tổng hợp kiến thức lý 12

1 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ CÔNG THỨC CƠ BẢN LỚP 12 CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ HỌC I DAO DỘNG ĐIỀU HÒA Dao động – Dao động điều hòa 1.1 1.2 1.3 x A O L Dao động học: Dao động học chuyển động vật quanh vị trí xác định gọi vị trí cân Dao động tuần hoàn: Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian (chu kì dao động); Dao động điều hòa: Dao động điều hòa dao động mà li độ vật biểu thị hàm côsin hay sin theo thời gian -A Phương trình dao động điều hòa: * Phương trình vi phân: x ''  x  * Phương trình li độ: x  Acos(t   ); LÊ TRUNG TIẾN Với:      Li độ dao động hay độ lệch vật khỏi VTVB - x: Chú ý: Li độ = tọa độ chọn VTVB  gốc tọa độ; - A: Biên độ dao động hay li độ cực đại; - : Tần số góc dao động (rad/s); -: Pha ban đầu dao động (t=0) - (t   ) : Pha dao động thời điểm t -T 2  : Chu kì dao động: Khoảng thời gian ngắn để vật thực DĐ toàn phần (giây); - f   :  T 2 Tần số dao động: Số dao động toàn phần vật thực thời gian giây (Hz) Liên hệ DĐĐH với chuyển động tròn đều: * Xét chất điểm chuyển động tròn với vận tốc góc  đường tròn tâm O bán kính A: - Thời điểm ban đầu t0 = chất điểm vị trí M, vector OM hợp với trục ox góc  ; GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052  Tọa độ hình chiếu chất điểm lên trục ox: x0  OM cos   A cos  - Sau thời gian t chất điểm chuyển động tới điểm M’, vector OM ' hợp với ox góc: t    Tọa độ hình chiếu chất điểm lên trục ox: x  OM 'cos(t   )  A cos(t   ) * Như vậy: - Tọa độ hình chiếu chất điểm chuyển động tròn trục ox biểu diễn dạng DĐĐH: x  A cos(t   ) - Vận tốc dài ( vận tốc tiếp tuyến) CĐ tròn có hướng thay đổi liên tục tùy thuộc vào vị trí vật độ lớn không đổi: v  A ; - Gia tốc CĐ tròn đều: +) Gia tốc pháp tuyến ( hướng tâm): hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo độ lớn an  không đổi: v2  2 A A LÊ TRUNG TIẾN +) Gia tốc tiếp tuyến: v   Asin(t   ) Vận tốc dao động (vận tốc tức thời): Vận tốc trung bình: vtb  Tốc độ trung bình: vTB  Gia tốc tức thời: a   Acos(t   ) Gia tốc trung bình: atb  * Vật VTCB: v Max * Vật VT biên: v Min  0; * a hướng x t  x2  x1 t S t v  v2  v1 t t   A; a0 a Max   A CB  * v nhanh pha x góc : * a nhanh pha v góc:  2 , a nhanh pha x góc:  (ngược pha) Liên hệ li độ, vận tốc gia tốc vòng tròn: GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN 10 Hệ thức độc lập thời gian: DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 * A  x2  A v2 2  v2 2 a2 4 a   x 11 Chiều dài quỹ đạo chuyển động vật: 2A 12 Năng lượng : W  Wđ  Wt  m A2 Wđ  m A2 cos (t   )  Wcos (t   ) Wt  m A2 sin (t   )  Wsin (t   ) Với 13 Dao động điều hòa có: Tần số góc  , tần số f , chu kì với: Tần số góc 2 ,tần số 2f , chu kì T/2; 14 Thời gian, quảng đường DĐĐH hì động dao động điều hòa LÊ TRUNG TIẾN - Quảng đường lớn nhất, nhỏ vật thời gian t S Max  M  M ' Với M’ đối xứng M qua gốc tọa độ O SMin  M  A  M ' 15 Lập pt DĐĐH : - Tính  ; ính A ( thường sd công thức ); Tính  : Dựa vào điều kiện ban đầu t0 ( thường t0 = )  ;     ;   * Chú ý: +) Tại thời điểm ban đầu vật theo chiều + ( v  ): Lấy   +) Tại thời điểm ban đầu vật theo chiều – ( v  ): Lấy   16 Xác định đại lượng số DĐĐH có pt đặc biệt: 16.1 x  a  A cos(t   ) với a  const - Biên độ dao động: A  - Tần số góc: GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN - Pha ban đầu: - Li độ dđ: x0  A cos(t   ) - Tọa độ dđ: - Tọa độ VTCB: - Tọa độ VT biên: 16.2 DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052  x xa - Vận tốc dđ: x a A v  x '  x '0 - Gia tốc dđ: a  v '  x ''  x ''0 x  A cos (t   ) * Tốc độ góc: 2 ; * Biên độ: A/2; - Hạ bậc => * Pha ban đầu:  16.3 x   A cos(t   )  x  A cos(t     )  16.4 x  A sin(t   )  x  A cos(t    )  16.5 x   A sin(t   )  x  A cos(t    ) C LÊ TRUNG TIẾN II CON O Tần ố góc:   Lực phục h i: Lực đàn h i: Fđh  k l0  x k ; m Chu kì: T  2  2  Fph  k.x m ; k ần ố: f    2 2 k m (x: li độ vật ) * Fđh  Max  k (l0  A)  k (l0  A); A  l0 F *  đhMin  FđhMin  0; A  l0 Trong đó: l0 : Độ d n lò xo CB * Với lắc đặt ngang: l0  *Với lắc treo đứng: l0  mg k * Với lắc đặt mặt phẳng nghiêng góc  so với phương ngang: l0  mg sin  k Năng lượng lắc lò xo: * Động năng: 1 Wđ  mv  m A2 sin (t   ) 2 * hế năng: 1 Wt  kx  m A2 cos (t   ) 2 GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN 1 W  Wđ  Wt  m A2  kA2 2 * Cơ năng: DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 Ghép lò xo: * Hệ lò xo mắc nối tiếp: 1    k k1 k2 * Hệ lò xo mắc ong ong: k  k1  k2  - Với k độ cứng lò xo: k  E rong : S ; l ) : uất âng ( t y thuộc vào tính chất chất làm lò xo) +) S: tiết diện lò xo +) l: chiều dài lò xo Chu kì lắc lò xo số trường hợp: LÊ TRUNG TIẾN 7.1 Với lắc đặt ngang: l0  7.2 Với lắc treo đứng: l0  7.3 7.4 7.5 mg k  T  2 m k  T  2 l0 g Với lắc đặt mf nghiêng góc  so với phương ngang: l0 mg sin   T  2 l0  k g sin  Con lắc độ cứng k1 có chu kì T1 , Con lắc độ cứng k2 có chu kì T2 - Hai lò xo mắc nối tiếp có chu kì: Tnt2  T12  T22 - Hai lò xo mắc song song có chu kì: 1  2 2 Tss T1 T2 Mắc vật KL m1 lắc có chu kì T1 , mắc vật KL m2 lắc có chu kì T2 ( m1  m2 )  Mắc vật KL m1  m2 chu kì lắc: T  T12  T22 III CON C ĐƠN Phương trình dđ: * P li độ dài: * P li độ góc: GV: LÊ TRUNG TIẾN Với DĐ nhỏ   10 x  A cos(t   )    cos(t   ) ;với: A   0l x   l ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN  Tần ố góc: f  ần ố: g ; l   2 2 DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 2 Chu kì: T   Lực h i phục: Năng lượng lắc đơn: 4.1 Động năng: 4.2 Thế năng: l ; g g l g x  mg l Fph  m x  m  2 1 Wđ  mv  m A2 sin (t   ) 2  1  mgl.2( )  mgl  mgl 02 cos (t   ) 2 2 A 1 g  mgl cos (t   )  m A2 cos (t   )  m A2 cos (t   ) l l Wt  mgh  mgl (1  cos )  mgl.2sin  LÊ TRUNG TIẾN 4.3 Cơ năng: 1 W  Wđ  Wt  m A2  mgl 02 2 ận tốc vật li độ góc : v  gl (cos   cos  ) T  mg (3cos  2cos  ) Lực căng dây li độ góc : ự phụ thuộc chu kì vào độ cao nhiệt độ độ cao lắc: Trong đó: +) l g  T  l g l  l0 (1  tc0 ) ; +) Ở mặt đất: g0  +) Ở độ cao h so với mặt đất: g GM ; R2 GM ( R  h) Nếu vật chịu tác dụng ngoại lực F chu kì lắc: T '  2 Với: g '  g  T  2 l g' F (g’: gia tốc biểu kiến; m: khối lượng lắc đơn ) m * Lực điện: Fđ  q.E ; * Lực quán tính: Fqt   ma GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN * Lực đẩy Acsimet: FA  DVg Hướng lên DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052    g '  g 1  D  D   - D0: khối lượng riêng không khí - D: khối lượng riêng chất lỏng; -V: Thể tích khối chất lỏng bị chiếm chổ; Sự nhanh chậm đ ng h lắc ( coi lắc đ ng h lắc đơn ) * Đ ng h chạy đúng, chu kì lắc lúc là: T0 * Đ ng h chạy sai, chu kì lắc lúc là: T  Trong tổng thời gian  đ ng h chạy lượng:    1   ; T T  10    > 0: đ ng h chạy chậm Sự biến thiên chu kì theo chiều dài lắc: LÊ TRUNG TIẾN Con lắc chiều dài l1 có chu kì T1 , Con lắc chiều dài l2 có chu kì T2 ( l1 > l2 )  Con lắc chiều dài l1  l2 có chu kì: T  T12  T22 , I : T NG H DĐĐH Tổng hợp hai dao động c ng phương, c ng tần số: x1  A1cos(t  1 ) , x2  A2cos(t  2 ) dao động tổng hợp có phương trình: x  A cos(t   ) Có thể tìm  A theo cách: Cách 1: (dùng công thức) * A2 = A22 + A12+2A1A2cos(2 – 1) * tg = GV: LÊ TRUNG TIẾN A sin   1 A cos   1 A sin  2 A cos  2 ĐT: 0905.752.052 GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐÀ NẴNG DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 V C C O I DAO ĐỘNG Dao động tự do: Dao động mà chu kì dao đông không phụ thuộc vào yếu tố bên mà phụ thuộc vào đặc tính hệ gọi dao động tự * Tần số riêng: Tần số dao động mà phụ thuộc vào đặc tính bên hệ không phụ thuộc vào yếu tố bên gọi tần số dao động riêng LÊ TRUNG TIẾN Dao động tắt dần cách trì dao động: 2.1 Dao động tắt dần: Dao động tắt dần dao động có lực cản môi trường mà biên độ hay lượng giảm dần theo thời gian ( Chu kì dao động không đổi ); 4F m * Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: A  * Thời gian dao động đến lúc dừng lại: t  N.T * ố dao động: m A N 4F * uảng đường vật uá trình dao động: m A2 S 2F Với: F Là lực cản môi trường tác dụng lên vật 2.2 Các cách trì dao động: a Dao động trì: - Nếu cung cấp thêm lượng cho vật dao động để bù lại phần lượng tiêu hao ma sát mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng nó, vật dao động mãi với chu kì chu kì dao động riêng nó, gọi dao động trì - Đặc điểm: Ngoại lực tác dụng dao động trì thực cấu nằm hệ dao động b Dao động cưỡng bức: Nếu tác dụng ngoại biến đổi điều hoà F = F0cos(t + ) lên hệ dao động tự Lực cung cấp lượng cho hệ để bù lại phần lượng mát ma át Khi hệ gọi dao động cưỡng GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 - Dao động cưỡng dao động chịu tác dụng ngoại lực cưỡng tuần hoàn * Đặc điểm - Dao động cưỡng có tần số tần số ngoại lực - Biên độ dao động không đổi - Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào: +) Biên độ ngoại lực điều hòa tác dụng vào hệ +) Độ chênh lệch tần số dao động ngoại lực tần số dao động riêng hệ +) Lực cản môi trường: Lực cản lớn biên độ dđ cưỡng nhỏ - Ngoại lực tuần hoàn cấu hệ tác động vào vật * Hiện tượng cộng hưởng LÊ TRUNG TIẾN - Nếu tần số ngoại lực (f) với tần số riêng (f0) hệ dao động tự do, biên độ dao động cưỡng đạt giá trị cực đại - Tầm quan trọng tượng cộng hưởng : +) Dựa vào cộng hưởng mà ta dùng lực nhỏ tác dụng lên hệ dao động có khối lượng lớn để làm cho hệ dao động với biên độ lớn +) D ng để đo tần số dòng điện xoay chiều, lên dây đàn… IV B SUNG MỘT SỐ CÔNG THỨC Va chạm hoàn toàn đàn hồi: Xét va chạm đàn h i vật : m1 m2 mặt phẳng nằm ngang Gọi : - v1 & v2 : - v '1 & v2 ' : Ta có: v '1  Vận tốc m1 & m2 trước va chạm ; Vận tốc m1 & m2 sau va chạm ;  m1  m2  v1  2m2v2 m1  m2 v '2   m2  m1  v2  2m1v1 m1  m2 Va chạm mềm: Một vật có KL m CĐ với vận tốc v tới va chạm với vật có KL M đứng yên Sau va chạm vật dính vào chuyển động với vận tốc V V  GV: LÊ TRUNG TIẾN mv mM ĐT: 0905.752.052 10 GV: LÊ TRUNG TIẾN CHƯƠNG II ĐÀ NẴNG DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 SÓNG CƠ HỌC I SÓNG CƠ HỌC Phân loại óng: óng chia làm loại: LÊ TRUNG TIẾN Khái niệm: óng dao động học lan truyền môi trường vật chất đàn hồi; 1.1 Phương trình dao động tạo sóng có dạng: u  a cos(t   ) * Quá trình truyền sóng trình truyền lượng; * Quá trình truyền sóng trình truyền trạng thái dao động (Pha dao động); * Khi sóng truyền phần tử vật chất môi trường dao động vị trí mà không “chạy” theo óng; * óng ngang: Phương dao động vuông góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền bề mặt chất lỏng lòng chất rắn * Sóng dọc: Phương dao động dọc theo phương truyền sóng Sóng dọc truyền môi trường: Rắn, lỏng khí Các đại lượng đặc trưng sóng: 3.1 Li độ dao động sóng vị trí thời điểm xác định: u 3.2 Biên độ dao động sóng: a 3.3 Vận tốc dao động sóng: v  u '  a sin(t   ) 3.4 Chu kì sóng T tần số f: chu kì tần số dao động phần tử vật chất môi trường có óng ua T f * Chú ý: Khi sóng truyền ua môi trường khác chu kì tần số óng không thay đổi; 3.5 Vận tốc truyền sóng v : vận tốc truyền trạng thái ( pha ) dao động; GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 42 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 Hiện tượng quang điện 8.1 Tính quang dẫn - Tính quang dẫn tính chất số chất bán sẫn chất cách điện không chiếu sáng trở thành chất dẫn điện chiếu sáng thích hợp 8.2 Hiện tượng quang điện - Hiện tượng electron chất bán dẫn bị khỏi liên kết tạo thành electron dẫn lỗ trống chiếu sáng thích hợp 8.3 Quang trở - Là điện trở làm chất quang dẫn Có cấu tạo g m sợi dây chất quang dẫn gắn đế cách điện - Điện trở quang trở thay đổi từ M  chưa chiếu sáng xuống vài chục  chiếu sáng LÊ TRUNG TIẾN 8.4 Pin quang điện - Định nghĩa: Là ngu n điện uang biến đổi trực tiếp thành điện Pin uang điện hoạt động dựa vào tượng uang điện xảy chất bán dẫn - Hiệu suất pin uang điện khoảng 10% Hiện tượng – quang phát quang 9.1 Định nghĩa - Hiện tượng hấp thụ ánh có bước óng để phát ánh có bước sóng khác - Đặc điểm quang trọng tượng phát uang là: Ánh phát có bước óng dài bước sóng ánh sáng kích thích 9.2 Huỳnh quang-lân quang - Huỳnh quang: Là tượng phát quang tắt au ngưng chiếu sáng kích thích (Khoảng 10-8 s) Nó thường xảy với chất lỏng chất khí - Lân quang: Là tượng phát uang kèo dài (0,1 đến hàng giờ) au ngưng chiếu sáng kích thích Nó thường xảy với chất rắn 10 Định luật Stoke tượng huỳnh quang 10.1.Định luật - Ánh sáng huỳnh uang có bước sóng hq dài bước sóng ánh sáng kích thích kt 10.2 Giải thích GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 43 DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 - Khi nguyên tử hấp thụ phôton ánh kích thích có lượng   hf kt chuyển GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐÀ NẴNG sang trạng thái kích thích có lượng cao lượng ban đầu lượng   hf kt rước lại trạng thái ban đầu nguyên tử va chạm với nguyên tử khác làm phần lượng nhận Vì trở trạng thái ban đầu, xạ phôton có lượng nhỏ hf hq  hf kt  h c hq h c kt  kt  hq - Như tượng quang phát quang tượng vật chất hấp thụ phôton phát phôton khác 11 Các tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử 11.1 Tiên đề trạng thái dừng - Nguyên tử t n trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nguyên tử không xạ hay hấp thụ lượng - Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân uĩ đạo xác định gọi uĩ đạo dừng LÊ TRUNG TIẾN +) Ở nguyên tử Hydro bán kính uĩ đạo dừng tỉ lệ với bình phương ố nguyên liên tiếp r  n r0 Với r0 = 5,3.10-11m gọi bán kính Bo 11.2 Tiên đề hấp thụ xạ lượng - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có cao sang trạng Thái dừng có lượng thấp nguyên tử phát xạ phôton có Năng lượng   hf mn  Em  En - Ngược lại nguyên tử trạng thái dừng có mức lượng thấp En hấp thụ phôton có lượng hfmn hiệu Em -En Thì chuyển sang trạng thái dừng có mức lượng cao Em 12 Quang phổ nguyên tử Hiđrô 8 - Các electron trạng thái kích thích t n khoảng 10 s nên giải phóng lượng dạng phôtôn để trở trạng thái có mức lượng thấp 12.1 Dãy Lynam: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại) 12.2 Dãy Balmer: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại vạch nhìn thấy : H , H  , H & H ) 12.3 Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng h ng ngoại) 13 Hấp thụ ánh sáng: GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 44 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 Hấp thụ ánh sáng tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng truyền qua 13.1 Định luật hấp thụ ánh sáng: Cường độ ch m đơn ắc truyền môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ độ dài đường truyền tia sáng: I  I e  d rong đó: - I0 : Cường độ chùm sáng tới môi trường ; -α: Hệ số hấp thụ môi trường ; -d: Độ dài đường tia sáng ; 13.2 Hấp thụ lọc lựa: LÊ TRUNG TIẾN - Vật suốt (vật không màu) vật không hấp thụ ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ - Vật có màu đen vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ - Vật suốt có màu vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ 14 Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng: - Các vật hấp thụ lọc lựa số ánh đơn ắc, vật phản xạ (tán sắc) số ánh đơn ắc Hiện tượng gọi phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng Chú ý: Yếu tố định đến việc hấp thụ, phản xạ (tán sắc) ánh bước sóng ánh sáng 15 Laser 15.1 Định nghĩa - Là máy khuyếch đại ánh sáng phát xạ cảm ứng - Ch m La er có tính đơn ắc cao, định hướng cao, kết hợp cao cường độ mạnh 15.2 Nguyên tắc hoạt động: Có ba nguyên tắc - Sử dụng tượng phát xạ cảm ứng - Tạo đảo lộn mật độ - Dùng bu ng cộng hưởng 15.3 Các loại Laser: Có ba loại Laser - La er khí la er hêli-neon GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 45 GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐÀ NẴNG DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 - Laser rắn la er rubi - Laser bán dẫn la er Ga-Al-As ( đèn laze trẻ em hay chơi); 15.4 Đặc điểm: - ia La er có tính đơn ắc cao Độ sai lệch f  1015 f - Tia Laser chùm sáng kết hợp, photon chùm sáng có tần số pha - ia La er ch m ong ong, có tính định hướng cao - ia La er có cường độ lớn I 106 W/cm 15.4 Ứng dụng - Trong y học: Làm dao mổ phẩu thuật tinh vi như: mắt, mạch máu… - Trong thông tin liên lạc: Dùng liên lạc vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ… LÊ TRUNG TIẾN - Trong công nghiệp: Dùng khoan cắt, tôi…với độ xác cao - Trong trắc địa: D ng đo koảng cách, ngắm đường thẳng… II MỘT SỐ CÔNG THỨC VÀ D NG BÀI TẬP Một số đơn vị số hay dùng: - Khối lượng electron: me  9,1.1031 kg - Điện tích electron: e  1, 6.1019 C - Hằng số Plăng: h  6,625.1034 J s - Đơn vị lượng: 1eV  1,6.1019 J ; Năng lượng lượng tử ánh sáng (phôton): GV: LÊ TRUNG TIẾN   hf  MeV  1,6.1013 J hc  ĐT: 0905.752.052 46 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 Bước sóng nhỏ tia Rơnghen: ia X phát có bước sóng nhỏ toàn động hc Wđ  electron chuyển lượng tia X: Min Wđ  rong đó: Là động electron đập vào đối Catốt; - Wđ : - UAK : Hiệu điện Anốt Catốt; v: Vận tốc electron đập vào đối Catốt; - v0 : mv  e U AK  mv02 2 Vận tốc electron rời khỏi Catốt ( hường lấy v0 = 0) ;   hf  Công thức Anhxtanh: hc   A mv0 Max rong đó: hc : 0 - A - v0 Max : Vận tốc ban đầu electron uang điện rời khỏi Catốt; LÊ TRUNG TIẾN Công thoát; Điều kiện dòng uang điện triệt tiêu: - Đặt vào đầu Anốt Catốt hiệu điện thế: U AK  U h ; (U h  0) - Với U h gọi hiệu điện hãm: e Uh  mv0 Max Xét vật cô lập điện, điện cực đại mà vật đạt là: VMax e VMax  mv0 Max Vận tốc electron bay tới Anốt vA : 2 mv A  mvK  e U AK ; vk  v0 Max 2 Dòng uang điện bão hòa: I ne t I t  n  bh e Với n Số electron bay từ Catốt bay sang Anốt Năng lượng chùm phôton: - 10 bh  Với N số photon đập vào Catốt thời gian t : Công suất xạ ngu n: GV: LÊ TRUNG TIẾN E  N  N N P hc  E  E t (W ) ĐT: 0905.752.052 47 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 n I hc H   bh N e p 11 Hiệu suất lượng tử: 12 Bán kính chuyển động electron từ trương B : 13 R mv0 Max ;   ( B; v ) e B sin  - Nếu   900 : electron bay theo quỹ đạo tròn từ trường - Nếu   00 : electron bay thẳng tử trường theo đường sức từ - Nếu    900 : electron bay theo quỹ đạo hình xoắn ốc từ trường Nguyên tử Hiđrô : hc Em  En  13.1 Sự chuyển mức lượng : mn Ei  13, eV 13.2 Năng lượng ion hóa : - Ei : Là lượng tối thiểu để bứt electron trạng thái ( lớp K) khỏi nguyên tử 13.3 Năng lượng eletron: En  13, eV n2 13.4 Bán kính nguyên tử: rn  n r0 LÊ TRUNG TIẾN 13.5 đ mức lượng: - Vạch đỏ H  : e chuyển từ M  L 14 - Vạch lam H  : e chuyển từ N  L - Vạch chàm H : e chuyển từ O  L - Vạch tím H  : e chuyển từ P  L Bổ sung số công thức: 14.1 Lưu lượng nước chảy qua ống dòng: rong đó: A  v.S ( m3 / s ) - S: Tiết diện ống dòng (m2); - v: Vận tốc dòng chảy (m/s); 14.2 Nhiệt lượng cần cung cấp cho m (kg) chất để nhiệt độ tăng lên tC0 Q  mctC0 ( J ) rong đó: GV: LÊ TRUNG TIẾN c: Nhiệt dung riêng chất (J kg độ); ĐT: 0905.752.052 48 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 LÊ TRUNG TIẾN CHƯƠNG II H T NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu tạo hạt nhân nguyên tử - Hạt nhân cấu tạo từ prôtôn nơtron gọi chung nuclôn; Kí hiệu hạt nhân: - Hạt nhân kí hiệu ZAX có A nuclon, mang điện tích Z e rong có +) Z: số prôtôn +) N = A - Z: số nơtron - Prôtôn: kí hiệu p = 11p mang điện tích e  1,6.1019 C GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 49 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 - Nơtron: kí hiệu n = n không mang điện tích Đồng vị: Những nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn khác ố nơtron gọi đ ng vị; - Các đ ng vị chia làm loại: ) Đ ng vị bền: Trong tự nhiên có khoảng 300 đ ng vị bền; ) Đ ng vị phóng xạ ( không bền): Có khoảng vài nghìn đ ng vị ( nhân tạo lẫn tự nhiên) Bán kính hạt nhân: Bán kính hạt nhân xác định theo biểu thức R  1, 2.1015 A3 (m) Vậy thể tích hạt nhân tỉ lệ với số khối Công thức Anhxtanh liên hệ khối lượng nghỉ( khối lượng vật vật đứng yên) lượng nghỉ: * Năng lượng nghỉ: E  mc ( J ) LÊ TRUNG TIẾN * rong đó: - m: khối lượng nghỉ vật (kg) - c = 3.108m/s: Vận tốc ánh sáng chân không Đơn vị khối lượng nguyên tử - Đơn vị khối lượng nguyên tử u: Người ta lấy 1/12 khối lượng nguyên tử Cacbon 612C làm đơn vị nguyên tử - 1u  12 g  1, 66055.1027 kg  931,5 MeV / c 23 12 6, 022.10 +) mp = 1,007276u  1,0073u +) mn = 1,00866u  1,0087u Lực hạt nhân - Lực tương tác nuclôn gọi lực hạt nhân hay tương tác hạt nhân, tương tác mạnh - Lực hạt nhân không chất với lực tĩnh điện, tương tác hấp dẫn, loại lực truyền tương tác nuclon hạt nhân gọi tương tác mạnh - Lực hạt nhân t n phạm vi kích thước hạt nhân nguyên tử ( cỡ 10-15m) Độ hụt khối hạt nhân - Xét hạt nhân zAX +) Khối lượng noclôn trước tạo thành hạt nhân: m0  Z.mp  ( A  Z ).mn +) Sau nuclôn liên kết với tạo thành hạt nhân có khối lượng: mhn GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 50 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052  Độ hụt khối hạt nhân tính theo biểu thức: m  m0  mhn  [Zmp  ( A  Z )mn ]  mhn - Vậy: khối lượng hạt nhân có khối lượng nhỏ tổng khối lượng nuclôn trước tạo thành hạt nhân Năng lượng liên kết 9.1 Năng lượng liên kết hạt nhân - Muốn phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng biệt cần cung cấp cho lượng E  Wlk  m.c2  [Zmp  ( A  Z )mn ]  mhn  (kg ).c  m(u).931,5MeV Với c = 3.108m/s tốc độ ánh sáng chân không 9.2 Năng lượng liên kết riêng - Năng lượng liên kết tính cho nuclôn gọi lượng liên kết riêng LÊ TRUNG TIẾN Wlkr  Wlk A - Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho tính bềnh vững hạt nhân (Hạt nhân có số nuclôn khoảng từ 50  95 hạt nhân bền vững Hạt nhân có lượng liên kết riêng chừng 8,8MeV bền vững 10 Phản ứng hạt nhân 10.1 Định nghĩa - Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác - Phương trình phản ứng hạt nhân tổng quát: Z1 A1 A  Z2 A2 B  Z3 A3 C  Z4 A4 D - Có hai loại phản ứng hạt nhân: +) Phản ứng hạt nhân tự phát: ự phóng xạ A  B  C B hạt nhân C tia phóng xạ rong A hạt nhân mẹ, +) Phản ứng hạt nhân kích thích: phản ứng phân hạch, nhiệt hạch 10.2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân a Định luật bảo toàn số nuclon (Bảo toàn số khối A): A1 + A2 = A3 + A4 b Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 c Định luật bảo toàn động lượng: GV: LÊ TRUNG TIẾN p1  p2  p3  p4 ĐT: 0905.752.052 51 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 m.v1  m.v2  m.v3  m.v4 Hay: d Định luật bảo toàn lượng toàn phần Năng lượng toàn phần hạt nhân bao g m lượng nghỉ động  +) Năng lượng nghỉ: Eng = m c2 +) Động năng: K m.v 2 Định luật bảo toàn lượng toàn phần E1 + E2 = E3 + E4 Hay (m1 + m2).c2 + K1 + K2 = (m3 + m4).c2 + K3 + K4 Chú ý: Không có định luật bảo toàn khối lượng; * Công thức liên hệ động động lượng: p2 k 2m LÊ TRUNG TIẾN 10.3 Năng lượng tỏa (thu vào) phản ứng hạt nhân: - Xét phản ứng hạt nhân tổng quát Z1 A1 A  Z2 A2 B  Z3 A3 C  Z4 A4 D - Gọi Mtr = mA + mB khối lượng hạt nhân trước phản ứng - Gọi Ms = mC + mD khối lượng hạt nhân sau phản ứng - M  M tr  M s : Nếu +) M  : Thì phản ứng hạt nhân tỏa lượng; +) M  : Thì phản ứng hạt nhân thu lượng; * Năng lượng tỏa ( thu vào) phản ứng hạt nhân - Q  M c  M (u ).931,5MeV - Q  k3  k4  (k1  k2 ) 11 Phóng xạ 11.1 Định nghĩa: Phóng xạ trình hạt nhân không bền vững tự động phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác 11.2 Đặc điểm phóng xạ: Không phụ thuộc vào yếu tố bên (VD: nhiệt độ, áp suất,…) 11.3 Các loại phóng xạ a Phóng xạ alpha(  ) - Phương trình phóng xạ GV: LÊ TRUNG TIẾN Z A X    Z 2 A4Y ĐT: 0905.752.052 52 GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐÀ NẴNG DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 - Đặc điểm phóng xạ alpha: +) Tia alpha dòng hạt 24He +) Tốc độ chùm alpha khoảng chừng 2.107m/s +) u ng đường không khí chừng vài xentimet vật rắn chừng vài micromet +) Bị lệch điện trường từ trường (lệch âm điện trường) b Phóng xạ bê ta  : Phóng xạ  kèm hạt nơtrinô  phản hạt nơtrinô  * Phóng xạ bêta trừ   ( kèm phản hạt nơtrinô) - Phương trình phóng xạ A Z X  Z A1Y  10   00 - Đặc điểm phóng xạ bêta trừ: +) Tia (   ) chùm hạt electron 1 e LÊ TRUNG TIẾN +) Tốc độ chùm tia (   ) gần tốc độ ánh sáng chân không +) Chùm tia (   ) bị lệch điện trường từ trường (lệch dương điện trường) +) u ng đường tia (   ) vài mét không khí chừng vài milimet kim loại +) Bản chất phóng xạ (   ) n  11 p  10 e  00 * Phóng xạ bê ta cộng (   ) - Phương trình phóng xạ: A Z X  Z A1Y  10   00 - Đặc điểm phóng xạ bêta cộng +) Tia (   ) chùm hạt pôzitron phản hạt hạt electron 10 e +) Tốc độ chùm tia (   ) gần tốc độ ánh sáng chân không +) Chùm tia (   ) bị lệch điện trường từ trường (lệch âm điện trường) +) Qu ng đường tia (   ) vài mét không khí chừng vài milimet kim loại +) Bản chất phóng xạ (   ) GV: LÊ TRUNG TIẾN 1 p  01n  10 e  00 ĐT: 0905.752.052 53 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 c Phóng xạ gama  : Tia  có chất óng điện từ ( khối lượng điện tích) - Trong phóng xạ   , hạt nhân sinh trạng thái kích thích  sang trạng thái có mức lượng thấp phát xạ điện từ , gọi tia  E2 – E1 = hf - Phóng xạ  phóng xạ kèm phóng xạ alpha,  - Tia  vài mét bêtông vài chục cm chì - Tia  không bị lệch điện trường từ trường 11.4 Định luật phóng xạ a Đặc tính trình phóng xạ - Có chất trình biến đổi hạt nhân - Có tính tự phát không điều khiển LÊ TRUNG TIẾN - Là trình ngẫu nhiên không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài; b Một số đại lượng: - Chu kì bán rã T: Là thời gian để ½ số hạt nhân có bị phân rã; - Hằng số phóng xạ  : Là đại lượng đặc trưng cho chất phóng xạ  ln : T ( s) c Độ phóng xạ H: Độ phóng xạ đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ Được đo số phân rã đơn vị thời gian H  .N - rong đó: N số hạt nhân; Đơn vị độ phóng xạ: ) Beccơren (B ): +) Curi (Ci): 1Bq = phân rã/ giây 1Ci = 3,7.1010 B ; (độ phóng xạ gam radi) d Định luật phân rã phóng xạ - Gọi m0 , N , H là: Khối lượng, số hạt nhân độ phóng xạ mẫu phóng xạ ban đầu ( thời điểm bắt đầu khảo sát); - Sau thời gian t kể từ lúc ban đầu: +) Khối lượng hạt nhân lại: GV: LÊ TRUNG TIẾN m  m0 et  m0  t T ĐT: 0905.752.052 54 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 N  N0 e +) Số hạt nhân lại:  t H  H e ) Độ phóng xạ lại:  t  N0   H t T  t T  .N0  t T e Chú ý: Đối với động vật hay thực vật, sống thể chứa 146C có độ phóng xạ không đổi (H0) Khi chết độ phóng xạ thể động vật (thực vật) bắt đầu giảm dần theo thời gian - Sau thời gian t kể từ lúc chết, độ phóng xạ lại là: H  H 12  t T  .N0  t T Phản ứng phân hạch: (Là phản ứng tỏa lượng) 12.1 Định nghĩa - Là phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo vài nơtron phát ra) Có loại phản ứng phân hạch LÊ TRUNG TIẾN +) Phản ứng phân hạch tự phát (xảy với xác xuất nhỏ) +) Phản ứng phân hạch kích thích 12.2 Phân hạch kích thích - Sự phân hạch tượng hạt nhân (loại nặng ví dụ hạt nhân 92235U, 92238U) Hấp thụ nơtron r i vỡ thành hai hạt nhân trung bình Nơtron chậm có động tương đương với động trung bình chuyển động nhiệt (dưới 0,01eV) dễ bị hấp thụ nơtron nhanh - Sự phân hạch thường sinh số (2-3 nơtron) tỏa lượng lớn vào khoảng 200Me hạt nhân 92235U - VD: Phương trình phân hạch: 235 92 U  1n  236 92 U *  Z A X  Z ' A 'Y  k 1n  200MeV a Phân hạch dây chuyền: - Định nghĩa: Một phần số nơtron inh phân hạch hạt nhân bị mát nhiều nguyên nhân như: thoát ngoài, bị tạp chất khác hấp thụ, sau mổi phân hạch lại trung bình k nơtron gây phân hạch mới, với k  k nơtron lại tiếp tục bắn phá hạt nhân 92235U, lại gây k phản ứng sinh k2 nơtron… ậy tạo phản ứng hạt nhân dây chuyền.(k gọi hệ số nhân nơtron) - Điều kiện để có phản ứng dây chuyền +) Nếu k < 1: Thì phản ứng dây chuyền không xảy +) Nếu k = 1: Thì hệ thống hệ thống tới hạn Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra, lượng không đổi kiểm oát GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 55 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 +) Nếu k > 1: Thì hệ thống vượt hạn Năng lượng phản ứng tăng vọt không kiểm oát * Số nơtron bị thoát (tỉ lệ với diện tích mặt khối Uranium) so với nơtron sinh (tỉ lệ với thể tích khối) nhỏ khối lượng Uranium lớn Khối lượng phải đạt đến giá trị tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn, có k  13 Nhiệt hạch: (phản ứng tỏa lượng) 13.1 Định nghĩa: Là tổng hợp hạt nhân nhẹ (thường A  10 ) tạo thành hạt nhân VD: H  13H  24 He  01n  17,6 MeV 13.2 Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch - Nhiệt độ cao khoảng từ 50 đến 100 triệu độ - Mật độ hạt nhân plasma (n) phải đủ lớn LÊ TRUNG TIẾN n  (1014  1016 ) - Thời gian trì trạng thái plasma () phải đủ lớn.: s cm3 13.3 Năng lượng nhiệt hạch - Năng lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch không lớn, so sánh khối lượng nhiên liệu lớn nhiều so với lượng phản ứng phân hạch 13.4 Phản ứng nhiệt hạch vũ trụ - Năng lượng nhiệt nhiệt hạch ngu n gốc lượng hầu hết - Phản ứng nhiệt hạch ao vũ trụ chủ yếu trình tổng hợp hêli hidro - Các phản ứng xảy nhiệt độ cao khoảng 30 triệu độ 13.5 Phản ứng nhiệt hạch Trái Đất - Phản ứng nhiệt hạch rái Đất ứng dụng lĩnh vực: +) Chế tạo bom nhiệt hạch (không điều khiển được) +) Phản ứng nhiệt hạch điều khiển tạo ngu n lượng d i dào, sạch, không ô nhiễm môi trường 14 Bổ sung số công thức: 14.1 Số nguyên tử (phân tử) có mol chất: N A  6, 022.10 23 14.2 Số mol: n 14.3 Số nguyên tử (phân tử): GV: LÊ TRUNG TIẾN m ; M N  n.N A ĐT: 0905.752.052 56 GV: LÊ TRUNG TIẾN 14.4 Khối lượng riêng: 14.5 Thể tích hình cầu: ĐÀ NẴNG DĐ: 0901.959.959- 0905.752.052 m V V   R3 D LÊ TRUNG TIẾN GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 ... chiều dài l1  l2 có chu kì: T  T12  T22 , I : T NG H DĐĐH Tổng hợp hai dao động c ng phương, c ng tần số: x1  A1cos(t  1 ) , x2  A2cos(t  2 ) dao động tổng hợp có phương trình: x  A cos(t... TRÊN MẶT NƯỚC Khái niệm: Giao thoa sóng tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp khơng gian mà biên độ óng tăng cường giảm bớt GV: LÊ TRUNG TIẾN ĐT: 0905.752.052 12 ĐÀ NẴNG GV: LÊ TRUNG TIẾN DĐ: 0901.959.959-... 2  2.2 Phương trình óng tổng hợp M:     (d1  d )    (d1  d )    uM  2a cos   cos t            d M    2.3 Biên độ dao động tổng hợp M: AM  2a cos    