HỆ THỐNG HOÁ KIẾN THỨC vật lý 12 và các CÔNG THỨC

HỆ THỐNG HỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 12 VÀ CÁC CƠNG THỨC TÍNH NHANH TRONG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG : DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) Vận tốc tức thời: v = -ωAsin(ωt + ϕ) r v ln chiều với chiều chuyển động (vật cđộng theo chiều dương v>0, theo chiều âm v T/2 T T ∆t = n + ∆t ' n ∈ N * ;0 < ∆t ' < 2 Tách T n Trong thời gian qng đường ln 2nA Trong thời gian ∆t’ qng đường lớn nhất, nhỏ tính + Tốc độ trung bình lớn nhỏ khoảng thời gian ∆t: S S vtbMax = Max vtbMin = Min ∆t ∆t với SMax; SMin tính 13 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hồ: * Tính ω * Tính A  x = Acos(ωt0 + ϕ ) ⇒ϕ  v = −ω Asin(ωt0 + ϕ ) * Tính ϕ dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0) Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương v > 0, ngược lại v < + Trước tính ϕ cần xác định rõ ϕ thuộc góc phần tư thứ đường tròn lượng giác (thường lấy -π < ϕ ≤ π) 14 Các bước giải tốn tính thời điểm vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n Đỗ Thanh Tân Page * Giải phương trình lượng giác lấy nghiệm t (Với t > ⇒ phạm vi giá trị k ) * Liệt kê n nghiệm (thường n nhỏ) * Thời điểm thứ n giá trị lớn thứ n Lưu ý:+ Đề thường cho giá trị n nhỏ, n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n + Có thể giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ c động tròn 15 Các bước giải tốn tìm số lần vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, W t, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2 * Giải phương trình lượng giác nghiệm * Từ t1 < t ≤ t2 ⇒ Phạm vi giá trị (Với k ∈ Z) * Tổng số giá trị k số lần vật qua vị trí Hình aLưu (A < ý: l) + Hình Có thể b (A giải > l)bài tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ c/động tròn + Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí biên lần vị trí khác lần 16 Các-Abước giải tốn tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t khoảng thời gian ∆t Biết thời điểm t vật có li độ x = x0 * Từ phương trình dao động điều hồ: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x0 A 0≤α ≤π Lấy nghiệm ωt + ϕ = α với ứng với x giảm (vật chuyển động theo chiều âm v < 0) ωt + ϕ = - α ứng với x tăng (vật chuyển động theo chiều dương) * Li độ vận tốc dao động sau (trước) thời điểm ∆t giây  x = Acos(±ω∆t + α )  x = Acos(±ω∆t − α )   v = −ω A sin( ±ω∆t + α ) v = −ω A sin( ±ω∆t − α ) 17 Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a ± Acos(ωt + ϕ) với a = const Biên độ A, tần số góc ω, pha ban đầu ϕ , x toạ độ, x0 = Acos(ωt + ϕ) li độ Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí biên x = a ± A Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” v A2 = x02 + ( )2 ω Hệ thức độc lập: a = -ω2x0 ; * x = a ± Acos2(ωt + ϕ) (ta hạ bậc) Biên độ A/2; tần số góc 2ω, pha ban đầu 2ϕ II CON LẮC LỊ XO k 2π m ω k ω= T= = 2π f = = = m ω k T 2π 2π m Tần số góc: ; chu kỳ: ; tần số: Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản vật dao động giới hạn đàn hồi 1 W = mω A2 = kA2 2 Cơ năng: * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: mg T = 2π ∆l0 ∆l0 = g k ⇒ * Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: ∆l0 mg sin α T = 2π ∆l0 = g sin α k ⇒ + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + ∆l0 (l0 chiều dài tự nhiên) Đỗ Thanh Tân Page + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + ∆l0 – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + ∆l0 + A ⇒ lCB = (lMin + lMax)/2 Nén Giãn A -A l + Khi A >∆l0 (Với Ox hướng xuống): x - Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -∆l0 đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -∆l0 đến x2 = A, Hình vẽ thể thời gian lò xo nén giãn chu kỳ (Ox hướng Lưu ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần Lực kéo hay lực hồi phục F = -kx = -mω2x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Ln hướng VTCB * Biến thiên điều hồ tần số với li độ Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo khơng biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) * Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo khơng biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = k|∆l0 + x| với chiều dương hướng xuống * Fđh = k|∆l0 - x| với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l0 + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < ∆l0 ⇒ FMin = k(∆l0 - A) = FKMin * Nếu A ≥ ∆l0 ⇒ FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo khơng biến dạng) Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - ∆l0) (lúc vật vị trí cao nhất) * Lực đàn hồi, lực hồi phục:  FđhM = k(∆l + A)  Fđh = k(∆l + x) ⇒  Fđhm = k(∆l − A) nế u ∆l > A  F = nế u ∆l ≤ A  đhm a Lực đàn hồi:  FhpM = kA  F = mω A Fhp = ma ⇒  hpM Fhp = kx ⇒   Fhpm =  Fhpm = b Lực hồi phục: hay lực hồi phục ln hướng vào vị trí cân Fđh = Fhp O Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang lực đàn hồi lực hồi phục Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lò xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài tương ứng l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = … x Ghép lò xo: 1 = + + k k1 k * Nối tiếp ⇒ treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 Đỗ Thanh Tân Page 1 = + + T T1 T2 * Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ treo vật khối lượng thì: Gắn lò xo k vào vật khối lượng m chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 T32 = T12 + T22 T42 = T12 − T22 Thì ta có: Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T (đã biết) lắc khác (T ≈ T0) Hai lắc gọi trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo chiều TT0 θ= T − T0 Thời gian hai lần trùng phùng Nếu T > T0 ⇒ θ = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0 ⇒ θ = nT = (n+1)T0 với n ∈ N* III CON LẮC ĐƠN ω= Tần số góc: g l T= ; chu kỳ: 2π l = 2π ω g f = ; tần số: ω = = T 2π 2π g l Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản α0 ⇒ ; q < ⇒ ) ur F * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( lng thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D khối lượng riêng chất lỏng hay chất khí g gia tốc rơi tự V uu r ur ur thể tích phần vật chìm chất lỏng hay chất khí ur P' = P + F P Khi đó: gọi trọng lực hiệu dụng hay lực biểu kiến (có vai trò trọng lực ) ur uu r ur F g'= g + m gọi gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến l T ' = 2π g' Chu kỳ dao động lắc đơn đó: Các trường hợp đặc biệt: F ur tan α = P F * có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng góc có: Đỗ Thanh Tân Page F g ' = g + ( )2 m Thì * ur F g'= g± có phương thẳng đứng + Nếu ur F g'= g+ F m g'= g− F m hướng xuống ur F + Nếu hướng lên IV CON LẮC VẬT LÝ ω= mgd I F m T = 2π I mgd f = 2π mgd I Tần số góc: ; chu kỳ: ; tần số Trong đó: m (kg) khối lượng vật rắn ,d (m) khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay I (kgm2) mơmen qn tính vật rắn trục quay Phương trình dao động α = α0cos(ωt + ϕ) Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản α0 : Pha ban đầu v0 < π ϕ= π lúc vật qua vị trí cân theo chiều âm : Pha ban đầu t0 = x0 = A ϕ=0 + Chọn gốc thời gian lúc vật qua biên dương : Pha ban đầu t0 = x0 = − A ϕ =π + Chọn gốc thời gian lúc vật qua biên âm : Pha ban đầu A π x0 = ϕ=− t0 = v > 0 + Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí theo chiều dương : Pha ban đầu A 2π x0 = − ϕ=− t0 = v > 0 + Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí theo chiều dương : Pha ban đầu A π x = ϕ = t0 = v0 < + Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí theo chiều âm : Pha ban đầu π π cosα = sin(α + ) sinα = cos(α − ) 2 + ; V TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Tổng hợp hai dao động điều hồ phương tần số x = A1cos(ωt + ϕ1) x2 = A2cos(ωt + ϕ2) dao động điều hồ phương tần số x = Acos(ωt + ϕ) A2 = A12 + A22 + A1 A2cos(ϕ2 − ϕ1 ) Trong đó: Đỗ Thanh Tân Page tan ϕ = A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ A1cosϕ1 + A2cosϕ với ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2 (nếu ϕ1 ≤ ϕ2 ) * Nếu ∆ϕ = 2kπ (x1, x2 pha) ⇒ AMax = A1 + A2 * Nếu ∆ϕ = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha) ⇒ AMin = |A1 - A2| ` ⇒ |A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2 Khi biết dao động thành phần x1 = A1cos(ωt + ϕ1) dao động tổng hợp x = Acos(ωt + ϕ) dao động thành phần lại x2 = A2cos(ωt + ϕ2) A22 = A2 + A12 − AA1cos(ϕ − ϕ1 ) Trong đó: A sin ϕ − A1 sin ϕ1 tan ϕ = Acosϕ − A1cosϕ1 với ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2 ( ϕ1 ≤ ϕ2 ) Nếu vật tham gia đồng thời nhiều dđộng điều hồ phương tần số x1 = A1cos(ωt + ϕ1; x2 = A2cos(ωt + ϕ2) … dao động tổng hợp dao động điều hồ phương tần số x = Acos(ωt + ϕ) Chiếu lên trục Ox trục Oy ⊥ Ox Ax = Acosϕ = A1cosϕ1 + A2 cosϕ2 + Ta được: Ay = A sin ϕ = A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ + ⇒ A= A + A x y tan ϕ = Ay Ax với ϕ ∈[ϕMin;ϕMax] VI DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ * Qng đường vật đến lúc dừng lại là: x 2 kA ω A S= = µ mg µ g ∆A = 4µ mg 4µ g = k ω O  t * Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: T A Ak ω2 A N= = = ∆A 4µ mg 4µ g * Số dao động thực được: * Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: AkT πω A 2π ∆t = N T = = T= 4µ mg 2µ g ω (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu kỳ ) Hiện tượng cộng hưởng xảy khi: f = f0 hay ω = ω0 hay T = T0 Với f, ω, T f0, ω0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động fcưỡng = ngoại lực Dao động cưỡng bức: Có biên độ phụ thuộc vào biên độ ngoại lực cưỡng bức, lực cản hệ, chênh lệch tần số dao động cưỡng dao động riêng Dao động trì: Có tần số tần số dao động riêng, có biên độ khơng đổi Đỗ Thanh Tân Page x M x O CHƯƠNG : SĨNG CƠ I SĨNG CƠ HỌC Bước sóng: λ = vT = v/f Trong đó: λ: Bước sóng; T (s): Chu kỳ sóng; f (Hz): Tần số sóng v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị λ) Phương trình sóng Tại điểm O: uO = Acos(ωt + ϕ) Tại điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng ω * Sóng truyền theo chiều dương trục Ox uM = AMcos(ωt + ϕ * Sóng truyền theo chiều âm trục Ox uM = AMcos(ωt + ϕ + ∆ϕ = ω x v 2π ) = AMcos(ωt + ϕ - x ω v x1 − x2 v ) = AMcos(ωt + ϕ + = 2π x λ ) x 2π λ ) x1 − x2 λ Độ lệch pha hai điểm cách nguồn khoảng x1, x2 : Nếu điểm nằm phương truyền sóng cách khoảng x thì: ∆ϕ = ω x x = 2π v λ Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2, λ v phải tương ứng với Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dòng điện f tần số dao động dây 2f II SĨNG DỪNG Một số ý * Đầu cố định đầu dao động nhỏ nút sóng * Đầu tự bụng sóng * Hai điểm đối xứng với qua nút sóng ln dao động ngược pha * Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng ln dao động pha * Các điểm dây dao động với biên độ khơng đổi ⇒ lượng khơng truyền * Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) nửa chu kỳ Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l: λ l=k (k ∈ N * ) * Hai đầu nút sóng: Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + λ l = (2k + 1) (k ∈ N ) * Một đầu nút sóng đầu bụng sóng: Số bó sóng ngun = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + Phương trình sóng dừng sợi dây CB (với đầu C cố định dao động nhỏ nút sóng) Đỗ Thanh Tân Page * Đầu B cố định (nút sóng): uB = Acos2π ft u 'B = − Acos2π ft = Acos(2π ft − π ) Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) u 'M = Acos(2π ft − 2π − π ) λ λ u M = u M + u 'M Phương trình sóng dừng M: d π π d π uM = Acos(2π + )cos(2π ft − ) = Asin(2π )cos(2π ft + ) λ 2 λ AM = A cos(2π Biên độ dao động phần tử M: * Đầu B tự (bụng sóng): d π d + ) = A sin(2π ) λ λ uB = u 'B = Acos2π ft Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) u 'M = Acos(2π ft − 2π ) λ λ uM = Acos(2π u M = u M + u 'M Phương trình sóng dừng M: ; AM = A cos(2π d )cos(2π ft ) λ d ) λ Biên độ dao động phần tử M: AM = A sin(2π x ) λ Lưu ý: * Với x khoảng cách từ M đến đầu nút sóng biên độ: AM = A cos(2π d ) λ * Với x khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ: III GIAO THOA SĨNG Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l: Xét điểm M cách hai nguồn d1, d2 u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) u2 = Acos(2π ft + ϕ ) Phương trình sóng nguồn Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới: d d u1M = Acos(2π ft − 2π + ϕ1 ) u2 M = Acos(2π ft − 2π + ϕ ) λ λ Phương trình giao thoa sóng M: uM = u1M + u2M d + d ϕ1 + ϕ2   d − d ∆ϕ   uM = Acos π + cos  2π ft − π +  λ  λ    Đỗ Thanh Tân Page 10 Xét electron vừa rời khỏi catốt v = v0Max r ur mv v ^ B Þ sin a = Þ R = eB Khi Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … tính ứng với xạ có λMin (hoặc fMax) mv r r R= E⊥v eE * Bán kính quỹ đạo electron quang điện chuyển động điện trường có : III MẪU NGUN TỬ BOHR Tiên đề Bohr: a Tiên đề 1: Ngun tử tồn trạng thái có lượng hồn tồn xác định gọi trạng thái dừng Ở trạng thái dừng ngun tử khơng xạ lượng Em b Tiên đề 2: Ngun tử thái thái có mức lượng cao Em En nhận phơtơn phát phơtơn chuyển trạng thái dừng có mức lượng thấp hfmn hfmn hc ε mn = hfmn = = Em − En En λmn giải phóng lượng ngược Em > En lại c Hệ quả: Ở trạng thái dừng electron ngun tử rn = n2r0; vớ i r0 = 0,53A0 chuyển động quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng: Chú ý: Trong ngun tử Hiđrơ, trạng thái dừng trạng thái có mức lượng thấp (ứng với quỹ đạo 10−8 s K), trạng thái có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích (thời gian tồn ) Ngun tử (electron) hấp thụ xạ lượng hiệu lượng hai mức 13,6 En = − (eV ); E0 = 13,6 eV n Năng lượng trạng thái dừng: hc 1 = Em − En = 13,6.( − ).1,6.10−19 (J) λ n m Bước sóng: 1 = RH ( − ) ,vớ i RH = 1,09.107 m−1 : Hằ ng sốRitber λ n m hay: Đỗ Thanh Tân Page 30 H n=6 n=5 n=4 n=3 n=2 H H H P O N n=1 M L K Laima Quang phổ ngun tử Hiđrơ: 10−8 s Các electron trạng thái kích thích tồn khoảng nên giải phóng lượng dạng phơtơn để trở trạng thái có mức lượng thấp a 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) b 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 vùng nhìn thấy) c Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại) Chú ý: Bước sóng ngắn lượng lớn Lưu ý: Vạch dài λLK e chuyển từ L → K Vạch ngắn λ∞K e chuyển từ ∞ → K - Dãy Banme: Một phần nằm vùng tử ngoại, phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo L Vùng ánh sáng nhìn thấy có vạch: + Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L + Vạch lam Hβ ứng với e: N → L + Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L + Vạch tím Hδ ứng với e: P → L Lưu ý: Vạch dài λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn λ∞L e chuyển từ ∞ → L - Dãy Pasen: Nằm vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài λNM e chuyển từ N → M Đỗ Thanh Tân Page 31 Vạch ngắn λ∞M e chuyển từ ∞ → M Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ ngun từ hiđrơ: 1 = + λ13 λ12 λ23 f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) III HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG Hấp thụ ánh sáng: Hấp thụ ánh sáng tượng mơi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng truyền qua a Định luật hấp thụ ánh sáng: Cường độ chùm sáng đơn sắc truyền mơi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ độ dài I = I 0e−α d đường truyền tia sáng:  I làcườ ng độcủ a chù m sá ng tớ i mô i trườ ng  p thụcủ a mô i trườ ng α làhệsốhấ d độdà i củ a đườ ng truyề n tia sá ng  Trong đó: b Hấp thụ lọc lựa: + Vật suốt (vật khơng màu) vật khơng hấp thụ ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ + Vật có màu đen vật hấp thụ hồn tồn ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ + Vật suốt có màu vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng: Các vật hấp thụ lọc lựa số ánh sáng đơn sắc, vật phản xạ (tán sắc) số ánh sáng đơn sắc 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 sáng bước sóng ánh sáng IV LASER Hiện tượng phát quang: a Sự phát quang: Có số chất thể rắn, lỏng, khí hấp thụ lượng dạng có khả phát xạ điện từ Nếu xạ có bước sóng nằm giới hạn ánh sáng nhìn thấy gọi phát quang Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng riêng cho Đặc điểm Sau ngừng kích thích, phát quang số chất trì khoảng thời gian + Thời gian phát quang khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích lúc ngừng phát quang: Thời 10−10 s gian phát quang kéo dài từ đến vài ngày + Hiện tượng phát quang tượng vật hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác b Các dạng phát quang: 10−8 s + Huỳnh quang phát quang có thời gian ngắn , thường xảy với chất lỏng khí −8 10 s + Lân quang phát quang có thời gian dài , thường xảy với chất rắn −8 −6 10 s ≤ t ≤ 10 s Chú ý: Thực tế khoảng khơng xác định lân quang hay huỳnh quang Đỗ Thanh Tân Page 32 c Định luật Xtốc phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng kích λaspq < λaskt ⇔ ε aspq > ε askt thích: Laser: a Đặc điểm: ∆f ≈ 10−15 f + Tia Laser có tính đơn sắc cao Độ sai lệch + Tia Laser chùm sáng kết hợp, photon chùm sáng có tần số pha + Tia Laser chùm sáng song song, có tính định hướng cao I ~106 W/cm2 + Tia Laser có cường độ lớn b Các loại Laser: CO2 Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser , Laser bán dẫn, … c Ứng dụng: + Trong thơng tin liên lạc: cáp quang, vơ tuyến định vị, … + Trong y học: làm dao mổ, chữa số bệnh ngồi da nhờ tác dụng nhiệt, … + Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, … + Trong cơng nghiệp: khoan, cắt, tơi, … với độ xác cao CHƯƠNG : THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Các tiên đề Einstein: a Tiên đề I (ngun lí tương đối): Các tượng vật lí diễn hệ quy chiếu qn tính b Tiên đề II (ngun lí bất biến vận tốc ánh sáng): Vận tốc ánh sáng chân khơng có giá trị c hệ quy chiếu qn tính, khơng phụ thuộc vào phương truyền vận tốc nguồn sáng hay máy thu Các hệ quả: l = l0 1− v2 < l0 c2 + Sự co độ dài: Độ dài bị co lại dọc theo phương chuyển động nó: + Sự dãn khoảng thời gian: Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm đồng hồ gắn với quan sát viên đứng n: ur r ∆t0 m0 m0 r ∆t = > ∆t0 m= p = mv = v v2 v2 v2 1− 1− 1− c c c + Khối lượng tương đối: + Động lượng tương đối:  m0 2 E = mc + mv E = mc2 = c2  0  v2 1−  E = m2c4 + p2c2 c  + Năng lượng tương đối: Chú ý: Đối với photon: hc ε = hf = = mc ε λ + Năng lượng photon: m0ε ε hf h mε = = = = cλ c c v2 v2 m0ε = mε 1− 1− c c + Khối lượng tương đối tính photon: , suy Đỗ Thanh Tân Page 33 Mà v= c nên m0ε = CHƯƠNG : VẬT LÝ HẠT NHÂN I HẠT NHÂN NGUN TỬ Cấu tạo hạt nhân:   mp = 1,67262.10−27 kg  Z prô tô n −19   qp = +1,6.10 C  A n từ Z X tạo nê  mn = 1,67493.10−27 kg  n  N = ( A - Z) nơtrô ng mang điệ n  qp = 0: khô  mp = 1,007276u 1u = 1,66055.10−27 kg ⇒  u mn = 1,008665u Đơn vị khối lượng ngun tử ( ): Các cơng thức liên hệ: m  NA  i lượng mol(g/mol) hay sốkhố i (u) m= : khố i lượng  n = A ; A: khố  NA   ⇒  n nguyê n tử N: sốhạt nhâ N n =  N = mNA ;  23   NA NA = 6,023.10 nguyê n tử /mol A a Số mol: R = 1,2.10−15 A3 (m) Bán kính hạt nhân: II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN i lượng cá c nuclô n riê ng lẻ m0 = Zmp + (A − Z)mn : khố  ∆m= m0 − m Độ hụt khối: ( m khối lượng hạt nhân) −13 E = mc 1uc = 931,5MeV 1MeV = 1,6.10 J Hệ thức Einstein: ; ; Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng: ∆E = ∆mc2 a Năng lượng liên kết: ∆E δ= : tính cho mộ t nuclô n A b Năng lượng liên kết riêng: Chú ý: + Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững + Hạt nhân có số khối khoảng từ 50 đến 70, lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn 8,8 MeV/nu vào khoảng III PHĨNG XẠ Định nghĩa : Hiện tượng hạt nhân khơng bền , tự phát phân rã phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác gọi tượng phóng xạ Đặc điểm : Hiện tượng phóng xạ hồn tồn ngun nhân bên hạt nhân gây nên, khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi : nhiệt độ , áp suất, điện từ trường… Đỗ Thanh Tân Page 34 Định luật phóng xạ: N0  −λt  N = t = N0e ln2  2T ; vớ iλ= : hằ ng sốphâ n rã  m T ( s ) − λ t  m= = me t  T  - N = N t T = N e- l t * Số ngun tử chất phóng xạ lại sau thời gian t : * Số hạt ngun tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt (α e- e+) D N = N - N = N (1- e- l t ) tạo thành: - m = m0 t T = m0 e- l t * Khối lượng chất phóng xạ lại sau thời gian t : Trong đó: N0, m0 số ngun tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T chu kỳ bán rã ln 0, 693 l = = T T số phóng xạ λ T khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ D m = m0 - m = m0 (1- e- l t ) * Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t : Dm = - e- l t m0 * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: t m = T = e- l t m0 Phần trăm chất phóng xạ lại: AN A DN mc = Ac = c (1- e- l t ) = c m0 (1- e- l t ) NA NA Am * Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t : Trong đó: Am, Ac số khối chất phóng xạ ban đầu (mẹ) chất tạo thành (con) NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- Ac = Am ⇒ mc = ∆m Độ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã giây - H = H t T = H e- l t = l N H0 = λN0 độ phóng xạ ban đầu Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây Curi (Ci); Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) H0 ln2  −λt iλ= : hằ ng sốphâ n rã  H = t = H0e ; vớ T ( s ) T   10  H0 = λ N0; H = λ N(Bq); 1Ci = 3,7.10 Bq * Cơng thức độ phóng xạ: Đỗ Thanh Tân Page 35 V0 = H0 t TH V V làthểtích dung dòch aH * Thể tích dung dịch chứa chất phóng xạ: , Trong đó: Chu kì bán rã số chất 12 16 Chất phóng xạ Cacbon C Oxi O Chu kì bán rã T = 5730 nă m T = 122 s Urani 235 92 U Poloni 210 84 Po T = 138 ngà y T = 7,13.10 nă m Ri 226 219 Ra Radon T = 1620 nă m T = 4s 88 86 Ra 131 Iô t I 53 T = ngà y Các tia phóng xạ: 4 α 2α làhạt He a Tia : * Những tính chất tia α : + Bị lệch điện trường, từ trường + Phóng từ hạt nhân phóng xạ với tốc độ khoảng 2.107m/s + Có khả iơn hố mạnh ngun tử đường đi, lượng nhanh, tối đa 8cm khơng khí , khả đâm xun yếu, khơng xun qua bìa dày cỡ 1mm  10β + làpozitron ( 10e) : p → n + e+ +ν  cóhai loại  − − β  −1β làelectron ( −1e): n → p + e +ν%  b Tia : , * Những tính chất tia β : α + Bị lệch điện trường, từ trường nhiều tia + Phóng từ hạt nhân với tốc độ gần tốc độ ánh sang + Có khả iơn hố mơi trường, yếu tia α , tia β có khả qng đường dài khơng khí ( cỡ vài m ) khả đâm xun tia β mạnh tia α , xun qua nhơm dày vài mm * Lưu ý : Trong phóng xạ β có giải phóng hạt nơtrino phản nơtrino γ c Tia : λ < 10−11m * Bản chất sóng điện từ có bước sóng cực ngắn , hạt photon có lượng cao * Những tính chất tia γ : + Khơng bị lệch điện trường, từ trường + Phóng với tốc độ tốc độ ánh sáng + Có khả iơn hố mơi trường khả đâm xun cực mạnh IV PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A1 Z1 X + ZA22 X ® A3 Z3 X + ZA44 X Phương trình phản ứng: Trong số hạt hạt sơ cấp nuclơn, eletrơn, phơtơn Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1 → X2 + X3 X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt α β Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 uu r uu r uu r uu r ur ur ur ur p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m v2 = m v3 + m v4 + Bảo tồn động lượng: K X1 + K X +D E = K X + K X + Bảo tồn lượng: Trong đó: ∆E lượng phản ứng hạt nhân; ∆E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2 Đỗ Thanh Tân Page 36 K X = mx vx2 động chuyển động hạt X Lưu ý: - Khơng có định luật bảo tồn khối lượng p X2 = 2mX K X - Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: - Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành uu r p1 ur p φ uu r p2 u r uu r ·u j = p1 , p2 p = p12 + p22 + p1 p2cosj ur uu r uu r p = p1 + p2 Ví dụ: biết (mv) = (m1v1 ) + (m2 v2 ) + 2m1m2v1v2cosj 2 hay mK = m1K1 + m2 K + m1m2 K1K cosj hay Tương tự biết u r ur ·u φ1 = p1 , p u r ur ·u φ = p2 , p p = p12 + p22 ⇒ uu r ur p2 ^ p uu r uu r p1 ^ p2 Trường hợp đặc biệt: uu r ur p1 ^ p Tương tự K1 v1 m2 A = = » K v2 m1 A1 v = (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ Tương tự v1 = v2 = Phản ứng hạt nhân * Năng lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = (M0 - M)c2 M = m X1 + m X Trong đó: tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng M = m X + mX tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng Lưu ý: - Nếu M0 > M pứ toả lượng ∆E dạng động hạt X3, X4 phơtơn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững - Nếu M0 < M pứ thu lượng |∆E| dạng động hạt X1, X2 phơtơn γ Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững - Muốn phản ứng xảy phải cung cấp lượng dạng động hạt A B Năng lượng ∆E = (m − m0 )c Wd W = ∆E + Wd cung cấp cho pứ bao gồm động hạt sinh : A3 A1 A2 A4 X + X ® X + X Z1 Z2 Z3 Z4 * Trong phản ứng hạt nhân Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng ε1, ε2, ε3, ε4 Đỗ Thanh Tân Page 37 Năng lượng liên kết tương ứng ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 Độ hụt khối tương ứng ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 Năng lượng phản ứng hạt nhân : ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 Quy tắc dịch chuyển phóng xạ A A- He Z X ® He + Z - 2Y + Phóng xạ α ( ): So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị - A A 0e Z X ® - e + Z +1Y + Phóng xạ β- ( ): + So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến bảng tuần hồn có số khối + Thực chất phóng xạ β- hạt nơtrơn biến thành hạt prơtơn, hạt electrơn hạt nơtrinơ: n ® p + e- + v Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β- hạt electrơn (e-) - Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng khơng tương tác với vật chất +1 A A 0e Z X ® +1 e + Z - 1Y + Phóng xạ β+ ( ): So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối + Thực chất phóng xạ β+ hạt prơtơn biến thành hạt nơtrơn, hạt pơzitrơn hạt nơtrinơ: p ® n + e+ + v Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β+ hạt pơzitrơn (e+) + Phóng xạ γ (hạt phơtơn) Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyển xuống mức lượng E2 hc e = hf = = E1 - E2 l đồng thời phóng phơtơn có lượng : * Lưu ý: Trong phóng xạ γ khơng có biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường kèm theo pxạ α β Hai loại phản ứng tỏa lượng : - Phản ứng nhiệt hạch : + Hai hạt nhân nhẹ có (số khối A < 10), Hidro, heli… hợp lại thành hạt nhân nặng Vì tổng hợp hạt nhân xảy nhiệt độ cao nên phản ứng gọi phản ứng nhiệt hạch 1 H + He → He + n Ví dụ : tỏa lượng khoảng 18MeV + Ngồi điều kiện nhiệt độ cao, phải thỏa mãn hai điều kiện để phản ứng tổng hợp hạt nhân n ∆t xảy Đó : mật độ hạt nhân phải đủ lớn, đồng thời thời gian trì nhiệt độ cao (cỡ 108K) n∆t ≥ 1014 s / cm3 phải đủ dài Lo-sơn (Lawson) chứng minh điều kiện + Phản ứng nhiệt hạch lòng mặt trời ngơi nguồn gốc lượng chúng + Trên Trái Đất người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt Đó gọi nổ bom nhiệt hạch hay bom H Năng lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch lớn lượng tỏa phản ứng phân hạch nhiều Nhiên liệu nhiệt hạch coi vơ tận thiên nhiên Đỗ Thanh Tân Page 38 - Phản ứng phân hạch : + Một hạt nhân nặng hấp thụ notron chậm (notron nhiệt) vỡ thành hai mảnh nhẹ (có khối lượng cỡ) Phản ứng gọi phản ứng phân hạch + Đặc điểm : Sau phản ứng có notron phóng ra, phân hạch giải phóng lượng lớn Người ta gọi lượng hạt nhân + Phản ứng phân hạch dây chuyền : Các nơtron sinh sau phân của urani lại bị hấp thụ hạt nhân urani khác gần thế, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền Trên thực tế notron sinh nhiều ngun nhân khác nên khơng tiếp tục tham gia vào phản ứng phân hạch Thành thử, muốn phản ứng dây chuyền xảy ta phải xét tới số notron trung bình s lại sau lần phân hạch (hệ số notron) + Nếu s 1thì dòng notron tăng lên liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ ngun tử Đó phản ứng dây chuyền khơng điều khiển k ≥1 Để giảm thiểu số notron bị nhằm đảm bảo , khối lượng nhiên liệu hạt nhân cần phải có mth giá trị tối thiểu, gọi khối lượng giới hạn Các số đơn vị thường sử dụng * Số Avơgađrơ: NA = 6,022.1023 mol-1 * Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J * Đơn vị khối lượng ngun tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2 * Điện tích ngun tố: |e| = 1,6.10-19 C * Khối lượng prơtơn: mp = 1,0073u * Khối lượng nơtrơn: mn = 1,0087u * Khối lượng electrơn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u CHƯƠNG : TỪ VI MƠ ĐẾN VĨ MƠ I CÁC HẠT SƠ CẤP Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt bản) hạt nhỏ hạt nhân Các đặc trương hạt sơ cấp: m0 ε ν a Khối lượng nghỉ : Phơtơn , nơtrinơ , gravitơn có khối lượng nghỉ khơng Q =1 b Điện tích: Các hạt sơ cấp có điện tích điện tích ngun tố , khơng mang điện Q gọi số lượng tử điện tích c Spin s: Mỗi hạt sơ cấp đứng n có momen động lượng riêng momen từ riêng Các momen s= s=1 s= đặc trưng số lượng tử spin Prơtơn, nơtrơn có , phơtơn có , piơn có d 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 T = 932s 10−24 s 10−6 s Notron có , hạt khơng bền có thời gian ngắn từ đến 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: a Photon (lượng tử ánh sáng): µ + ,µ − τ + ,τ − b Lepton: Gồm hạt nhẹ electron, muyon ( ), hạt tau ( ), … Đỗ Thanh Tân Page 39 π c Mêzơn: Gồm hạt có khối lượng trung bình, chia thành mêzơn mêzơn Barion: Gồm hạt nặng có khối lượng lớn, chia thành nuclon hipêrơn Tập hợp mêzơn bariơn gọi hađrơn Tương tác hạt sơ cấp: a Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vơ cùng, lực tương tác nhỏ K 1038 b Tương tác điện từ: Bán kính lớn vơ hạn, lực tương tác mạnh tương tác hấp dẫn cỡ lần −18 10 m 1011 c Tương tác yếu: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ , lực tương tác yếu t/ tác hấp dẫn cỡ lần −15 10 m 102 d Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ , lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 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 ± ; ± 3 c Các baraiơn: Tổ hợp quark tạo nên baraiơn II MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI 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, 1đvtv = 150trKm + Để đo đơn vị hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: + 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 1400kg/m3 7.105 Km cầu khoảng , khối lượng riêng trung bình vật chất quang cầu , nhiệt 6000K độ hiệu dụng + 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 10000km 4500K - Sắc cầu lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày có nhiệt độ khoảng - Phía sắc cầu nhật hoa: Các phân tử vật chất tồn trạng thái ion hóa mạnh (trạng thái plasma), triệ u độ nhiệt độ khoảng Nhật hoa có hình dạng thay đổi theo thời gian b Năng lượng Mặt Trời: + Năng lượng Mặt Trời trì nhờ lòng diễn phản ứng nhiệt hạch H = 1360W/m2 + Hằng số Mặt Trời lượng lượng xạ Mặt trời truyền vng góc tới đơn vị diện tích cách đơn vị thiên văn đơn vị thời gian P = 3,9.1026W + Cơng suất xạ lượng Mặt Trời 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: Đỗ Thanh Tân Page 40 4000K Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vào khoảng 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 sinh vật, … Trái Đất: a Cấu tạo: 6378km 6357km + Trái Đất có dạng hình cầu, bán kính xích đạo , bán kính hai cực , 5520kg/m khối lượng riêng trung bình 3000km 3000 - 40000C + Lõi Trái Đất: bán kính ; chủ yếu sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3300kg/m 35km + Vỏ Trái Đất: dày khoảng ; chủ yếu granit; khối lượng riêng b Từ trường Trái Đất: 1105 Trục từ nam châm nghiêng so với trục địa cực góc thay đổi theo thời gian c Mặt Trăng – vệ tinh Trái Đất: 7,35.1022 kg 384000km 1738km + Mặt Trăng cách Trái Đất ; có bán kính ; có khối lượng ; gia tốc trọng 1,63m/s 27,32 trường ; quay quanh Trái Đất với chu kì 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 1000C −1500C ln hướng nửa định vào Trái Đất; nhiệt độ lúc trưa , lúc nửa đêm + Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất thủy triều, … Các hành tinh khác Sao chổi: a Các đặc trưng hành tinh Thiên thể Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv) Bán kính (km) Khối lượng (so với Trái Đất) Khối lượng riêng (103kg/m3) Chu kì tự quay Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời Số vệ tinh biết Thủy tinh Kim tinh Trái Đất Hỏa tinh Mộc tinh Thổ tinh Thiên Vương tinh Hải Vương tinh Diêm Vương tinh 0,39 0,72 1,52 5,2 9,54 19,19 30,07 39,5 2440 6056 6375 3395 71,490 60,270 25,760 25,270 1160 0,052 0,82 0,11 318 95 15 17 0,002 5,4 5,3 5,5 3,9 1,3 0,7 1,2 1,7 0,2 59 ngày 243 ngày 23g56ph 24g37ph 9g50ph 14g14ph 17g14ph 16g11ph 6,4 ngày 87,0 ngày 224,7 ngày 365,25 ngày (1 năm) 1,88 năm 11,86 năm 29,46 năm 84,00 năm 164,80 năm 248,50 năm 0 > 30 19 15 >8 b Sao chổi: Đỗ Thanh Tân Page 41 + 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 III CÁC SAO THIÊN HÀ Các sao: 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 ( nă m nh sá ng = 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 1014 g/cm3 • Sao nơtron cấu tạo bỡi hạt nơtron với mật độ lớn 640 vò ng/s 10km • Punxa (pulsar) lõi nơtron với bán kính tự quay với tốc độ góc phát sóng vơ tuyến Bức xạ thu Trái Đất có dạng xung sáng giống sáng hải đăng mà tàu biển nhận 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 ra1 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 Đỗ Thanh Tân Page 42 c Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hà: + Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, thiên hà thường cách khoảng mười lần kích thước Thiên Hà Các thiên hà có xu hướng hợp lại với thành nhóm từ vài chục đến vài nghìn t / hà + Thiên Hà thiên hà lân lận thuộc Nhóm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm thể tích khơng gian có đường kính gần triệu năm ánh sáng Nhóm bị chi phối chủ yếu bỡi ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà chúng ta; Thiên hà Tam giác, thành viên lại Nhóm thiên hà elip thiên hà khơng định hình tí hon + Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng bầu trời chòm Trinh Nữ + Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhóm thiên hà địa phương có tâm nằm Nhóm Trinh Nữ chứa tất nhóm bao quanh nó, có nhóm thiên hà địa phương IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) Định luật Hubble (Hớp-bơn): Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà chúng v = Hd  −2 m nh sá ng) nă m nh sá ng = 9,46.1012 Km  H = 1,7.10 m/(s.nă ta: ; 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 = 10−43s đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đốn tượng xảy thời điểm sau Vụ nổ lớn gọi thời điểm Planck 1091kg/cm3 10−35 m 1032 K + Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ , nhiệt độ mật độ 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 1015GeV quark, lượng −6 t = 10 s + Tại thời điểm , 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 1GeV trụ lúc t = phú t + Tại thời điểm , hạt nhân Heli tạo thành Trước đó, prơtơn nơtrơn kết hợp với 2 H H H He 1 để tạo thành hạt nhân đơteri Khi đó, xuất hạt nhân đơteri , triti , heli bền 98% Các hạt nhân hiđrơ hêli chiếm khối lượng thiên hà, khối lượng hạt nhân nặng 2% 4 chiếm Ở thiên thể, có khối lượng hêli có khối lượng hiđrơ Điều chứng tỏ, thiên thể, thiên hà có chung nguồn gốc t = 300000 nă m + Tại thời điểm , 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 Đỗ Thanh Tân Page 43 t = 109 nă m + Tại thời điểm , 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 T = 2,7K t = 14.109 nă m + Tại thời điểm , vũ trụ trạng thái với nhiệt độ trung bình Đỗ Thanh Tân Page 44 ... tiếp ⇒ treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 Đỗ Thanh Tân Page 1 = + + T T1 T2 * Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ treo vật khối lượng thì: Gắn lò xo k vào vật khối lượng m chu kỳ T1, vào vật khối... lượng m chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 T32 = T12 + T22 T42 = T12 − T22 Thì ta có: Đo chu kỳ phương pháp trùng... S2 cách định vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox + Trong số trường hợp giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động tròn đơn giản S vtb = t2 − t1 + Tốc độ trung bình vật