Tài liệu lí thuyết vật lí 12 và 11

Tài liệu tóm tắt ngắn gọn các kiến thức trọng tâm của khối 12,11, những công thức cơ bản dành cho kì thi THPTQG. Các nội dung được trình bày đơn giản, tập trung vào các kiến thức trọng tâm nhất giúp học sinh dễ dàng nắm bắt bài học.

Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT MỤC LỤC Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT KHỐI 11 CHƯƠNG 1: DIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG I ĐIỆN TÍCH Định luật Coulomb (Cu-lơng ) Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT F =k Cơng thức tính lực: q1q2 ε r2 Trong đó: F: lực tĩnh điện (lực Cu-lông) (N) k = 9.109 (N.m2.C-2) q1, q2: điện tích (C) ε : số điện mơi r: khoảng cách hai điện tích (tính từ tâm) (m) II ĐIỆN TRƯỜNG Các công thức E=k Q ε.r Đơn vị: V/m M M Q>0 Q n2 II PHẢN XẠ TOÀN PHẦN - Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ (n > n2 )→ Xảy hai khả năng: * Nếu i > igh : xảy tượng phản xạ toàn phần (ko tia khúc xạ nữa) * Nếu i < igh : xảy tượng khúc xạ ánh sáng Tính góc giới hạn phản xạ tồn phần n sinigh = nho nlon Tài liệu lí thuyết ôn thi THPT Chú ý: Khi ánh sáng truyền hai mơi trường mà mơi trường khơng khí, cịn mơi trường cịn sinigh = n lại có chiết suất n CHƯƠNG 7: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC I CƠNG THỨC THẤU KÍNH: 1 = + f d d' d f d d ' d' f ⇒ f = ; d= ; d'= d + d' d '− f d− f d: vị trí đặt vật d > 0: vật thật d’: vị trí ảnh d’ > 0: ảnh thật; d’ < 0: ảnh ảo f: tiêu cự thấu kính: + f > 0: TKHT + f < 0: TKPK Bảng tóm tắt tính chất ảnh qua thấu kính tụ (TKHT): Ảnh Vị trí đặt vật Tính chất Chiều d 2f Thật Ngược chiều Qua thấu kính phân kỳ, vật sáng ln cho ảnh ảo, chiều nhỏ vật Số phóng đại: d' f f - d' k== = d f-d f k > 0: ảnh chiều với vật (ành ào) k < : ảnh ngược chiều với vật (ảnh thật) D= 1 ⇒f= f(m) D Độ tụ: Đơn vị : đi-ốp, kí hiệu dp Khoảng cách vật ảnh: Độ lớn Lớn vật Lớn vật Bằng vật Nhỏ vật Tài liệu lí thuyết ôn thi THPT L = d + d’ (Thấu kính hội tụ) (Thấu kính phân kỳ) d + d' = L(Vật thật - ảnh thật) ⇒ d + d' = -L(Vật thật - ảnh ảo) ⇒ d + d' = L (Vật thật - ảnh ảo) II MẮT - Mắt cận: Đeo kính phân kì có tiêu cự phù hợp để nhìn rõ vật vơ cực mà mắt khơng điều tiết Thơng thường kính có tiêu cự f = − OCV (kính đeo sát mắt) III KÍNH LÚP, KÍNH HIỂN VI, KÍNH THIÊN VĂN Đ G∞ = f Số bội giác kính lúp ngắm chừng vơ cực: (Đ = OCc khoảng nhìn rõ ngắn nhất, f tiêu cự kính) δĐ G∞ = f1f Số bội giác kính hiển vi ngắm chừng vô cực: δ : độ dài quang học kính hiển vi Đ = OCc : khoảng cực cận f1, f2: tiêu cự vật kính thị kính f G∞ = f2 Số bội giác kính thiên văn ngắm chừng vơ cực: Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ I ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Dao động: a Thế dao động cơ: Chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt, gọi vị trí cân b Dao động tuần hoàn: Sau khoảng thời gian gọi chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ c Dao động điều hịa: dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian Chu kì, tần số, tần số góc: - Chu kì T thời gian thực dao động toàn phần Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT - Tần số f số dao động giây - Tần số góc ω tốc độ góc 1 2π f = ⇔T = ω = 2πf = T f T với t N T= (t thời gian để vật thực N dđ) Phương trình dao động điều hịa (li độ): x = Acos(ωt + ϕ) x: Li độ, đo đơn vị độ dài cm m A = xmax: Biên độ (ln có giá trị dương) ω : tần số góc (ln có giá trị dương) ωt + ϕ : pha dđ (đo rad) ϕ : pha ban đầu (tại t = 0, đo rad) ( L= 2A: Chiều dài quỹ đạo Vận tốc dao động điều hòa: −π ≤ ϕ ≤ π ) v = x’ = -ωAsin(ωt+φ) = ωAcos(ωt + φ + π ) + Vận tốc vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số sớm pha + Vị trí biên: x = ± A → v = Vị trí cân bằng: x = → |v| = vmax = Aω Gia tốc dao động điều hòa a = v’ = x’’ = -ω2Acos(ωt+φ) = - ω2x π so với li độ Gia tốc dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số ngược pha với li độ sớm pha π so với vận tốc + Vectơ gia tốc vật dao động điều hịa ln hướng vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ + Ở vị trí biên: x = ±A → gia tốc có độ lớn cực đại: |a| = amax = ω2A + Ở vị trí cân bằng: x = → gia tốc Lưu ý: Vật theo chiều dương v >0 φ < 0, Vật theo chiều dương v 6.Phương trình liên hệ li độ,vận tốc gia tốc (còn gọi hệ thức độc lập với thời gian t) Liên hệ x , v, A Liên hệ v, a, A Liên hệ a x Liên hệ a v 10 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT Dao động điện từ tự mạch dao động q = q0cos(ω t + ϕ q ) - Sự biến thiên điện tích bản: ω= - Phương trình dịng điện mạch: I = ω q0 ϕi = ϕ q + với LC i = q' = I 0cos(ω t + ϕi ) π Vậy, điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i sớm pha π /2 so với q u= q q0 = cos(ω t + ϕ ) = U0 cos(ω t + ϕ ) C C Điện áp đầu tụ: U0 = q0 L = I0 C C với Vậy, điện áp tụ mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian pha với điện tích q - Sự biến thiên điều hồ theo thời gian điện tích q tụ điện cường độ dòng điện mạch dao động gọi dao động điện từ tự - Chu kì dao động riêng: T = 2π LC f= - Tần số dao động riêng: -Một số công thức nâng cao: 2π LC Vì q i lệch pha góc π/2 nên ta có :  q   i    +   =  Q0   I0  Tương tự: Vì u i lệch pha góc π/2 nên ta có : 29  u   i   ÷ + ÷ =1  U0   I0  Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT Cu + Li = CU 02 = LI 02 Biểu thức bảo toàn lượng: Chú ý: + Khi tụ phóng điện q u giảm ngược lại tụ nạp điện q u tăng + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà điện tích tụ điện có độ lớn cực đại Δt = II SĨNG ĐIỆN TỪ Sóng điện từ a) Sự hình thành sóng điện từ điện tích điểm dao động điều hịa Khi điểm O có điện tích điểm dao động điều hịa với tần số f theo phương thẳng đứng Nó tạo O điện trường biến thiên điều hòa với tần số f Điện trường phát sinh từ trường biến thiên điều hòa với tần số f Vậy O hình thành điện từ trường biến thiên điều hòa Điện từ trường lan truyền khơng gian dạng sóng Sóng gọi sóng điện từ b) Sóng điện từ Sóng điện từ q trình truyền khơng gian điện từ trường theo thời gian Tính chất sóng điện từ - Sóng điện từ truyền mơi trường vật chất chân không Vận tốc truyền sóng điện từ chân khơng lớn nhất, vận tốc ánh sáng v = c = 3.108 m/s - Sóng điện từ sóng ngang Trong trình truyền sóng, điểm phương  E  B truyền, vectơ , vectơ vuông góc với vng góc với phương truyền sóng - Trong sóng điện từ, điện trường từ trường điểm dao động pha với - Sóng điện từ có tính chất giống sóng học: phản xạ, khúc xạ giao thoa với Sóng vơ tuyến a) Khái niệm sóng vơ tuyến Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet dùng thông tin liên lạc vơ tuyến gọi sóng vơ tuyến b) Cơng thức tính bước sóng vơ tuyến 3.108 = 3.108.T = 6π 108 LC f Trong chân không: λ = Chú ý: Trong mơi trường vật chất có chiết suất n λn = ; n = , với v tốc độ ánh sáng truyền mơi trường có chiết suất n c = 3.108m/s Phân loại đặc điểm sóng vơ tuyến a) Phân loại sóng vơ tuyến Loại sóng Bước sóng Tần số Sóng dài km – 10 km 0,1 MHz – MHz Sóng trung 100 m – 1000 m (1 km) MHz – 10 MHz Sóng ngắn 10 m – 100 m 10 MHz – 100 MHz Sóng cực ngắn m – 10 m 100 MHz – 1000 MHz b) Đặc điểm loại sóng vơ tuyến 30 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT - Sóng ngắn: có lượng lớn, bị tần điện li mặt đất phản xạ mạnh Vì từ đài phát mặt đất sóng ngắn truyền tới nơi mặt đất Dùng thông tin liên lạc mặt đất - Sóng cực ngắn: có lượng lớn khơng bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ dùng thông tin vũ trụ Sơ đồ phát thu sóng vơ tuyến: CHƯƠNG V: SĨNG ÁNH SÁNG I TÁN SẮC ÁNH SÁNG 31 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT - Ánh sáng trắng ánh sáng đơn sắc mà hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím - Chiết suất mơi trường suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng tăng dần từ màu đỏ đến màu tím ( nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím ) - Sự tán sắc ánh sáng phân tách chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc - Ứng dụng : + Giải thích số tượng tự nhiên ( câu vồng … ) + Ứng dụng máy quang phổ lăng kính II SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG - Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: Hiện tượng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản gọi tượng nhiễu xạ ánh sáng - Để giao thoa nguồn phải nguồn kết hợp - Điều kiện nguồn kết hợp: - Hai nguồn phải phát ánh sáng có bước sóng - Hiệu số pha dao động nguồn phải khơng đổi theo thời gian Thí nghiệm Young ( Y-âng ) Kính màu để tạo chùm sáng đơn sắc F nguồn sáng chiếu đến hai khe F1, F2 Hai khe F1, F2 trở thành nguồn kết hợp cho hai sóng gặp giao thoa Hiện tượng nhiễu xạ giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng λ D a Các công thức : Khoảng vân : i= i: khoảng cách hai vân sáng ( vân tối ) liên tiếp ⇒ ứng dụng đo bước sóng λ a = F1F2 khoảng cách hai khe D = OI khoảng cách từ hai khe đến quan sát λ bước sóng ánh sáng đơn sắc thí nghiệm a.x D Hiệu đường : d2 – d1 = λ D a Vị trí vân sáng : d2 – d1 = kλ ⇒ xs = k = k.i ( k ∈ Z ) * k bậc vân * Tại O vân sáng hay vân sáng trung tâm ( bậc : k = ) 2 λ D a Vị trí vân tối : d2 – d1 = ( k + )λ ⇒ xt = ( k + ) =(k+ ).i (k∈Z) Bước sóng ánh sáng màu sắc : - Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số xác định bước sóng ( chân khơng ) xác định 32 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT - Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm ( 0,38 µm đến 0,76 µm ) - Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào tần số (và bước sóng ánh sáng) Ánh sáng có bước sóng dài chiết suất mơi trường với ánh sáng nhỏ III CÁC LOẠI QUANG PHỔ Máy quang phổ lăng kính : - Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc - Cấu tạo : Có phận : + Ống chuẩn trực : để tạo chùm tia song song, gồm khe F đặt tiêu diện thấu kính hội tụ L1 + Hệ tán sắc : để tán sắc ánh sáng, gồm nhiều lăng kính + Buồng tối : để thu ảnh quang phổ ( ảnh thật khe F ), gồm phim K đặt tiêu diện thấu kính hội tụ L2 Quang phổ phát xạ : - Quang phổ phát xạ chất quang phổ ánh sáng chất phát nung nóng đến nhiệt độ cao - Quang phổ phát xạ chia làm hai loại quang phổ liên tục quang phổ vạch - Quang phổ liên tục ( dãy màu nối liền cách liên tục ) chất rắn, chất lỏng chất khí có áp suất lớn bị nung nóng phát - Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng, phụ thuộc nhiệt độ nguồn - Quang phổ vạch ( vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách khoảng tối ) chất áp suất thấp bị kích động nhiệt hay điện phát - Quang phổ vạch nguyên tố đặc trưng cho nguyên tố Quang phổ hấp thụ :là hệ thống gồm vạch tối hay đám vạch tối quang phổ liên tục Quang phổ hấp thụ chất khí chứa vạch hấp thụ đặc trưng cho chất khí Quang phổ hấp thụ chất lỏng chất rắn lại chứa đám vạch IV TIA HỒNG NGOẠI VÀ TIA TỬ NGOẠI Phát tia hồng ngoại tử ngoại : tia hồng ngoại tử ngoại xạ mà mắt khơng nhìn thấy, phát nhờ mối hàn cặp nhiệt điện bột huỳnh quang Bản chất tính chất chung : Tia hồng ngoại tia tử ngoại - Có chất với ánh sáng ( chất sóng điện từ ) - Tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, gây giao thoa, nhiễu xạ Tia hồng ngoại : - Định nghĩa : Tia hồng ngoại xạ khơng nhìn thấy được, có chất sóng điện từ, ngồi vùng màu đỏ ( có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ : λ > 0,76 µm ) - Cách tạo : Vật có nhiệt độ cao mơi trường phát tia hồng ngoại môi trường xung quanh Nguồn hồng ngoại thơng dụng bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điốt hồng ngoại… - Tính chất cơng dụng : + Tính chất bật tia hồng ngoại tác dụng nhiệt, ứng dụng để sưởi ấm, sấy khơ … 33 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT + Tác dụng hóa học, ứng dụng vào việc chế tạo phim ảnh hồng ngoại để chụp ảnh ban đêm, thiên thể … - Tia hồng ngoại biến điệu được, ứng dụng để làm phận điều khiển từ xa… - Tia hồng ngoại ứng dụng nhiều quân : ống dòm hồng ngoại camêra hồng ngoại để quan sát, quay phim, chụp ảnh ban đêm ; Tên lửa tự động tìm mục tiêu phát tia hồng ngoại… Tia tử ngoại - Định nghĩa : Tia tử ngoại xạ khơng nhìn thấy được, có chất sóng điện từ, ngồi vùng màu tím ( có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng tím : λ < 0,38 µm ) 20000 C - Cách tạo : Vật có nhiệt độ từ trở lên phát tia tử ngoại Nguồn phát tia tử ngoại Mặt Trời, hồ quang điện, đèn thủy ngân … - Tính chất cơng dụng: + Tác dụng lên phim ảnh + Kích thích phát quang số chất, ứng dụng đèn huỳnh quang, sử dụng để tìm vết nứt bề mặt kim loại … + Kích thích nhiều phản ứng hóa học, ví dụ biến đổi O2 thành O3 ; tổng hợp vitamin D … + Ion hóa chất khí + Gây tác dụng quang điện chiếu vào kim loại + Tác dụng sinh học : hủy diệt tế bào, diệt khuẩn Ứng dụng để tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, tiệt trùng thực phẩm Tia tử ngoại ứng dụng chữa bệnh còi xương… + Tia tử ngoại bị thủy tinh, nước … hấp thụ mạnh truyền qua thạch anh V TIA X Phát tia X: Mỗi chùm tia catơt - tức chùm electron có lượng lớn - đập vào vật rắn vật phát tia X Cách tạo tia X : Có thể tạo tia X ống Culítgiơ ống thủy tinh, bên chân không, gồm : - Dây nung FF’: nguồn phát electron - Catốt K : kim loại có dạng chỏm cầu - Anốt : làm kim loại có nguyên tử lượng lớn, khó nóng chảy Hiệu điện UAK khoảng vài chục ngàn vơn Bản chất, tính chất cơng dụng tia X : 10−11 m 10 −8 m - Bản chất tia X sóng điện từ, có bước sóng vào khoảng từ đến - Tính chất cơng dụng : + Tính chất bật khả đâm xuyên: dễ dàng xuyên qua giấy, vải gỗ … ; Xuyên qua nhôm dầy vài cm, bị chặn chì dầy vài mm Ứng dụng để dị tìm khuyết tật bên vật đúc kim loại tinh thể ⇒ nghiên cứu cấu trúc vật rắn ; Kiểm tra hành lý phi trường … Tia X có bước sóng ngắn khả đâm xuyên mạnh nên gọi tia X cứng * Làm đen kính ảnh, ứng dụng để chụp điện, chiếu điện y tế 34 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT * Làm phát quang số chất, chất dùng làm quan sát chiếu điện * Làm ion hóa khơng khí, ứng dụng để đo liều lượng tia X * Gây tác dụng quang điện chiếu vào kim loại * Tác dụng sinh lí : hủy diệt tế bào, ứng dụng để chữa bệnh ung thư nơng => Tia X có đủ tính chất tia tử ngoại Thang sóng điện từ : Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X tia gamma có chất sóng điện từ, khác tần số nên có tính chất, tác dụng khác nguồn phát, cách thu chúng khác CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGỒI 35 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT Hiện tượng quang điện ngồi: Hiện tượng ánh sáng thích hợp làm bật electron khỏi bề mặt kim loại λ Định luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn λ ≤ λ0 λ0 hay giới hạn quang điện kim loại gây tượng quang điện: Thuyết lượng tử ánh sáng: Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf, đó: f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra, h số Thuyết lượng tử ánh sáng - Ánh sáng tạo hạt gọi phôtôn hc ε = hf = - Với as có tần số f, phơtơn giống có lượng Với: h = 6,625 10−34 λ (J.s): gọi số Plăng 108 - Trong chân không phôtôn bay với vận tốc c = m/s dọc theo tia sáng - Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phơtơn Chỉ có phơtơn trạng thái chuyển động, khơng có phơtơn đứng n Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng: Ás vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt Chú ý: + Hiện tượng giao thoa: chứng minh ánh sáng có tính chất sóng + Hiện tượng quang điện: chứng minh ánh sáng có tính chất hạt + 1eV = 1,6.10-19J Công thức Einstein tượng quang điện: ε = hf = hc = A + mv λ 0max a Công thức Chú ý: Chiếu đồng thời xạ trở lên: + Nếu f lớn v lớn λ + Nếu lớn v nhỏ hc A= λ0 b Cơng thốt: cơng kim loại dùng làm catốt + λ0 giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt + v0max vận tốc ban đầu + f, λ tần số, bước sóng ás kích thích 36 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT II HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ás giải phóng electron liên kết chúng trở thành electron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện, gọi tượng quang điện λ ≤ λ0 λ0 * Điều kiện: ( nằm vùng ánh sáng hồng ngoại) So sánh tượng quang điện quang điện ngoài: * Giống: Ás làm bứt electron khỏi liên kết, có giới hạn quang điện xác định * Khác nhau: - Hiện tượng quang điện ngoài: Bứt electron khỏi kim loại, giới hạn quang điện nằm vùng tử ngoại - Hiện tượng quang điện trong: + Giải phóng electron liên kết thành electron dẫn chuyển động chất bán dẫn + Giới hạn quang điện nằm vùng hồng ngoại III MẪU NGUYÊN TỬ BO Hai tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử: a Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng, trạng thái dừng ngun tử BO khơng xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlectron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn toàn xác định gọi quỹ đạo dừng Quỹ đạo K L M N O P n b Tiên đề xạ, hấp thụ lượng nguyên tử En - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng ( ) sang trạng thái dừng có lượng thấp Em ( En Em ) phát phôtôn hiệu Ngược lại, nguyên tử trạng Em thái dừng có lượng En Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hiệu En chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao E n − E m = ε = hf = (n − 1) n hc λ Số vạch nhiều = Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử Hiđrô: rn = n2r0 Với r0 = 5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K) 37 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: 13, En =- (eV ) n Với n ∈ N* V SƠ LƯỢC VỀ LAZE Laze nguồn sáng phát chùm sáng có cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng Tia laze có đặc điểm: Tính đơn sắc cao, tính định hướng, tính kết hợp cao cường độ lớn Nguyên tắc: Dựa tượng phát xạ cảm ứng Ứng dụng laze: Trong y học: Làm dao mổ, chữa số bệnh ngồi da Trong thơng tin liên lạc: Vô tuyến định vị, truyền tin cáp quang Trong công nghiệp: Khoan, cắt kim loại, compôzit Trong trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường 38 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I CẤU TẠO HẠT NHÂN Hạt nhân: Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt proton (mp = 1,00728u; qp = +e) nơtron (mn = 1,00866u; khơng mang điện tích), gọi chung nuclon A Z X Kí hiệu hạt nhân nguyên tố hóa học X: ≡ ≡ Z: nguyên tử số (số thứ tự bảng hệ thống tuần hoàn số proton hạt nhân số electron vỏ nguyên tử ) ≡ A: Số khối tổng số nuclon N = A - Z: Số nơtron Đồng vị: Cùng Z khác A (cùng prôtôn khác số nơtron) 1H H 1H Vd: Hidro có ba đồng vị: Khối lượng hạt nhân: Khối lượng hạt nhân lớn so với khối lựơng êlectron, khối lượng nguyên tử gần tập trung toàn hạt nhân 12 6C 12 Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu: u = khối lượng đồng vị Cacbon Vậy khối lượng hạt nhân có đơn vị: u, kg MeV/c2 Hệ thức Anhxtanh khối lượng lượng: E = m.c2 Với c = 3.108 m/s vận tốc ás chân không m0 m= v2 1− c Khối lượng động: E = E + Wđ E = mc ; E = m0 c E0, m0: Năng lượng khối lượng nghỉ Lực hạt nhân: Lực tương tác nuclon gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn Lực hạt nhân lực tương tác mạnh phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (Bán kính tương tác khoảng 10-15m) 39 Tài liệu lí thuyết ôn thi THPT Độ hụt khối hạt nhân: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mX A Z X mX khối lượng hạt nhân Năng lượng liên kết: Wlk = ∆m.c2 W lkr = W lk A Năng lượng liên kết riêng: lượng liên kết tính cho nuclon: Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững (không 8,8MeV/nuclôn) Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững II PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A3 A1 A2 A4 Z1 A + Z2 B→ Z3 X + Z4 Y a Phương trình phản ứng: b Các định luật bảo toàn + Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Bảo toàn động lượng:         p1 + p = p + p ⇒ m1v1 + m v = m v + m v K +K + ∆E = K +K + Bảo toàn lượng: Trong đó: ∆E lượng phản ứng hạt nhân K: động cđ hạt X Không có định luật bảo tồn khối lượng c Năng lượng phản ứng hạt nhân: ΔE > ⇔ ⇔ mtrước msau ≠ ΔE = W = ( ).c2 mtrước > msau: Tỏa lượng ΔE < mtrước < msau: Thu lượng + Phản ứng tỏa lượng hạt nhân sau bền vững + Phản ứng thu lượng hạt nhân sau bền II PHĨNG XẠ Hiện tượng phóng xạ: q trình phân hủy tự phát hạt nhân khơng bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy này, hạt nhân mẹ tạo hạt kèm theo phát xạ địên từ Đặc tính: + Phóng xạ phản ứng hạt nhân tỏa lượng + Phóng xạ mang tính tự phát khơng phụ thuộc vào yếu tố bên như: nhiệt độ, áp suất Các dạng tia phóng xạ: a) Phóng xạ α 40 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT He - Tia α thực chất hạt nhân nguyên tử Heli Phương trình phóng xạ A → AZ−−42Y + He Z X A α A −4 → Z X Z− Y Rút gọn: - Khả đâm xuyên b) Phóng xạ β Có hai loại phóng xạ β β+ β– −1 e - Phóng xạ β–: βA X  → ZA Z +1Y Phương trình phân rã β– có dạng: Thực chất phân rã β– sinh hạt sơ cấp (gọi hạt phản notrino) + +1 e - Phóng xạ β : Tia β+ thực chất dòng electron dương (pozitron) β+ A → ZA Z X  −1Y Phương trình phân rã β+ có dạng: Thực chất phân rã β+ sinh hạt sơ cấp (goi hạt notrino) Chú ý: Các hạt notrino phản notrino hạt không mang điện, có khối lượng chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng - Tia β hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng Khả đâm xuyên mạnh tia α c) Phóng xạ γ: + Tia γ sóng điện từ có bước sóng ngắn, hạt phơtơn có lượng cao, thường kèm phóng xạ β+ β– + Tia γ có khả xuyên thấu lớn nhiều so với tia α β Chu kì bán rã: khoảng thời gian để ½ số hạt nhân nguyên tử biến đổi thành hạt nhân khác ln T= −1 λ λ s : Hằng số phóng xạ ( ) λ T không phụ thuộc vào tác động bên mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ Định luật phóng xạ: Số hạt nhân (khối lượng) phóng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ N = N 0e − λt = N 41 − t T Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT m = m0 e − λt = m0 − t T N0, m0: số hạt nhân khối lượng ban đầu t = N, m: số hạt nhân khối lượng lại vào thời điểm t ∆m = m0 − m ∆N = N − N ∆m, ∆N : số hạt nhân khối lượng bị phân rã (thành chất khác) Đồng vị phóng xạ ứng dụng a Đồng vị phóng xạ Đặc điểm đồng vị phóng xạ nhân tạo ngun tố hóa học chúng có tính chất hóa học đồng vị bền nguyên tố b Các ứng dụng đồng vị phóng xạ - Nguyên tử đánh dấu Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu, người ta biết xác nhu cầu với nguyên tố khác thể thời kì phát triển tình trạng bệnh lí phận khác thể, thừa thiếu nguyên tố - Sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng Cacbon 14 để xác định niên đại cổ vật khai quật III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH Phản ứng phân hạch: Là phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ (có số khối trung bình) vài nơtron 235 236 139 94 γ 0n 92 U → 92 U → 53 I 39 Y 0n + + +3( ) + + Nơtron chậm nơtron có động 0,01MeV 235 92 U + Mỗi hạt nhân phân rã tỏa lượng khoảng 200MeV a Phản ứng phân hạch phản ứng tỏa lượng, lượng gọi lượng phân hạch b Phản ứng phân hạch dây chuyền 235 - Giả sử lần phân hạch có k nơtron giải phóng đến kích thích hạt nhân kn U kn tạo nên phân hạch Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng kích thích phân hạch ≥ - Khi k phản ứng phân hoạch dây chuyền trì - Khối lượng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch trì gọi khối lượng tới hạn Để xảy phản ứng phân hạch khối lượng chất phải lớn khối lượng tới hạn (Đây phản ứng bom nguyên tử) c Phản ứng phân hạch có điều khiển 42 Tài liệu lí thuyết ơn thi THPT Khi k = phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì lượng phát khơng đổi theo thời gian Đây phản ứng phân hạch có điều khiển thực lò phản ứng hạt nhân Phản ứng nhiệt hạch: phản ứng hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng vài nơtron H + 31 H → 42 He + 01 n + 17,6MeV a Đặc điểm: + Phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng + Tính theo phản ứng phản ứng nhiệt hạch toả lượng phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu nhiệt hạch toả lượng nhiều + Sản phẩm pứ nhiệt hạch (khơng có tính phóng xạ) b Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch xảy ra: Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn c Năng lượng nhiệt hạch: Tỏa lượng lớn Là nguồn gốc lượng hầu hết d Ưu điểm lượng nhiệt hạch: Nguồn nguyên liệu dồi Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường 43 ... dương v 6.Phương trình li? ?n hệ li độ,vận tốc gia tốc (còn gọi hệ thức độc lập với thời gian t) Li? ?n hệ x , v, A Li? ?n hệ v, a, A Li? ?n hệ a x Li? ?n hệ a v 10 Tài li? ??u lí thuyết ơn thi THPT... hai loại quang phổ li? ?n tục quang phổ vạch - Quang phổ li? ?n tục ( dãy màu nối li? ??n cách li? ?n tục ) chất rắn, chất lỏng chất khí có áp suất lớn bị nung nóng phát - Quang phổ li? ?n tục khơng phụ... I0  Tài li? ??u lí thuyết ôn thi THPT Cu + Li = CU 02 = LI 02 Biểu thức bảo toàn lượng: Chú ý: + Khi tụ phóng điện q u giảm ngược lại tụ nạp điện q u tăng + Khoảng thời gian hai lần li? ?n tiếp