xạ lớn Mặt Trời 25 lần; sáng có cơng suất xạ nhỏ Mặt Trời hàng vạn lần c Các loại đặc biệt: 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: • Sao biến quang che khuất hệ đơi (gồm vệ tinh), độ sáng tổng hợp mà 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 hàng ngàn, hàng vạn lần sau từ từ giảm Lí thuyết cho pha đột biến q trình biến hóa hệ + Punxa, nơtron ngồi xạ lượng có phần xạ lượng thành xung sóng vơ tuyến • Sao nơtron cấu tạo bỡi hạt nơtron với mật độ lớn 1014 g/cm • Punxa (pulsar) lõi 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 http://lophocthem.com sáng hải đăng mà tàu biển nhận 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CÁC SAO - THIÊN HÀ I KIẾN THỨC Thiên hà: Các tồn Vũ trụ thành hệ tương đối độc lập với Mỗi hệ thống gồm hàng trăm tỉ 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) b Thiên Hà chúng ta: • Thiên Hà thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng có khối lượng khoảng 150 tỉ 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 khoảng 30 nghìn năm ánh sáng Giữa có bụi khí • Phần trung tâm Thiên Hà có dạng hình cầu dẹt gọi vùng lồi trung tâm tạo bỡi già, khí bụi • Ngay trung tâm Thiên Hà có nguồn phát xạ hồng ngoại nguồn phát sóng vơ tuyến điện (tương đương với độ sáng chừng 20 triệu ngơi Mặt Trời phóng luồng gió mạnh) • Từ Trái Đất, nhìn hình chiếu thiên Hà vòm trời gọi dải Ngân Hà nằm theo hướng Đơng Bắc – Tây Nam trời http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com THUYẾT BIG BANG (VỤ NỔ LỚN) I KIẾN THỨC Định luật Hubble: Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà chúng ta: v = Hd  −2  H = 1,7.10 m/s.năm ánh sáng năm ánh sáng = 9, 46.1012 Km Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang): Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn 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 = 10 s sau Vụ nổ lớn gọi thời điểm Planck Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ 10 m , nhiệt độ 10 K mật độ 10 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 bỡi hạt có lượng cao electron, notrino quark, lượng 10 GeV Tại thời điểm t = 10 s , chuyển động quark phản quark đủ chậm để lực tương tác mạnh gom chúng lại gắn kết chúng lại thành prơtơn nơtrơn, lượng trung bình hạt vũ trụ lúc 1GeV −43 p −35 91 32 15 −6 http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com THUYẾT BIG BANG (VỤ NỔ LỚN) I KIẾN THỨC Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang): Tại thời điểm t = phút , hạt nhân Heli tạo thành Trước đó, prơtơn nơtrơn kết hợp với để tạo thành hạt nhân đơteri H Khi đó, xuất hạt nhân đơteri H , triti H , heli 24He 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, thiên hà có chung nguồn gốc Tại thời điểm t = 300000 năm , loại hạt nhân khác 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 = 109 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 http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TỐN 1: CÁC HẠT SƠ CẤP * VÍ DỤ MINH HỌA VD 1: Một pion trung hòa phân rã thành tia gamma: π0→ γ + γ Bước sóng tia gamma phát phân rã pion đứng n A 2h/(mc) B h/(mc) C 2h/(mc2) D h/(mc2) HD: ta có m.c2=2hc/ λ => λ=2h/(mc) => đáp án A VD 2: Giả sử hành tinh có khối lượng cỡ Trái Đất (m=6.1024 kg) va chạm bị hủy với phản hành tinh, tạo lượng A 0J B 1,08.1042J C 0,54.1042J D 2,16.1042J HD: Hành tinh + phản hành tinh suy W = 2m.c2 =1,08.1042J VD3: Hạt ∑- chuyển động với động 220MeV phân rã theo sơ đồ: ∑- → π- + n Cho biết khối lượng hạt m∑-=1189MeV/c2; mπ-=139,6MeV/c2; mn=939,6MeV/c2 Động tồn phần sản phẩm phân rã A 659,6MeV B C 329,8 MeV D 109,8 MeV HD: ∑ →π +n ÁP dụng đl bảo tồn lượng tồn phần: (m∑-)c2+K∑-=mπc2+mnc2+∑Ksau ∑(Ksau)= 329,8MeV/c2 http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CHỦ ĐỀ HỆ MẶT TRỜI – SAO, THIÊN HÀ - BIGBANG * VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Sao ξ chòm Đại Hùng đơi Vạch chàm Hγ(0,4340μm) bị dịch lúc phía đỏ, lúc phía tím Độ dịch cực đại 0, A Vận tốc cực đại theo phương nhìn đơi A 3,45.104m/s B 34,5m/s C.6,90.104m/s D 69,0m/s HD: Ta có v/c= ∆λ => v = c ∆λ = 3,45.104m/s λ λ VD2: Độ dịch chuyển phía đỏ vạch quang phổ λ quaza 0,16 λ Vận tốc rời xa quaza A 48000km/s B.12000km/s C 24000km/s D.36000km/s HD: Ta có v/c= ∆λ => v = c ∆λ = 0,48.108m/s=48000km/s λ λ VD3: Nếu định luật Hubble ngoại suy cho khoảng cách lớn vận tốc lùi xa trở nên vận tốc ánh sáng khoảng cách A 1,765.1010năm ánh sáng B 1,765.107 năm ánh sáng C 5,295.1018 năm ánh sáng D 5,295.1015 năm ánh sáng HD: Áp dụng định luật Hubble: v=Hd suy d=v/H=c/H=1,765.1010năm ánh sáng http://lophocthem.com 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com [...]... hà và chúng ta: v = Hd  −2  H = 1,7.10 m/s.naêm aùnh saùng 1 naêm aùnh saùng = 9, 46.1012 Km 2 Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang): Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị” Để tính tu i và bán kính vũ trụ, ta chọn “điểm kì dị” làm mốc (gọi là điểm zêrô Big Bang) Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng không áp dụng được Vật lí học hiện đại dựa vào