Tuyển tập các công thức cần ghi nhớ môn vật lí lớp 12

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA KHÁI NIỆM Dao động chuyển động có giới hạn khơng gian lặp lặp lại quanh vị trí cân Dao động điều hịa dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA x  Acos  t   Trong đó: x: li độ, li độ khoảng cách từ vật đến vị trí cân A: biên độ (li độ cực đại)  : vận tốc góc (rad/s) t   : pha dao động (rad/s)  : pha ban đầu (rad) , A : số dương;  : phụ thuộc vào cách chọn gốc thời gian, gốc tọa độ PHƯƠNG TRÌNH GIA TỐC, VẬN TỐC   v  A sin  t    A cos  t      x '  v max  A 2  a  2 A cos  t     2 x  2 A cos  t       a max  2 A   a max v2 ; A  max vmax a max CHU KỲ, TẦN SỐ Chu kỳ: T  2 t   s  Trong đó: t thời gian; N số dao động thực  N khoảng thời gian t “Thời gian để vật thực dao động thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ.” Tần số: f   N   Hz  Trong đó: t thời gian; N số dao động thực 2 t khoảng thời gian t “Tần số số dao động vật thực giây (số chu kỳ vật thực giây).” CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN x x  cos  t       A A  x  A cos  t    cos  t      1  v  v   v  v  A sin  t     sin  t       sin  t         A  A   v max   a  a   a  a  A cos  t     cos  t       cos  t        2  A  A   a max  2  2 2 2 x  v  v 2 Từ (1) (2)  cos  t     sin  t           1 A  x     A   A    thức số 1) a a2 a2  v  2 Ta có: a   x  x    x   A          2 (công thức số 2)  v   a  Từ (2) (3): sin  t    cos  t          (công thức số 3)  vmax   a max  2 MƠ HÌNH DAO ĐỘNG CÁC CÔNG THỨC LƯỢNG GIÁC QUAN TRỌNG  sin   sin        cos   cos         sin   cos         cos   sin         2  cos  a  b   cos a.cos b  sin a.sin b  cos  a  b   cos a.cos b  sin a.sin b ab ab cos a  cos b  cos cos 2 sin    k2   sin   cos    k2   cos   cos 2x  cos x     sin x   cos 2x  7.tan  a  b   tan a  tan b  tan a.tan b  3 (công MỘT SỐ ĐỒ THỊ CƠ BẢN BÀI 2: BÀI TỐN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA PHƯƠNG PHÁP Bước 1: Phương trình dao động có dạng x  A cos  t    Bước 2: Giải A, ,   Tìm A: A  x2  v2 a v v max a max L S v max        2 4 2  2 a max Trong đó:  L chiều dài quỹ đạo dao động  S quãng đường vật chu kỳ  Tìm ω:  a v a 2 v2  2f  max  max  max  T A A v max A2  x  Tìm φ: Căn vào t  ta có hệ sau:  x  A cos   x   v   A sin  ( v  chuyển động theo chiều dương, v  chuyển động theo chiều âm) x0  cos  A    sin   nÕu v    nÕu v  Bước 3: Thay số vào phương trình BÀI 3: ỨNG DỤNG VLG TRONG GIẢI TỐN DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA BÀI TỐN TÌM THỜI GIAN NGẮN NHẤT VẬT ĐI TỪ A ĐẾN B Bươc 1: Xác định góc  Bước 2: t    o  T T  2 360o Trong đó:   : tần số góc  T: chu kỳ   : góc tính theo rad; o : góc tính theo độ BÀI TỐN XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM VẬT QUA VỊ TRÍ M CHO TRƯỚC   Ví dụ: Một vật dao động với phương trinh x  4cos  6t   cm 3  A Xác định thời điểm vật qua vị trí x  cm theo chiều dương lần thứ tính từ thời điểm ban đầu Hướng dẫn  Vật qua vị trí x  2cm     6t       k2 3  6t   2  k2 k  t      k  1; 2;3;  k Vì t   t      k  1; 2;3;   Vật qua lần thứ ứng với k   t     s 9 B Xác định thời điểm vật qua vị trí x  3cm theo chiều âm lần thứ kể từ t  2s Hướng dẫn Vật qua vị trí x  theo chiều âm  6t      k2   6t    k2 t k  36 Vì t   t   k    k   7;8;9;  36 Vật qua lần thứ ứng với k  t   2,97s 36 3 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƯỜNG Loại 1: Bài toán xác định quãng đường vật khoảng thời gian t Bước 1: Tìm t, t  t  t1 Bước 2: t  aT  t Bước 3: Tìm quãng đường S  n.4A  S Bước 4: Tìm S3 Để tìm S3 ta tính sau: v  Tại thời điểm t  t1 : x1  ?  v  v  Tại thời điểm t  t : x  ?  v  Căn vào vị trí chiều chuyển động vật t1 t để tìm S3 Bước 5: Thay S3 vào S để tìm quãng đường T  Loại 2: Bài toán xác định Smax  Smin vật khoảng thời gian t  t   2  A Tìm Smax Smax  2Asin     t  B Tìm S   Smin   A  A cos     t  2  T  Loại 3: Bài toán xác định Smax  Smin vật khoảng thời gian t  T  t   2  A Tìm Smax 2     Smax   A  A cos    t    B Tìm S Smin  4A  2Asin 2      t  BÀI TOÁN TÍNH TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH A Tổng qt v S đó: S quãng đường khoảng thời gian t; t thời gian vật t quãng đường S Tốc độ trung bình chu kỳ: v  4A 2v max  T  B Bài tốn tính tốc độ trung bình cực đại vật khoảng thời gian t vmax  Smax t C Bài tốn tính tốc độ trung bình nhỏ vật khoảng thời gian t v  Smin t BÀI TỐN TÍNH VẬN TỐC TRUNG BÌNH v tb  x đó: x độ biến thiên độ dời vật; t khoảng thời gian để vật thực t độ dời x BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ LẦN VẬT ĐI QUA VỊ TRÍ X CHO TRƯỚC TRONG KHOẢNG THỜI GIAN “t”   Ví dụ: Một vật dao động điều hịa với phương trình x  6cos  4t   cm 3  Trong giây đầu tiên, vật qua vị trí cân lần Hướng dẫn Cách 1: Mỗi dao động vật qua vị trí cân lần (1 lần chiều âm, lần chiều dương) 1s vật thực số dao động là: f    2Hz 2  Số lần vật qua vị trí cân 1s là: n  2f  lần Cách 2: Vật qua vị trí cân bằng:  4t     k   k  4t   k  t   24 Trong 1s   t  1 0 k  1 24  0,167  k  3,83  k   0;1; 2;3 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH PHA BAN ĐẦU CỦA DAO ĐỘNG A        rad VTB       rad A         rad  A 2        rad A         rad BÀI 4: CON LẮC LÒ XO CẤU TẠO  Gồm lị xo có độ cứng K, khối lượng lị xo khơng đáng kể  Vật nặng khối lượng m  Giá đỡ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm thực điều kiện chuẩn, khơng ma sát với môi trường Kéo vật khỏi vị trí cân khoảng A thả khơng vận tốc đầu, ta có: Vật thực dao động điều hịa với phương trình: x  A cos  t   Trong đó: x: li độ (cm m) A: biên độ (cm m) t   : pha dao động (rad)  : pha ban đầu (rad)  : tần số góc (rad/s) CHU KỲ - TẦN SỐ A Tần số góc - ω (rad/s)  B T C f k  rad / s  Trong đó: k độ cứng lò xo (N/m); m khối lượng vật (kg) m Chu kỳ - T(s): Thời gian để lắc thực dao động 2 k  2 s   m Tần số - f (Hz): Số dao động lắc thực giây  k  2  m  Hz  BÀI TỐN Bài tốn Bài tốn Với lắc lị xo treo thẳng đứng ta có cơng K  G¾n m1   T1 G¾n m2   T2 thức sau:  G¾n m   m1  m2   T  T12  T22  G¾n m   m1  m2   f   m l 2  P  Fdh  mg  kl      k g   f1f2 f12  f22  T  2 l g  s ; f   Hz g 2 l BÀI 5: CẮT - GHÉP LÒ XO CẮT LỊ XO Cho lị xo k có độ dài l cắt lò xo làm n đoạn, tìm độ cứng đoạn Ta có cơng thức tổng quát sau: K 0l  K 1l1  K 2l   K nln Trường hợp cắt làm đoạn: K 0l  K 1l1  K 2l  K l2  K l1 Nhận xét: Lị xo có độ dài tăng lần độ cứng giảm nhiêu lần ngược lại GHÉP LÒ XO a) Trường hợp ghép nối tiếp Bài toán liên quan thường gặp Ta có: K 1K 1    K K K1 K K1  K2  T  2 m K  K  K 1K Bài toán m  K  T1 K  T2  s  K nt K  T  T12  T22  K nt K  f  K 1K  f  Hz 2 m  K  K  f1f f12  f 22 b) Trường hợp ghép song song Khi ghép song song ta có: K  K  K Bài toán m  K  T1  T  2 m  s K1  K K1  K  f  Hz 2 m K  T2  K1 / / K  T  T1T2 T12  T22  K / / K  f  f12  f 22 BÀI 6: CHIỀU DÀI LÒ XO - LỰC ĐÀN HỒI - LỰC PHỤC HỒI XÉT LÒ XO TREO THẲNG ĐỨNG Hiện tượng chiếu ánh sáng vào kim loại làm electron bật gọi tượng quang điện ( Hiện tượng quang điện) CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 2.1 Định luật 1: ( Định luật giới hạn quang điện) Hiện tượng quang điện xảy ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ bước sóng 0 0 gọi giới hạn quang điện kim loại (  ≤ 0 ) 2.2 Định luật 2: (Định luật cường độ dòng quang điện bão hòa) Đối với ánh sáng kích thích có  ≤ 0 cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng kích thích 2.3 Định luật 3:( Định luật động cực đại quang electron) Động ban đầu cực đại quang electron khơng phụ thuộc cường độ chùm kich thích, mà phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại Đặc tuyến thể mối quan hệ hiệu điện UAK cường độ dòng quan điện bão hòa - Khi UAK < -Uh dịng quang điện bão hịa bị triệt tiêu hồn tồn (I = 0) Sở dĩ vì: electron bị bật từ catot, với tốc độ ban đầu Vdmax động băng ban đầu Wdmax, chịu tác dụng lực điện trường hướng catot (do Uh gây ra) lực ngăn không cho electron tới anot để gây dòng quang điện - Khi UAK = có dịng quang điện vì, electron có vận tốc ban đầu tạo dịch chuyển có hướng hạt mang điện  có dịng điện - Hiệu điện UAK tăng dần, làm cho dòng quang điện tăng dần, tăng đến giá trị U1 tăng tiếp UAK khơng làm cho dịng quang điện tăng thêm( I = Ibh ) Giá trị Ibh gọi dịng quang điện bão hịa - Đường số (1) (2) thể dòng quang điện hai ánh sáng khác nhau, có bước sóng, cường độ chùm sáng tạo dòng quang điện (2) lớn dòng cường độ chùm sáng tạo dịng quang điện (1) - Sóng điện từ vừa mang tính chất sóng vừa mang tính chất hạt - Với sóng có bước sóng lớn tính chất sóng thể rõ ( tượng giao thoa, khúc xạ, tán sắc…) Với sóng có bước sóng nhỏ tính chất hạt thể rõ ( tượng quang điện, khả đâm xuyên…) THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Ánh sáng tạo hạt gọi phôton( lượng tử ánh sáng) Mỗi phơ tơn có lượng xác định  = h.f ( f tần số sóng ánh sángđơn sắc tương ứng) Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phô tôn phát giây Phân tử, nguyên tử, eletron… phát hay hấp thụ ánh sáng, có nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ phô tôn Các phô tôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s chân khơng CÁC CƠNG THỨC QUANG ĐIỆN CƠ BẢN Ct1: Công thức xác định lượng phô tôn   hf  hc  Ct2: Cơng thức anh tượng quang điện ngồi hc hc hc    A  mv 02   mv02  Wd max  mv02  e Uh   2  0   Ct3: Công suất nguồn sáng- công suất chiếu sáng P  n    n  h.f  n  hc P  n   hc Ct4: Cường độ dòng quang điện bão hòa I bh  n e e  Ct5: Hiệu suất phát quang H  I N e  n e  bh t e ne I.hc 100%  100% n e.P. Giải thích ký hiệu: - : Năng lượng photon ( J) - h: Hằng số plank h= 6,625.10-34 j.s - c: Vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s - f : Tần số ánh sáng kích thích ( Hz) -  : Bước sóng kích thích ( m) - 0 : Giới hạn quang điện ( m) - m : Khối lượng e me = 9,1 10-31 kg - v : Vận tốc e quang điện ( m/s) - Wdmax : Động cực đại e quang điện ( J) - Uh : Hiệu điện hãm, giá trị hiệu điện mà e quang điện bứt ngồi - P: Cơng suất nguồn kích thích ( J) - n : số phơ tơn đập tới ca tốt 1s - ne : Số e bứt khỏi catot s - e : điện tích nguyên tố |e| = 1,6 10-19 C - H : Hiệu suất lượng tử ( %) - MeV = 1,6 10-13 J Định lý động   Wd  Wdo  U.q  U AK      Wd  Wdo  U q  U AK   Để triệt tiêu dịng quang điện khơng cịn e quang điện trở Anot Cũng có nghĩa Wd = e bị hút ngược trở lại catot  U q  Wdo  m.v 02 MỘT SỐ BÀI TỐN CẦN CHÚ Ý Bài tốn 1: Bài tốn xác định bán kính quĩ đạo electron từ trường Florenxo  qvB  m m.v v2  Fht  R  qB R Bài toán 2: Bài tốn xác định điện tích cầu kim loại đặt khơng khí bị chiếu sáng để tượng quang điện ngồi sảy ra: Cơng thức Gauxo ta có: E.S  q 0   E điệ n trườ ng tạo củ a quảcầ u  n tích mặ t cầ u S làdiệ  Trong q làdiệ n tích củ a quảcầ u   =  4k 0 hằ ng sốđiệ n mô i Trong khơng khí : o   Uo 4.R  q.4.k R q U h R k Bài toán : Bài toán xác định bán kính cực đại e quang điện đến anot : R  Vo t   at d    Với a  q.E q.U q.U.t 2md  d t m m.d 2m.d q.U 2.q U h m.V  q | U h | Vo  m R  2m.d 2.q U h Uh  2d q.U.m U BÀI : TIA X I PHƯƠNG PHÁP Định nghĩa Tia X sóng điện từ có bước sóng từ 10 8 đến 1012 m Nguồn phát Do máy X quang phát Tác dụng - Khả đâm xuyên cao - Làm đen kính ảnh - Làm phát quang số chất - Gây tượng quang điện hầu hết kim loại - Làm ion hóa khơng khí - Tác dụng sinh lý, hủy diệt tế bào Ứng dụng - Chuẩn đốn hình ảnh y học - Phát khuyết tật sản phẩm đúc - Kiểm tra thành phần cấu trúc vật rắn Các công thức tập hc * q.U AK  mVmax Trong đó:  hf max   * Cường độ dòng điện ống Ronghen: I  n e e * Tổng động e va chạm đối ca tốt 1s: W d  n e Wd  U AK q e * Công thức xác định hiệu suất ống Cu-lit-giơ: H   W d Với  e tổng lượng tia X   e   Wd H   Q   Wd (1  H) - q độ lớn điện tích electron  1, 6.1019 C - U AK hiệu điện anot catot máy (V) - m khối lượng electron; m  9,1.1031 kg - Vmax vận tốc cực đại e đấp vào đối catot (m/s) - h số plank - f max tần số lớn xạ phát (Hz) -  bước sóng xạ (m) BÀI 3: MẪU NGUYÊN TỬ BOR-QUANG PHỔ HIDRO TIÊN ĐỀ VỀ TRẠNG THÁI DỪNG - Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng ngun tử khơng xạ - Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động xung quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng Đối với nguyên tử Hidro bán kính quỹđạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương số nguyên liên tiếp: R n  n 2ro với ro  5,3.1011 m Trong đó: R n bán kính quỹ đạo thứ n; n quỹ đạo thứ n; r0 bán kính ro ro ro 16 ro 25 ro 36 ro K L M N O P TIÊN ĐỀ VỀ HẤP THỤ VÀ BỨC XẠ NĂNG LƯỢNG - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng  En  sang trạng thái dừng có lượng thấp  Em  phát photon có lượng hiệu: En  Em   hfnm  En  Em - Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng Em mà hấp thụ photon có lượng hiệu En  Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng E n   hfnm  En  Em  - hc  Từ tiên đề trên: Nếu chất hấp thụ ánh sáng có bước sóng phát ánh sáng QUANG PHỔ VẠCH HIDRO - Mức lượng trạng thái n: En  13, 6eV n2 với n  1; 2;3  - electron bị ion hóa E   - hf13  hf12  hf 23  f13  f12  f 23  E  E12  E 23   hc hc hc 1 1                  2 - Công thức xác định tổng số xạ phát e trạng thái dừng thứ n: Sbx   n  1   n       n C2 BÀI 4: HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG, TIA LAZE HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG A Định nghĩa - Một số chất có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác Hiện tượng gọi tượng quang - phát quang - Ví dụ: Chiếu tia tử ngoại vào dung dịch fluorexein dung dịch phát ánh sáng màu lục Trong tia tử ngoại ánh sáng kích thích cịn ánh sáng màu lục ánh sáng phát quang - Ngoài tượng quang - phát quang ta cịn đề cập đến tượng quang khác như: hóa - phát quang (đom đóm), phát quang catot (đèn hình tivi), điện - phát quang (đèn LED), B Phân loại phát quang Huỳnh quang Sự phát quang chất lỏng khí có đặc điểm ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau tắt ánh sáng kích thích Gọi tượng huỳnh quang Lân quang Sự phát quang nhiều chất rắn lại có đặc điểm ánh sáng phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang gọi tượng lân quang Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài Một số loại sơn xanh, đỏ, vàng, lục quét bước sóng ánh sáng kích thích biển báo giao thơng đầu cọc giới đường chất lân quang có thời gian kéo dài khoảng vài phần mười giây  Định luật Stock tượng phát quang:  k   p  Năng lượng mát trình hấp thụ photon:   hf kt  hf hq    hc hc    hc       k p p   k  Công thức hiệu suất phát quang: H  Pp Pk 100%  n pk n k p 100% TIA LASER (LAZE) A Định nghĩa Laser - Laze nguồn sáng phát chùm sáng cường độ lớn dựa tượng phát xạ cảm ứng - Sự phát xạ cảm ứng: nguyên tử trạng thái kích thích sẵn sàng phát photon có lượng   hf , bắt gặp photon có lượng  ' hf, bay lướt qua nó, ngun tử phát photon  Photon  có lượng bay phương với photon  ' Ngoài ra, sóng điện từ ứng với photon  hồn tồn pha dao động mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động sóng điện từ ứng với photon  ' B Đặc điểm tia laze - Tính đơn sắc cao (vì có lượng ứng với sóng điện từ có bước sóng) - Tính định hướng cao (bay theo phương) - Tính kết hợp cao (cùng pha) - Cường độ chùm sáng lớn (số photon bay theo hướng rât lớn) C Ứng dụng tia laze - Trong y học dùng làm dao mổ phẫu thuật tinh vi - Thông tin liên lạc (vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh) - Trong công nghiệp dùng để khoan, cắt, tơi xác - Trong trắc địa dùng để đo khoảng cách, tam giác đạc - Laze dùng đầu đọc đĩa T HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG A Quang điện trong: tượng ánh sáng giải phóng electron liên kết để chúng trở thành electron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện gọi tượng quang điện B Chất quang dẫn: tượng giảm điện trở suất, tức tăng độ dẫn điện bán dẫn, có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi tượng quang dẫn Chất λ0 (μm) Ge 1,88 Si 1,11 PbS 4,14 CdS 0,9 PbSe 5,65 C Pin quang điện: pin chạy lượng ánh sáng biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa tượng quang điện số chất bán dẫn đồng oxit, Selen, Silic D Quang điện trở: bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi cường độ chùm sáng chiếu vào thay đổi CHƯƠNG VII: VẬT LÝ HẠT NHÂN BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN CẤU TẠO HẠT NHÂN ZA X - X tên nguyên tố - Z số hiệu (số proton số thứ tự bảng hệ thống tuần hoàn) - A số khối (số nuclon) A  Z  N - N số notron N  A  Z - Công thức xác định bán kính hạt nhân: R  1, 2.A 10 15 ĐỒNG VỊ Là nguyên tố có số proton khác số notron dẫn đến số khối A khác Ví dụ:  12 14 235 C; 13 C; C  ,  92 U; 238 92 U  , HỆ THỨC EINSTEIN VỀ KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG a) E0  m0c2 đó:  E lượng nghỉ  m khối lượng nghỉ  c vận tốc ánh sáng chân không  c  3.108 m / s  b) E  mc đó:  E lượng tồn phần  m khối lượng tương đối tính c) E  E0  Wd Wd động vật     2 2  Wd  E  E0  mc  m 0c  m 0c  1   v  1  c   o Nếu v c Wd  mv ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT RIÊNG a) Độ hụt khối  m  m  Z.mp   A  Z  mn  m X đó:  m p khối lượng proton mp  1,0073u  m n khối lượng notron mn  1,0087u  m X khối lượng hạt nhân X b) Năng lượng liên kết  E  - E  m.c  MeV   J  Năng lượng liên kết lượng dùng để liên kết tất nuclon hạt nhân c) Năng lượng liên kết riêng - Wlkr  E  MeV / nuclon  A - Năng lượng liên kết riêng lượng để liên kết nuclon hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền Chú ý: - Các đơn vị khối lượng: kg; u; MeV/c2 - 1u  1, 66055.1027 kg  931,5 MeV/c2 - Khi tính lượng liên kết, đơn vị độ hụt khối kg ta nhân với 3.10   đơn vị tính tốn kg - Khi tính lượng liên kết, đơn vị độ hụt khối u ta nhân với 931,5 đơn vị tính tốn MeV BÀI 2: PHĨNG XẠ ĐỊNH NGHĨA PHĨNG XẠ Là q trình phân hủy tự phát hạt nhân không bền vững tự nhiên nhân tạo Qúa trình phân hủy kèm theo tạo hạt kèm theo phóng bóng xạ điện từ Hạt nhân tự phân hủy hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành gọi hạt nhân CÁC DẠNG PHÓNG XẠ A Phóng xạ α: AZ X AZ24 Y 24 He - Bản chất dòng hạt nhân 42 He mang điện tích dương, bị lệch tụ âm - Ion hóa chất khí mạnh, vận tốc khoảng 20000km/s, bay ngồi khơng khoảng vài cm - Phóng xạ α làm hạt nhân lùi bảng hệ thống tuần hồn B Phóng xạ β-: AZ X 01 e  ZA1 Y  00 v - Bản chất dịng electron, mang điện tích âm bị lệch phía tụ điện dương - Vận tốc gần vận tốc ánh sáng bay vài mét khơng khí - Phóng xạ   làm hạt nhân tiến ô bảng hệ thống tuần hoàn so với hạt nhân mẹ C Phóng xạ β+: AZ X 01 e  ZA1 Y  00 v - Bản chất dòng hạt Pozitron, mang điện tích dương lệch tụ âm - Các tính chất khác tương tự   - Phóng xạ   làm hạt nhân lùi bảng hệ thống tuần hồn ĐỊNH LUẬT PHĨNG XẠ A Đặc tính q trình phóng xạ - Có chất q trình biến đổi hạt nhân - Có tính chất tự phát điều khiển được, không chịu tác động yếu tố bên - Là q trình ngẫu nhiên B Định luật phóng xạ  Theo số hạt nhân - Công thức xác định số hạt nhân lại: N  N et    ln : số phóng xạ T  t thời gian nghiên cứu  T: chu kỳ bán rã N0  t ;  k   đó: k  T -   Công thức xác định số hạt nhân bị phân rã: N  N  N  N 1  k    Bảng tính nhanh phóng xạ (số hạt nhân ban đầu N) k - t T Số hạt lại Số hạt bị phân rã N % N % N0 50% N0 50% N0 25% 3N 75% N0 12,5% 7N 87,5% Công thức tính số hạt nhân biết số lượng: N  m N A M Trong đó: m(g) khối lượng; M khối lượng mol; N A số Avogadro  Theo khối lượng m0 2k - Xác định khối lượng lại: m  m0 et  -   Công thức xác định khối lượng bị phân rã: m  m  m  m   k     Theo số mol -   Xác định số mol bị phân rã: n  n  n  n   k     Theo độ phóng xạ - Xác định độ phóng xạ cịn lại: H  H0et  H0 Bq  1Ci  3, 7.1010 Bq  k  Trong đó: H độ phóng xạ cịn lại; H độ phóng xạ ban đầu - Độ phóng xạ số phân rã giây tính sau: H  N  ln ln m N  N A  Bq  T T M Chú ý: Khi tính độ phóng xạ phải đổi T giây Chú ý: Bài tốn tính tuổi t  T.log N0 m H ; t  T.log ; t  T log N m H BÀI 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐỊNH NGHĨA Các hạt nhân tương tác cho biến thành hạt nhân khác Những trình gọi phản ứng hạt nhân Có hai loại phản ứng hạt nhân: - Phản ứng hạt nhân tự phát (phóng xạ) - Phản ứng hạt nhân kích thích (nhiệt hạch, phân hạch) CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Cho phản ứng hạt nhân sau: A1 Z1 A3 A4 A A2 Z2 B Z3 C  Z4 D 2.1 Định luật bảo toàn điện tích: Z1  Z2  Z3  Z4 2.2 Định luật bảo toàn số khối: A1  A2  A3  A4 Chú ý: định luật bảo toàn điện tích số khối giúp ta viết phương trình phản ứng hạt nhân 2.3 Bảo toàn lượng (Năng lượng toàn phần trước phản ứng = Năng lượng toàn phần sau phản ứng)  m1  m2  c2  Wd1  Wd2   m3  m4  c2  Wd3  Wd4   m1  m2  m3  m4  c2  Wd3  Wd4  Wd1  Wd2  Q  m3  m  m1  m  c2  E lk3  E lk  E lk1  E lk  Wlk3 A  Wlk A  Wlk1.A1  Wlk A Nếu Q  phản ứng tỏa lượng; Q  phản ứng thu lượng 2.4 Bảo toàn động lượng (Tổng động lượng trước phản ứng = Tổng động lượng sau phản ứng) PA  PB  PC  PD  m A v A  m B v B  mC v C  m D v D Xét độ lớn: P  mv 1   P2  m2 v2  2m  mv2   2mWd 2   P  2mWd Các trường hợp đặc biệt sử dụng bảo toàn động lượng: A Trường hợp phóng xạ PC  PD  chiếu lên Ox ta có: PC  PD  PC2  PD2  mC WC  mD WD B Có hạt bay vng góc với hạt khác Ta có: PD2  PA2  PC2  mD WD  mA WA  mC WC C Sản phẩm bay có góc lệch α so với đạn Ta có: PD2  PA2  PC2  2PA PC cos   m D WD  m A WA  m C WC  m A WA m C WC cos  PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - NHIỆT HẠCH A Phản ứng phân hạch: n  X  Y  Z  kn  Q - Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng sau hấp thụ nơtron vỡ thành mảnh nhẹ Đồng thời giải phóng k nơtron tỏa nhiều nhiệt - Đặc điểm chung phản ứng phân hạch là:  Có nơtron sinh  Tỏa lượng lớn Nếu:  k  1: phản ứng tắt dần  k  1: phản ứng vượt hạn  k  1: phản ứng trì ổn định B Phản ứng nhiệt hạch Đây phản ứng hay nhiều hạt nhân loại nhẹ tổng hợp thành hạt nhân nặng Ví dụ: 11 H 13 H 42 He; 12 H 12 H 24 He  Phản ứng xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng nhiệt hạch  Phản ứng nhiệt hạch nguồn gốc trì lượng cho mặt trời ... - m1 : khối lượng vật - m : khối lượng vật - m   m1  m2  khối lượng hai vật dính vào - v1 : vận tốc vật trước va chạm - v : vận tốc vật trước va chạm - V: vận tốc hai vật dính sau va chạm... giây đầu tiên, vật qua vị trí cân lần Hướng dẫn Cách 1: Mỗi dao động vật qua vị trí cân lần (1 lần chiều âm, lần chiều dương) 1s vật thực số dao động là: f    2Hz 2  Số lần vật qua vị trí... khơng đáng kể  Vật nặng khối lượng m  Giá đỡ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm thực điều kiện chuẩn, không ma sát với mơi trường Kéo vật khỏi vị trí cân khoảng A thả không vận tốc đầu, ta có: Vật thực dao