LUẬN văn sư PHẠM vật lý KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG vật lý học đại CƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Bưởi Sinh viên: Lưu Hồng Thúy Lớp: SP Vật Lý- Tin Học K34 Mã số SV: 1087051 Cần Thơ, 2012 Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Những phương pháp đặt cho đề tài III Phương pháp phương tiện nghiên cứu đề tài IV Các bước tiến hành CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ, NHIỆT LƯỢNG, CÔNG CƠ HỌC I KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ 1.1 Lịch sử đời khái niệm nhiệt độ 1.1.1 Quan niệm nhiệt độ trước kỷ XVII 1.1.2 Quan niệm nhiệt độ sau kỷ XVII 1.2 Quá trình hình thành khái niệm nhiệt độ 1.2.1 Nhiệt độ vật lý phân tử nhiệt học 1.2.2 Nhiệt độ vật lý học đại cương 1.2.3 Nhiệt độ nhiệt động lực học 16 1.2.4 Nhiệt độ động lực học kỹ thuật 22 II KHÁI NIỆM NHIỆT LƯỢNG 24 2.1 Khái niệm nhiệt lượng vật lý phân tử nhiệt học 24 2.1.1 Khái niệm nhiệt lượng 24 2.1.2 Sự liên quan nhiệt lượng công học Sự khác lượng với nhiệt lượng công học 24 2.2 Khái niệm nhiệt lượng vật lý đại cương 26 2.2.1 Nhiệt lượng, đơn vị đo nhiệt lượng 26 2.2.2 Liên hệ công nhiệt 28 2.3 Khái niệm nhiệt lượng nhiệt động lực học kỹ thuật 30 2.3.1 Khái niệm nhiệt lượng 30 2.3.2 Các cách tính nhiệt lượng 30 III KHÁI NIỆM CÔNG CƠ HỌC 32 3.1 Công: chuyển động chiều với lực không đổi 32 3.2 Công thực lực biến đổi 33 GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG 3.2.1 Phân tích chiều 33 3.2.2 Phân tích ba chiều 34 3.3 Cơng thực lị xo 35 CHƯƠNG II NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 37 I NĂNG LƯỢNG TRONG CƠ HỌC 37 1.1 Công 37 1.2 Thế 38 1.3 Tính đa trị 40 1.4 Động 41 1.5 Biến thiên lượng chất điểm 43 1.6 Nội 44 1.7 Năng lượng sóng đàn hồi 45 II NĂNG LƯỢNG TRONG NHIỆT HỌC (NHIỆT NĂNG HAY NĂNG LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG NHIỆT CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG) 47 2.1 Năng lượng chuyển động nhiệt khí lý tưởng 47 2.1.1 Năng lượng chuyển động nhiệt khí lý tưởng (nhiệt năng) 47 2.1.2 Năng lượng chuyển động dao động 48 2.2 Nội khí ly tưởng 49 III NĂNG LƯỢNG TRONG ĐIỆN HỌC 53 3.1 Năng lượng điện trường 53 3.1.1 Năng lượng tụ điện 53 3.1.2 Năng lượng trường tĩnh điện 54 3.2 Năng lượng từ trường 55 3.2.1 Năng lượng ống dây 55 3.2.2 Mật độ lượng từ trường 56 3.3 Năng lượng sóng điện từ 56 IV NĂNG LƯỢNG TRONG QUANG HỌC 59 4.1 Quang thông 59 4.2 Cường độ sáng 60 4.3 Độ trưng độ rọi 60 4.3.1 Độ trưng 60 GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG 4.3.2 Độ rọi 60 4.4 Độ chói 60 V NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HẠT NHÂN 61 5.1 Quá trình phát triển hệ thức lượng – khối lượng 61 5.2 Năng lượng liên kết 63 5.3 Năng lượng vỡ hạt nhân 65 5.4 Phản ứng nhiệt hạch lượng nhiệt hạch 66 5.4.1 Điều kiện thực phản ứng nhiệt hạch 66 5.4.2 Phản ứng nhiệt hạch vũ trụ 66 5.4.3 Phản ứng nhiệt hạch không điều kiện 67 5.4.4 Phương pháp sử dụng thực tế lượng phản ứng nhiệt hạch 68 CHƯƠNG III KẾT LUẬN CHUNG 37 Lược sử sử dụng lượng 37 Sử dụng lượng 38 Năng lượng 40 GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài “Năng lượng” – đề tài nóng bỏng quốc gia, họ tìm kiếm dạng lượng để thay lượng cũ – lượng sử dụng nhiên liệu: than đá, dầu mỏ, khí đốt…đã làm nhiễm mơi trường nhiên liệu dần cạn kiệt “Năng lượng” từ ngữ quen thuộc cho hiểu biết cội rễ Có nhiều sách viết đề tài này, chưa có sách viết cách đầy đủ chi tiết để tham khảo Và vấn đề lượng vấn đề để quan tâm đến Nhiều nhà khoa học, nhà bác học đưa khái niệm lượng theo nhiều quan điểm: lượng sống, lượng vật lý, lượng hóa học…ở ta nghiên cứu lượng vật lý học nói chung vật lý học đại cương nói riêng Trong luận văn tơi xếp cách trình tự từ khởi điểm đến vấn đề có liên quan Để hiểu rõ ta phải tìm hiểu khái niệm “nhiệt độ, công học, nhiệt lượng” lĩnh vực vật lý phân tử nhiệt học, vật lý học đại cương, nhiệt động lực học kỹ thuật Bên cạnh đó, ta cịn phải tìm hiểu vật lý học đại cương thể qua lĩnh vực cơ, nhiệt, điện, quang vật lý đại Ngoài vấn đề lượng nhiều điều hứa hẹn cho tương lai chờ khám phá Tứ đó, thúc đẩy khám phá “các hạt mới” tạo vật liệu mới, để phục vụ lợi ích cho người Tóm lại muốn tìm hiểu cặn kẽ “vật lý học” khơng thể bỏ qua vấn đề lượng Cho nên thực luộn văn mong mang lại nhiều bỏ íchcho tất nói chung cho bạn sinh viên sư phạm vật lý nói riêng II Những vấn đề đặt cho đề tài Đề tài sâu phân tích khái niệm nhiệt độ, cơng học, nhiệt lượng lượng lĩnh vực vật lý đại cương, nhằm nắm ý nghĩa vật lý khái niệm Cách trình bày luận văn thực với yêu cầu Đây mục tiêu thứ hai mà đề tài cần hướng tới Đối với giáo viên vật lý, việc sâu nghiên cứu vật lý học nói chung, phần “KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG” nói riêng giúp ích nhiều cho việc giảng dạy sau sâu sắc xác GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG III Phương pháp phương tiện nghiên cứu đề tài Do đề tài túy lý thuyết nên công việc chủ yếu sưu tầm tài liệu thư viện trường, thư viện khoa, thư viện tỉnh hỏi mượn thầy cô môn, giáo viên hướng dẫn, đọc nhiều tài liệu, phân tích tài liệu thơng tin có liên quan để chọn lọc kiến thức đầy đủ ý nghĩa Mặc khác, phải thường xuyên trao đổi, lắng nghe lời dẫn giáo viên hướng dẫn để luận văn hoàn thành cách hoàn chỉnh IV Các bước tiến hành Bước 1: Nhận đề tài Bước 2: Trao đổi nội dung nhận định Bước 3: Tìm sưu tầm tài liệu, chọn phần cần thiết để thực đề tài Bước 4: Viết đề cương Bước 5: Viết báo cáo Bước 6: Xin ý kiến đánh giá giáo viên hướng dẫn giáo viên phản biện Bước 7: Điều chỉnh nộp đề tài Bước 8: Bảo vệ luận văn GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG I KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ, NHIỆT LƯỢNG, CÔNG CƠ HỌC I KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ 1.1 Lịch sử đời khái niệm nhiệt độ 1.1.1 Quan niệm nhiệt độ trước kỷ XVII Trước kỷ XVII, việc sâu nghiên cứu tượng “nhiệt” chuyện dễ dàng Khái niệm “nhiệt độ” hình thành qua nhiều kỷ Những khái niệm: “nóng”, “ấm”, “lạnh” từ lâu quen thuộc loài người Tổ tiên xưa đưa vào dụng cụ vật lý khơng hồn hảo than thể để dựng nên nhiệt giai phổ biến, ghi ba móc đơn giản: nóng, ấm, lạnh Nhiệt giai đơn giản lồi người sử dụng khoảng hàng nghìn năm Để đáp ứng phát triển kỷ nghệ, để có thành tựu khoa học kỹ thuật ngày nay, bắt buộc loài người phải nghiên cứu sâu vào chất nhiệt Chẳng hạn, vật nóng khác vật lạnh chổ nào? Người ta trả lời sau: vật nóng có chứa nhiều “chất nhiệt” vật lạnh; tương tự canh mặn ta cho nhiều muối Thế người ta khơng nói vật lạnh mà lại nói vật nóng? Vì vật nóng ln gắn bó chặt chẽ với chuyển động mà mắt ta khơng thấy được, hay nói khác vật nóng biến đổi chuyển động học thành nhiệt, lấy lửa cách đập hai đá,… Bấy ta xem người ta định nghĩa khái niệm “nhiệt độ” Ở thời cổ đại trung đại, “nóng” “lạnh”, theo Arixtốt hai tính chất ngun thủy vật chất, khơng đặt vấn đề nghiên cứu tính chất “nóng” “lạnh”, người ta phân biệt cảm giác mức độ nóng, lạnh khác 1.1.2 Quan niệm nhiệt độ sau kỷ XVII Sang kỷ XVII, phát triển khoa học kỷ thuật yêu cầu phải tìm cách xác định mức độ nóng, lạnh tiêu khách quan Galilê phát minh ống nhiệt nghiệm, dựa vào nở khơng khí, để xác định cách định tính mức độ tăng giãm nhiều hay nóng, lạnh Một số nhà khoa học khác, dựa vào mẫu trên, đưa thêm thang chia độ kèm vào cạnh ống để đạt tới phép đo định lượng, “nhiệt kế” đời Cách chịa độ nhiệt kế ban đầu hồn tồn tùy tiện; khơng dựa chuẩn Vì nhà khoa học sử dụng lực kế chế tạo, trao đổi thơng báo với hiểu số nhiệt kế người khác chế tạo Năm 1709, Pharenhai người chế tạo nhiệt kế dùng rượu Và năm 1714, chế tạo nhiệt kế dùng thủy ngân Trên thang nhiệt độ, GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Pharenhai chọn nhiệt độ hỗn hợp nước,nước đá muối ăn làm điểm 00; nhiệt độ hỗn hợp nước, nước đá làm điểm 320; thân nhiệt người làm điểm 960.Theo thang đó, nhiệt độ sôi nước 2120 Hiện thang nhiệt độ với điểm 320F nhiệt độ tan nước đá 2120F nhiệt độ sôi nước goi “thang nhiệt độ Pharenhai ” Trong thang nhiệt đó, thang nhiệt 98,60F Năm 1730, nhà động vật học kiêm luyện kim Rêômuya đưa thang nhiệt độ khác Ơng lấy nhiệt độ nóng chảy nước đá làm điểm 00, lấy giá trị độ thang chia nhiệt độ ứng với dãn nở rượu thêm 1/1000 thể tích Với giá trị độ vậy, ơng xác định nhiệt độ sôi nước 800 Thang nhiệt độ với điểm 0 nhiệt độ tan nước đá 800 nhiệt độ sôi nước gọi “thang nhiệt độ Rêômuya” Năm 1742, kết nhiều thí nghiệm tiến hành thời tiết khác với áp suất khí khác nhau, Xenxiut đưa thang nhiệt độ với điểm cố định: điểm 1000 nhiệt độ nóng chảy nước đá điểm 00 nhiệt độ sôi nước áp suất 760mmHg Theo cách nói nay, nhà thực vật học Linnê dùng thang nhiệt độ đảo lại lấy điểm 00 nhiệt độ nóng chảy nước đá điểm 100 nhiệt độ sôi nước áp suất 760mmHg Thang nhiệt độ gọi “thang nhiệt độ Xenxiut”, đơn vị nhiệt độ kí hiệu 0C Một số nhà khoa học khác đề nghị số thang nhiệt độ khác; chúng không sử dụng Nhiệt kế ban đầu dùng chủ yếu ngành khí tượng, sử dụng rộng rãi ngành khoa học khác đời sống ngày; thúc đẩy nghiên cứu tượng nhiệt Năm 1759, với điều kiện thiên nhiên mùa đông, Viện hàn lâm khoa học Pêtecbua làm hóa rắn thủy ngân, đạt nhiệt độ thấp lúc Năm 1772, Viện hàn lâm khoa học Pari dùng thấu kính chế tạo đặc biệt, đường kính 120cm, để tụ tiêu sáng Mặt Trời làm chảy kẽm, vàng đốt cháy kim cương, đạt nhiệt cao lúc Năm 1782, Lavoadiê Laplaxơ thực thí nghiệm để nghiên cứu cách xác nở nhiệt loại thủy tinh, loại sắt, thép, thiếc, chì, đồng thau Vật thí nghiệm đặt vào nước đá chảy, sau đặt vào nước sơi, để đo nở nhiệt độ tăng 100 Các ơng cịn tìm độ nở thép chưa tơi 0,001079, thép 0,001239, sắt rèn 0,001220,……Đó số liệu xác 1.2 Quá trình hình thành khái niệm nhiệt độ 1.2.1 Nhiệt độ vật lý phân tử nhiệt học Nhiệt độ khái niệm vật lý phân tử nhiệt học Sau ta tìm hiểu ý nghĩa vật lý khái niệm Để đặc trưng cho độ nóng lạnh vật, người ta đưa khái niệm “nhiệt độ” Thông thường ta hiểu vật nóng có nhiệt độ cao hơn, cịn vật lạnh có nhiệt độ thấp Vật nóng nhiệt độ cao, vật lạnh nhiệt độ thấp Vậy để hai vật (có nhiệt độ khác nhau) tiếp xúc với có truyền lượng từ vật có nhiệt độ cao sang vật có GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG nhiệt độ thấp Sự truyền lượng dừng lại hai vật trạng thái cân nhiệt, nghĩa chúng có nhiệt độ hay nói cách khác có động trung bình chuyển động tịnh tiến phân tử vật Vì lý này, người ta chọn động trung bình chuyển động tịnh tiến phân tử vật làm thước đo nhiệt vật Để đơn giản cơng thức tính áp suất p  nW , ta quy ước nhiệt độ  xác định bằng:  W Từ suy ra: p nW  n Vậy phân tử chuyển động nhanh(hoặc chậm) động trung bình chuyển động tịnh tiến phân tử, lớn (hoặc nhỏ) nhiệt độ vật cao (hoặc thấp) Nhiệt độ “động trung bình” chuyển động tịnh tiến phân tử đại lượng có liên quan chặt chẽ với mức độ nhanh hay chậm chuyển động hỗn loạn phân tử Định nghĩa nhiệt độ: Vậy theo quan điểm động học phân tử, nhiệt độ đại lượng đặc trưng cho tính chất vĩ mô vật, thể mức độ nhanh hay chậm chuyển động nhiệt hỗn loạn phân tử cấu tạo nên vật Với quan niệm trên, nhiệt độ  phải đo đơn vị lượng; thực tế nhiệt độ khơng đo đơn vị lượng lý sau: - Việc đo trực tiếp W khó khăn - Mặc dù đơn vị lượng lấy nhỏ (ví dụ erg) lớn dùng làm đơn vị nhiệt độ Ví dụ nhiệt độ nước đá nhỏ vào bậc 10 14 erg Ngoài hai lý thật từ lâu thực tế người ta quen dùng đơn vị “độ” để đo nhiệt độ (mặc dù đơn vị độ quy ước không xuất phát từ chất vật lý khái niệm nhiệt độ) Thông thường người ta lấy khoảng nhiệt độ nhiệt độ nước đá tan nhiệt độ nước sôi(ở áp suất áp suất bình thường khí 760mmHg) để thành lập thang nhiệt độ gọi “nhiệt giai bách phân” (hoặc nhiệt giai Xenxiut) Đối với nhiệt giai người ta quy ước nước đá tan nhiệt độ 0C nước sôi áp suất 760mmHg có nhiệt độ 1000C; khoảng cách hai vật biểu thị hai nhiệt độ bảng chia độ người ta chia thành 100 phần phần 10C Ngày nay, nhiệt giai Xenxiut cịn dùng nhiệt giai Rêơmuya (ký hiệu đơn vị nhiệt độ 10R) nhiệt giai Farenhai (ký hiệu đơn vị nhiệt độ 10F) Đối với nhiệt giai hai nhiệt độ tương ứng với 0C, 1000C 00R, 800R 320F, 212 0F GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Trong vật lý để thuận tiện cho việc nghiên cứu tính tốn người ta dùng nhiệt giai Kenvin có đơn vị nhiệt độ ký hiệu 0K Mỗi thang độ nhiệt giai Kenvin thang độ nhiệt giai Xenxiut ta có hệ thức: T = 273 + t Mối liên quan nhiệt độ đo đơn vị lượng với nhiệt độ đo đơn vị độ biểu thị công thức:   W  kT (1.1) Trong k số Bơnzơman có giá trị 1,38.10 -23 J/độ hay 1,38.10 erg/độ -16 Dựa vào cơng thức ta thấy T=00K W =0 nghĩa phân tử ngừng chuyển động tịnh tiến Tuy nhiên dạng chuyển động khác phân tử, chẳng hạn dao động nguyên tử phân tử, tồn 00K gọi độ không tuyệt đối nhiệt giai Kenvin gọi nhiệt giai tuyệt đối Nhiệt độ thấp đạt sấp xỉ 1,3.10-6 0K = 1,8.10-29 J Nhiệt độ cao vào bậc 100 triệu độ (bom nguyên tử) xấp xỉ 2.10-15J Cũng từ công thức (1.1) ta thấy có nhiệt độ tuyệt đối có giá trị âm động trung bình có giá trị dương Nếu sau ta gặp khái niệm nhiệt độ tuyệt đối âm khơng nên hiểu nhiệt độ có giá trị thấp khơng độ tuyệt đối 1.2.2 Nhiệt độ vật lý học đại cương 1.2.2.1 Nhiệt độ phép đo nhiệt độ: 1.2.2.1.1 Khái niệm nhiệt độ: Nói tới nhiệt độ, ta thường nghĩ vấn đề đơn giản nhiệt độ khái niệm quen thuộc, gặp hàng ngày Ai hiểu mùa hè nhiệt độ cao mùa đơng, nhiệt độ bóng râm thấp nhiệt độ ngồi trời nắng; điều trực tiếp liên quan đến nhiệt độ cao nóng nhiệt độ thấp Hiểu nhiệt độ tức gắn khái niệm nhiệt độ với cảm giác nóng lạnh chúng ta, nhiều trường hợp khơng xác, chí cịn sai lệch Điểm thứ hai cần nêu rõ khái niệm nhiệt độ có tính chất độc đáo mà khơng khái niệm độ dài, khối lượng, thời gian…có, đại lượng khơng cộng Thí dụ: muốn có vật dài 1m ta gồm hai vật dài 0,5m gồm vật 0,2m; muốn có vật có khối lượng 1kg, ta gồm hai vật có khối lượng 0,5kg vật có khối lượng 0,25kg…Nhưng muốn có vật nhiệt độ 1000C chẳng hạn, ta khơng thể gộp hai vật, vật có nhiệt độ 500C; vật, vật có nhiệt độ 20 0C Tính chất quan trọng nhiệt độ cách đo nhiệt độ tạo nên GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Với E0 H0 biên độ điện trường từ trường sóng điện từ, v  c n vận tốc truyền sóng Trên đây, ta xét tính chất quan trọng sóng điện từ: sóng điện từ có mang theo lượng Tiếp tục khảo sát sóng điện từ, ta tìm tính chất khác nó, sóng điện từ có xung lượng trường điện từ có khối lượng Những tính chất trường điện từ cho ta thấy rõ chất vật chất nó: trường điện từ dạng vật chất IV NĂNG LƯỢNG TRONG QUANG HỌC 4.1 Quang thông: Trước hết ta nói khái niệm dịng quang Gọi dW lượng qua diện tích ds ánh sáng thời gian dt Đại lượng: dp  dW gọi dịng quang qua diện tích ds dt Vậy: Dịng quang qua diện tích ds lượng qua diện tích đơn vị thời gian Đơn vị dòng quang oát (W) Đối với mắt ta cảm giác sáng ánh sáng gây cho mắt phụ thuộc vào độ nhạy mắt màu ánh sáng Ví dụ: tia hồng ngoại dù có dịng quang lớn khơng gây cảm giác sáng cho mắt, ánh sáng màu lục (có   0,555m ) dù công suất không lớn gây cảm giác sáng mạnh Ngay miền ánh sáng thấy mắt nhạy với ánh sáng màu lục, lại nhạy với ánh sáng màu tím màu đỏ Để đặc trưng cho độ nhạy mắt ánh sáng có bước sóng khác ta dùng đại lượng gọi hàm số thị kiến V Hàm phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Người ta qui ước lấy hàm thị kiến ánh sáng màu lục làm đơn vị đo (tức qui ước giá trị hàm 1) Như miền ánh sáng thấy xạ có bước sóng khác với bước sóng màu lục có hàm số thị kiến nhỏ Cịn ngồi miền ánh sáng thấy hàm số thị kiến ln ln khơng Để đặc trưng cho chùm sáng phương diện lượng khả gây cảm giác sáng, người ta dùng đại lượng gọi quang thông d  Vậy: Quang thơng d  tích dòng quang dp với hàm số thị kiến V ứng với bước sóng  d   V dp GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang 55 Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Quang thơng tồn phần nguồn tính cơng thức: 2    V dp 1 Trong đó: 1, 2 bước sóng giới hạn miền ánh sáng thấy 4.2 Cường độ sáng: Cường độ sáng đại lượng đặc trưng cho khả phát sáng nguồn theo phương cho, có giá trị quang thơng nguồn gởi đơn vị góc khối theo phương I d d Trong đó, d gọi đơn vị góc khối Một mặt góc khối xác định sau: Góc khối nhìn thấy diện tích dS từ điểm O, phần không gian giới hạn hình nón có đỉnh O đường sinh tựa chu vi dS Trị số góc khối đo phần diện tích mặt cầu có bán kính đơn vị bị giới hạn hình nón Nhìn chung, cường độ sáng thay đổi theo phương Nếu cường độ sáng nguồn không thay đổi theo phương ta có nguồn đẳng hướng Khi quang thơng tồn phần là: d  I d     d   I d  I  d  I 4 4.3 Độ trưng độ rọi: 4.3.1 Độ trưng: Quang thơng tồn phần phát từ đơn vị diện tích mặt phát sáng gọi độ trưng nguồn kí hiệu chữ R R d ds d quang thơng tồn phần diện tích ds phát theo phương (tức phạm vi góc khối d  2 ) 4.3.2 Độ rọi: Để đặc trưng cho chùm ánh sáng nơi nhận ánh sáng, ta dùng khái niệm độ rọi Gọi ds diện tích rọi sáng, d quang thơng tồn phần gửi đến diện tích Đại lượng E  d gọi độ rọi diện tích ds ds GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang 56 Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG Vậy: Độ rọi E mặt đại lượng có giá trị quang thông gởi tới đơn vị diện tích mặt 4.4 Độ chói: Độ chói vật phẳng phát sáng đặc trưng cho phát xạ mặt theo phương cho Độ chói trị số quang thơng đơn vị diện tích biểu kiến xạ theo phương đótheo đơn vị góc khối: B  d ds.d cos  Thực nghiệm chứng tỏ nhiều vật tự phát sáng quang thơng tỉ lệ với cos  độ chói B số Vật gọi vật cos tính Trong trường hợp mặt phát sáng tán xạ, độ chói B số Nhưng mặt tán xạ có độ chói B số mặt tán xạ lý tưởng Mối quan hệ độ chói B cường độ sáng I: B  I cos  dS Vậy: độ chói mặt theo phương có trị số cường độ sáng mặt theo phương độ lớn diện tích biểu kiến mặt nhìn theo phương V NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HẠT NHÂN 5.1 Quá trình phát triển hệ thức lượng – khối lượng: Hệ thức khối lượng lượng cho ta thấy cần khối lượng vật chất nhỏ chuyển hóa thành giá trị lượng lớn Tại có điều vật lý, mà từ trước thời kì Einstein phát Ta lý giải điều này: - Biểu thức tương đối tính lượng: Định luật II Newton nói đạo hàm xung lượng hạt (chất điểm) theo thời gian lực tổng hợp tác dụng lên hạt Phương trình định luật thứ II bất biến với biến đổi Lorentz, biểu thức tương đối tính định luật II có dạng: d dt mv v2 1 c F (2.30) Cần ý hệ thức ma  F trường hợp tương đối tính khơng thể áp dụng được, gia tốc lực nói chung khơng đồng phương Để tìm biểu thức tương đối tính cho lượng, ta nhân biểu thức (2.30) với độ dịch chuyển hạt ds = Vdt, ta được: GVHD: NGUYỄN THỊ BƯỞI SVTH: LƯU HỒNG THÚY Trang 57 Luận văn tốt nghiệp KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT LÝ HỌC ĐẠI CƯƠNG   d  mV dt    V c     .Vdt  F ds   Vế phải hệ thức cho công dA thực hạt thời gian dt Do đó, vế trái hệ thức cần phải giải thích số gia động T hạt thời gian dt, vậy:   d  mV dT  dt  V  1 c      .Vdt  V d  mV   V2  1 c         Ta biến đổi biểu thức thu cách để ý rằng: VdV = d(V2/2)   VdV   mV   mdV c   mc  dT  V   d  V2  V 2 1   V 1   c c  c         Lấy tích phân ta được: T mc V2 1 c  const Giá trị động bị triệt tiêu V = từ số thu có giá trị –mc2, biểu thức tương đối tính động có dạng: T mc V2 1 c      2  mc  mc   1   V  c   (2.31) Trong trường hợp vận tốc (V