tóm tắt lý thuyết lý 12 học kì 2

tóm tắt lý thuyết lý 12 học kì 2 tham khảo

TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG

1 Nhiễu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng không tuân theo quy luật truyền

thẳng khi qua lỗ nhỏ, khe hẹp

Hiện tượng nhiễu xạ chỉ có thể giải thích khi thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng Mỗi ánh sáng đơn sắc được coi như là một sóng có bước sóng xác định

2 Khái niệm về tán sắc ánh sáng : Tán sắc ánh sáng là hiện tượng phân tách một chùm ánh

3 Ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính Mỗi

ánh sáng đơn sắc có một màu sắc xác định gọi là màu đơn sắc

Lưu ý : màu sắc của ánh sáng là do tần số quy định

4 Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng là ánh sáng được tổng hợp từ vô số ánh sáng đơn sắc khác

nhau có màu sắc biến thiên liên tục từ tím đến đỏ ( 0,38m0,76m)

Bảng màu và bước sóng của ánh sáng trong chân không:

Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím

 (m) 0,640,76 0,590,65 0,570,6 0,50,575 0,450,51 0,430,46 0,380,44

5 Ngoài các màu đơn sắc còn có các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với

những tỉ lệ khác nhau

6 Một số công thức về lăng kính :

+ Tại I: sini1 = nsinr1

+ Tại K: sini2 = nsinr2

n

* Điều kiện lăng kính phản xạ toàn phần là:

+ Lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông

+ r2  igh với

n

i gh 1

sin  ** Góc hợp bởi hai tia sáng khi ló ra khởi lăng kính với góc chiết quang A nhỏ:

GIAO THOA ÁNH SÁNG

1 Giao thoa ánh sáng: là sự tổng hợp của hai hay nhiều ánh sáng kết hợp trong không gian,

trong đó có những vị trí cường độ sáng được tăng cường tạo thành những vạch sáng (vân sáng – cực đại giao thoa), xen kẽ với những vị trí mà cường độ sáng triệt tiêu tạo thành

những vạch tối (vân tối – cực tiểu giao thoa)

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng

* Ví dụ: nhìn váng dầu loang trên mặt nước, ta thấy nó tương tự như màu sắc cầu vồng

2 Điều kiện để hai chùm sáng giao thoa với nhau:

Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và độ lệch pha không

đổi theo thời gian

Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau, chúng sẽ giao thoa với nhau

+ Những chỗ hai sóng ánh sáng gặp nhau mà cùng pha, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành những vân sáng (cực đại giao thoa)

+ Những chỗ hai sóng ánh sáng gặp nhau mà ngược pha, chúng triệt tiêu lẫn nhau tạo thành những vân tối (cực tiểu giao thoa)

3 Các công thức về giao thoa ánh sáng:

+ Bằng hình học ta có hiệu quang trình ( hiệu đường đi)

D

ax d

d1 2 

 Điều kiện để M là vị trí vân sáng: d1d2 k, với k Z

Vị trí vân sáng: ki

a

D k

a

D k

2

1 ( )

2

1 ( 2 ) 1 2

k  0; 1; 2

o Vân tối thứ nhất ( vân tối bậc 1) ứng với k = 0 và k = - 1

o Vân tối thứ hai (vân tối bậc 2) ứng với k = 1 và k = - 2

o Vân tối thứ n (vân tối bậc n) ứng với k = n - 1 và k = - n

S1

D S2

d1 d2

Vân sáng bậc 1, k = - 1

Vân sáng bậc 2, k = - 2

Vân sáng bậc 3, k = - 3

Vân tối thứ 1, k = 0 Vân tối thứ 2, k = 1 Vân tối thứ 3, k = 2 Vân tối thứ 4, k = 3

Khoảng vân i

4 Khoảng vân: Khoảng vân (i) là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hay hai vân tối liên

5 Khoảng cách từ vân này đến vân kia:

* ở cùng bên vân trung tâm: x x1x2

* ở hai bên vân trung tâm: x x1  x2

6 Vị trí hai vân trùng nhau:

a

D k a

D k x

2 1 1 ,

,1 2 21

 Số vân sáng trong vùng giao thoa: N S 2n1

 Số vân tối trong vùng giao thoa: + Nếu p5thì: N T 2n2

+ Nếu p < 5 thì: N T 2n

8 Tìm số vân sáng giữa hai điểm M,N có toạ độ x 1, x 2 (giả sử x 1 <x 2 )

 Số vân sáng: x1kix2 k là số nguyên

 Số vân tối: x1(k0,5)ix2 k là số nguyên

Lưu ý: Nếu M, N cùng phía thì x1, x2 cùng dấu Nếu M, N khác phía thì x1, x2 trái dấu

9 Độ dịch chuyển của vân trên màn khi có bản mặt mỏng có

bề rộng e đặt sau một trong hai khe S 1, S 2

a

De n

o Ở hai bên vân trung tâm, sẽ xuất hiện các quang phổ có màu như màu cầu vồng

a

D n x x



Bề rộng quang phổ bậc n bằng n lần quang phổ bậc 1: x n nx1

12 Độ rộng phần trùng nhau (giao nhau) của hai quang phổ liên tục:

l x đo_nx tim_n1 lưu ý: Nếu l 0 thì không giao nhau

S1

D S2

d1 d2

R R n

n f D

D (dp): độ tụ; f(m): tiêu cự Trong đó: n là chiết suất chất làm thấu kính và n’ là chiết suất môi trường đặt thấu kính

R là bán kính cong của thấu kính R > 0 nếu mặt lồi R<0 nếu mặt loom và Rnếu mặt phẳng

14 Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác

Chú ý: Khi đi từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số f luôn không đổi nên năng lượng phôtôn cũng không đổi

CÁC LOẠI QUANG PHỔ

1 Máy quang phổ: là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành những

thành phần đơn sắc máy quang phổ gồm có 3 bộ phận chính:

- Ống chuẩn trực: Gồm một thấu kính L1 và một khe hẹp S1 đặt tại tiêu điểm chính của L1 nhằm

để tạo ra chùm tia song song

- Hệ tán sắc: Gồm một hoặc nhiều lăng kính, phân tích chùm sáng thành những chùm tia đơn sắc, song song

- Buồng tối (buồng ảnh): là một hộp kín, một màn hứng ảnh và một thấu kính L2 hội tụ các chùm sáng song song lên màn hứng ảnh Trên màn hứng ảnh khi đó sẽ là tập hợp các vạch sáng tạo thành quang phổ của nguồn sáng

Sơ đồ máy phân tích quang phổ

2 Các loại quang phổ:

a Quang phổ liên tục: Quang phổ liên tục là một dãy màu biến thiên liên tục

 Nguồn gốc phát sinh: Các vật rắn, lỏng, khí có tỷ khối lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra

quang phổ liên tục

 Đặc điểm:

độ của nguồn sáng

bước sóng ngắn của quang phổ liên tục

 Ứng dụng : Dựa vào quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ các vật sáng do nung

nóng Ví dụ: nhiệt độ lò nung, hồ quang, mặt trời, các vì sao…

b Quang phổ vạch phát xạ: Quang phổ vạch phát xạ là quang phổ gồm một hệ thống các

vạch màu riêng rẻ nằm trên một nền tối

 Nguồn góc phát sinh: Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích (bằng cách

nung nóng hay phóng tia lửa điện …) phát ra quang phổ vạch phát xạ

 Đặc điểm:

o Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về : Số lượng

vạch phổ, vị trí vạch, màu sắc và độ sáng tỷ đối giữa các vạch

Ví dụ: Natri cho hai vạch vàng, hiđro cho 4 vạch: đỏ, lam, chàm, tím

o Như vậy mỗi nguyên tố hoá học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó

 Ứng dụng :

Để nhận biết được sự có mặt của một nguyên tố trong các hỗn hợp hay trong hợp chất,

xác định thành phần cấu tạo hay nhiệt độ của vật

c Quang phổ vạch hấp thụ: Quang phổ vạch hấp thụ là một hệ thống các vạch tối nằm trên

nền quang phổ liên tục

 Nguồn gốc phát sinh: Chiếu một chùm ánh sáng trắng qua một khối khí hay hơi được

nung nóng ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của nguồn sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ

 Đặc điểm: Vị trí các vạch tối nằm đúng vị trí các vạch mà trong quang phổ phát xạ của

Tiện lợi của phép phân tích quang phổ:

- Trong phép phân tích định tính: thực hiện bằng phép phân tích quang phổ đơn giản và cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hoá học

- Trong phép phân tích định lượng: thực hiện bằng phép phân tích quang phổ có độ nhạy rất cao cho phép phát hiện được nồng độ các chất có trong mẫu chính xác tới 0,002%

- Có thể phân tích được từ xa: có thể xác định được thành phần cấu tạo và nhiệt độ của các vật rất xa như: mặt trăng, mặt trời… dựa vào việc phân tích quang phổ của chúng

TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA RƠNGHEN

Đưa đầu của cặp nhiệt điện vào chổ màu bất kỳ trong dãy quang phổ, ta thấy cặp nhiệt kế đều chỉ nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tại các điểm ngoài màn chắn Điều đó là do các bức xạ Mặt trời có tác dụng nhiệt

Khi đưa đầu của cặp nhiệt điện đến các điểm khác trên màn ngoài vùng quang phổ nhìn thấy (ngoài vùng đỏ hoặc ngoài vùng tím) ta thấy tại các điểm này vẫn có nhiệt độ cao hơn các điểm ngoài màn Điều này chứng tỏ tại các điểm này vẫn có các bức xạ của Mặt trời nhưng những bức xạ này ta không nhìn thấy được

Bức xạ không nhìn thấy ở ngoài vùng màu đỏ của quang phổ gọi là bức xạ (hay gọi là tia) hồng ngoại Bức xạ không nhìn thấy ngoài vùng màu tím gọi là bức xạ (hay gọi là tia) tử ngoại

1 Tia hồng ngoại: Là bức xạ không nhìn thấy có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng

đỏ 0,76.106m103m

 Bản chất: Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ

 Nguồn phát sinh:

Mọi vật ở nhiệt độ lớn hơn 0 độ Kenvin đều phát ra tia hồng ngoại Nguồn thu chủ yếu từ

lò than, lò điện, đèn dây tóc

 Nguồn phát sinh: Do các vật bị nung nóng ở nhiệt độ cao như mặt trời, hồ quang điện,

đèn hơi thuỷ ngân, … phát ra

 Tính chất và tác dụng: Tác dụng mạnh lên kính ảnh làm phát quang một số chất, làm ion

hoá không khí gây phản ứng quang hoá, quang hợp, có tác dụng sinh học,…

 Ứng dụng:

o Trong công nghiệp: dùng để phát hiện các vết nứt nhỏ, các vết tray xước trên bề mặt

sản phẩm

o Trong y học dùng để trị bệnh còi xương

3 Tia rơnghen: Là bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 1011m108m

Tia Rơn_Ghen cứng là tia có bước sóng ngắn

Tia Rơn_ghen mềm là tia có bước sóng dài

 Bản chất: Là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn từ 1011m108m

 Tính chất:

o Không bị lệch khi đi qua điện từ trường

(mm) chặn lại

o Có khả năng ion hoá chất khí

o Có tác dụng sinh lý, huỷ diệt tế bào, diệt vi khuẩn

 Công dụng:

o Trong công nghiệp dùng để xác định các khuyết tật trong các sản phẩm đúc

 Công thức Tia Rơnghen:

min max

2 2

1

X X

AK

hc hf

mv eU







Với : UAK là hiệu điện thế giữ hai đầu anốt và catốt của ống Rơnghen

fXmax là tần số lớn nhất của tia Rơnghen mà ống có thể phát ra

Xminlà bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen mà ống có thể phát ra

2

1

mv

 Khi các electron đập vào đối âm cực (đối catốt) sẽ làm nóng đối âm cực Nhiệt lượng cung cấp làm tăng nhiệt độ của đối âm cực lên t0Clà:

0

t mc

m là khối lượng của đối âm cực (khối lượng của chất làm nguội đối âm cực)

C là nhiệt dung riêng của đối âm cực(của chất làm nguội đối âm cực)

t0là độ tăng nhiệt độ

 Nếu toàn bộ năng lượng electron đập vào đều làm nóng đối âm cực thì

t W n

n e Số electron đập vào trong 1s

t: là thời gian electron đập vào đối âm cực

c: là vận tốc ánh sáng trong chân không;

v: là vận tốc ánh sáng trong môi trường có hằng số điện môi  và độ từ thẩm 

Theo Lo_ren_xơ hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số của ánh sáng  F ( f)

 Ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt: Ánh sáng vừa có tính sóng vừa có tính hạt, gọi

là lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng sẽ thể hiện rõ nét một trong hai tính trên:

o Những bức xạ có bước sóng dài thì thể hiện tính sóng rõ nét Tính chất sóng biểu hiện ở các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, khúc xạ, phản xạ …

o Những bức xạ có bước sóng ngắn thì thể hiện tính hạt rõ nét Tính chất hạt biểu hiện ở các hiện tượng như khả năng đâm xuyên mạnh, gây ra hiện tượng quang điện, dễ làm phát quang các chất, ion hóa không khí

5 Thang sóng điện từ:

Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen, tia gamma đều

có cùng bản chất là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng) Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ

Đỏ (760nm)

LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I Hiện tượng quang điện

o Là hiện tượng khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt kim loại, các electron bật ra khỏi

bề mặt kim loại, gọi là hiện tượng quang điện ngoài (hay gọi tắt là hiện tượng quang điện)

o Các electron bật ra gọi là electron quang điện

o Hiện tượng quang điện ban đầu được Hertz tìm ta sau đó được Einstein khái quát thành 3 định luật quang điện (dựa trên Thuyết lượng tử của Planck) để lý giải về hiện tượng quang điện

Sơ đồ thí nghiệm của Hertz

II Định luật quang điện

a Định luật 1:

Đối với mỗi kim loại dùng làm catốt có một bước sóng giới hạn 0 nhất định gọi là giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện chỉ xả ra khi bước sóng  của ánh sáng kích thích nhỏ hơn giới hạn quang điện ( 0)

b Định luật 2:

Với ánh sáng thoả mãn định luật 1 thì cường độ dòng

quang điện bão hoà tỉ lệ thuân với cường độ chùm sáng

kích thích

c Định luật 3:

Động năng ban đầu cực đại của các electron quang

điện không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích

mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của kim loại dùng làm

catốt và bước sóng ánh sáng kích thích

Nguồn phát

Chùm tia tử ngoại

Tấm kẽm (Zn)

Bình chân không

Bảng giới hạn quang điện của một số kim loại

Kim loại Giới hạn quang điện λ0 (µm)

o Các kim loại khác nhau thì có giới hạn quang điện khác nhau

o Các kim loại kiềm và một kim loại kiềm thổ (Ca) có giới hạn quang điện trong miền ánh sáng nhìn thấy

Lưu ý: Sự phát xạ hay hấp thụ của nguyên tử, phân tử,…có tính gián đoạn, không liên tục

o Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1s

o Nguyên tử, phân tử,…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng cũng là phát xạ hay hấp thụ phôtôn

o Các phô tôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động, chúng bay dọc theo tia sáng, trong chân không chuyển động vận tốc: v = c = 3.108 m/s

1 Năng lượng phôtôn  

hc

hf 

h: hằng số Planck = 6,625.1034 (J.s); f: tần số bức xạ [Hz]

c: vận tốc ánh sáng trong chân không = 3.108 (m/s); : bước sáng bức xạ [m]

2 Công thoát của electron: A hc  [m] giới hạn quang điện

3 Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện:

4 Phương trình Einstein:

max 0

0 2

1

v m

c h

0 [m]: giới hạn quang điện

me = 9,1.1031 [kg] khối lượng electron;

v0max [m/s] vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện

5 Cường độ dòng quang điện

e n

I  e  ne số electron bay về anôt trong 1 (s)

I bhn ee  e = 1,6.1019 (C) điện tích

 I đơn vị ampe; ( là số e tách ra khỏi catôt trong 1s)

6 Công suất của nguồn sáng: P = n.  n số phôtôn phát ra trong 1 (s)

 năng lượng phôtôn [J]

1

v m

max 0 2

1

v m U

e AK  e hoặc U AK U h Trong đó:  U h U AK 0

 e = 1,6.1019 (c)

UAK là hiệu điện thế giữa hai đầu anôt và catôt:

- Nếu UAK > 0 tức anôt nối với cực dương và catôt nối với cực âm (UAK = U+ )

- Nếu UAK < 0 tức anôt nối với cực âm và catôt nối với cực dương (UAK = U +) Lúc này UAK đóng vai trò cản trở dòng quang điện Nếu dòng quang điện triệt triêu thì

2

1

v m

2

max 0 max

2

1

v m

10 Định lí động năng: mv Anot mv e.U AK

2

1 2

max 0

11 Bán kính êlectrôn khi bay vào từ trường đều theo phương vuông góc:

B e

mv R

.

max 0

V Hiện tượng quang điện trong

1 Hiện tượng quang điện trong

Là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống bên trong bán dẫn khi được chiếu bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trong

* Lưu ý:

 Các electron dẫn chỉ chuyển động bên trong khối bán dẫn mà không bị bứt ra bên

ngoài

 Tia hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện trong

2 Hiện tượng quang dẫn

o Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn

o Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa trên hiện tượng quang điện trong Khi bán dẫn được chiếu bằng ánh sáng có bước sóng thích hợp thì bán dẫn có thêm nhiều electron và lỗ trống Do đó, mật độ hạt tải điện tăng, tức là điện trở suất giảm Cường độ chùm sáng càng mạnh thì điện trở suất càng nhỏ

o Từ hiện tượng quang dẫn người ta chế tạo ra quang điện trở Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi được chiếu sáng bằng ánh sáng thích hợp

3 Pin quang điện

o Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

o Hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong

o Ứng dụng: cung cấp điện cho các vùng sâu vùng xa, trên các vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ, pin mặt trời, máy tính bỏ túi…