Tóm tắt lý thuyết trọng tâm môn vật lý

TĨM TẮT TRỌNG TÂM LÍ THUYẾT VẬT LÍ CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I DAO ĐỘNG CƠ Thế dao động Chuyển động có giới hạn khơng gian, lập lặp lại quanh vị trí đặc biệt, gọi vị trí cân Dao động tuần hồn Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái dao động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian Khoảng thời gian gọi chu kỳ II PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Định nghĩa: Dao động điều hịa dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian Phương trình: x = Acos(t +  ) = Asin(t +  +  ) Trong x: li độ, tọa độ vật tính từ vị trí cân (cm;m) A>0: biên độ dao động (li độ cực đại) (cm; m) (t + ): pha dao động thời điểm t (rad)  : pha ban đầu (rad)  >0: tần số góc (rad/s) ; A,  ,  số Chú ý: Một chất điểm dao động điều hịa đoạn thẳng coi hình chiếu chất điểm tương ứng chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng (tốc độ góc chất điểm chuyển động trịn có giá trị tần số góc  ) III CHU KỲ, TẦN SỐ VÀ TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA HDedu - Page 1 Chu kỳ: T (s) - Khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần - Chu kỳ khoảng thời gian ngắn mà vật trở vị trí cũ chuyển động theo hướng cũ (tức trạng thái cũ) T 2  Tần số f (Hz hay s-1) : Số dao động toàn phần thực giây f T   2  Tần số góc (rad/s) 2 T  2f IV VẬN TỐC, GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Vận tốc: v = x’ = - Asin(t +  ) = Acos(t +  +  ) Ở vị trí biên : x = ± A ; v = Ở vị trí cân : x = ; |vmax |= A Liên hệ v x : x  v2  A2  Gia tốc: a = v’ = x” = - 2Acos(t +  ) Ở vị trí biên : a max  2 A Ở vị trí cân bằng: a = Liên hệ a x : a = - 2x  a hướng vị trí cân bằng, a ngược dấu với x Chú ý: v nhanh pha  so với x; a nhanh pha  so với v; a x ngược pha V ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA * Đồ thị biểu diễn phụ thuộc x, v, a vào t đường hình sin * x, v, a biến thiên điều hòa chu kỳ T, có tần số f HDedu - Page CON LẮC LÒ XO I CON LẮC LÒ XO Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo độ cứng k, đầu lại lò xo giữ cố định, khối lượng lị xo khơng đáng kể II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC Định luật II Niutơn cho: a Tần số góc, chu kỳ, tần số: k x m  Nhận xét: T tØ lƯ víi m ; T tØ lƯ víi hay a  2 x k ; m T  2 m k ; f k 2 m ; T tØ lƯ víi m; T tØ lƯ víi k k Lực kéo : F = - kx = - kAcos( t   ) Chú ý: - F tØ lÖ víi x  ; F ln hướng vị trí cân - F biến thiên điều hòa với chu kỳ T, tần số f III NĂNG LƯỢNG CON LẮC LÒ XO W 1 Động năng: Wđ  mv 2 2 Thế năng: Wt  kx kA kA2 O Chú ý Wt W® 2 T T - Động biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T/2 -  W®  max  - W  t max  mv 2max  2 m2 A ( lúc vật qua vị trí cân bằng) kA ( lúc vật hai biên) Cơ (năng lượng): W  W®  Wt  kA  m2 A  h»ng sè Chú ý HDedu - Page t - Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động, tỉ lệ bậc với k, không phụ thuộc m - Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát - Khi động tăng giảm ngược lại - Cơ động vật vị trí cân vật hai biên - CON LẮC ĐƠN I THẾ NÀO CON LẮC ĐƠN Gồm vật nhỏ khối lượng m, treo đầu sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều dài ℓ đầu sợi dây treo vào điểm cố định II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC - Lực kéo : F = Pt = - mgsin - Nếu góc  nhỏ (  < 100 ) : Pt   mg   mg s  - Khi góc  nhỏ ( sin    (rad) ), định luật II NiuTơn cho ta: g s ''   s  hay s''  2s  ''  2  - Các phương trình dao động điều hòa: + Li độ cong : s = s0cos(t + ) (cm; m) + Li độ góc : + Vận tốc :    cos(t  ) (độ, rad) v  s '  s sin(t  ) (công thức  nhỏ) Chú ý: + Con lắc đơn dao động điều hòa góc lệch nhỏ bỏ qua ma sát + s = ℓα; s0 = ℓα0 với α, α0 có đơn vị rad - Chu kỳ, tần số góc, tần số : T  2 g g  ;  ;f  2  g Nhận xét: + T tØ lÖ  ;T tØ lÖ ;T tØ lÖ 1 ;T tØ lÖ g g HDedu - Page + Khi lắc đơn dao động điều hịa chu kỳ khơng phụ thuộc khối lượng vật nặng không phụ thuộc biên độ III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG Động năng: Wđ  mv 2 Thế năng: Wt = mgℓ (1 – cos ) Cơ năng: W 1 mv  mg(1  cos  )  mg(1  cos  )  mv 2max 2 Chú ý + Các công thức Wđ, Wt, W cho trường hợp góc lệch bé lớn + Khi  nhỏ động biến thiên tuần hồn với chu kỳ 2 chu kỳ biến thiên α Và năng: W  mg  02  m s02 IV VẬN TỐC VÀ LỰC CĂNG DÂY Vận tốc: v  2g (cos  cos ) * Nhận xét: vật qua vị trí cân v max  2g(1  cos ) vmin = Lực căng dây: T * Nhận xét: vật hai biên  mg(3cos   cos  ) Tmax  mg(3  cos  ) Tmin  mg cos  vật qua vị trí cân vật hai biên * Chú ý: công thức vận tốc lực căng dây cho trường hợp góc lệch lớn hay bé V ỨNG DỤNG: Đo gia tốc rơi tự HDedu - Page DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG I Dao động tự Dao động hệ xảy tác dụng nội lực, sau hệ cung cấp lượng ban đầu, gọi dao động tự dao động riêng Khi tần số, chu kỳ dao động hệ gọi tần số riêng, chu kỳ riêng hệ dao động Chu kỳ, tần số hệ dao động tự phụ thuộc vào đặc tính hệ, không phụ thuộc vào yếu tố bên II DAO ĐỘNG TẮT DẦN Thế dao động tắt dần: Biên độ dao động (năng lượng) giảm dần theo thời gian Giải thích: Do lực cản môi trường ma sát Môi trường nhớt dao động tắt dần nhanh Ứng dụng: Thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc * Chú ý: + Chu kỳ, tần số khơng đổi + Động cực đại, cực đại giảm dần theo thời gian + Có chuyển hóa sang nhiệt III DAO ĐỘNG DUY TRÌ Giữ biên độ dao động lắc không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao động riêng cách cung cấp cho hệ phần lượng phần lượng tiêu hao ma sát sau chu kỳ IV DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC Thế dao động cưỡng Để hệ không tắt dần, tác dụng vào hệ ngoại lực biến thiên tuần hồn (lực cưỡng tuần hồn), dao động hệ gọi dao động cưỡng Đặc điểm - Tần số dao động hệ tần số ngoại lực - Biên độ dao động cưỡng không đổi, phụ thuộc biên độ lực cưỡng độ chênh lệch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động - Dao động cưỡng điều hòa (có dạng sin) HDedu - Page * Chú ý: Lực cưỡng độc lập với hệ dao động V HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG Định nghĩa: Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tần số riêng f0 hệ dao động gọi tượng cộng hưởng Điều kiện: f  f ;T  T0 ;   0 Tầm quan trọng tượng cộng hưởng: Hiện tượng cộng hưởng khơng có hại mà cịn có lợi * Chú ý: Nếu ma sát nhỏ giá trị cực đại biên độ lớn, ta nói tượng cộng hưởng rõ nét TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN I VECTƠ QUAY  M Một dao động điều hòa có phương trình x = Acos(t +  )  biểu diễn vectơ quay OM có đặc điểm sau : O x  P - Có gốc gốc tọa độ trục Ox - Có độ dài biên độ dao động, OM = A  - Hợp với trục Ox góc pha ban đầu (OM, Ox)    - Vectơ OM quay quanh O với tốc độ góc có giá trị  II PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE - NEN Dao động tổng hợp dao động điều hòa phương, tần số dao động điều hòa phương, tần số với dao động Giả sử có hai dao động phương tần số: x1  A1cos(t  1 ); x  A 2cos(t  2 ) Thì biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp xác định : A  A12  A 22  2A1A cos(2  1 ) tan   A1 sin 1  A sin  A cos 1  A cos  Ảnh hưởng độ lệch pha: * Độ lệch pha x2 x1: HDedu - Page   (t  2 )  (t  1 )  2  1 - Nếu   : x2 nhanh (sớm) pha  so với x1 - Nếu   : x2 chậm (trễ) pha  so với x1 - Nếu   hay  = 2k: x2 pha x1  Biên độ dao động tổng hợp cực đại : Amax = A1 + A2 - Nếu  = (2k + 1) : x2 x1 ngược pha  Biên độ dao động tổng hợp cực tiểu : A  A1  A2 - Nếu   (k  ) : x2 x1 vuông pha với  Biên độ dao động tổng hợp: A  A12  A 22 * Chú ý: A1  A  A  A1  A Hết Chương - CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I SĨNG CƠ Sóng cơ: Dao động lan truyền mơi trường Phân loại sóng a Sóng ngang: Phương dao động phần tử mơi trường vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền chất rắn bề mặt chất lỏng b Sóng dọc: Phương dao động phần tử mơi trường trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng, rắn II CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SĨNG HÌNH SIN Biên độ sóng: Là biên độ dao động phần tử môi trường có sóng truyền qua * Chú ý: Thực tế, xa tâm dao động biên độ sóng nhỏ Chu kỳ (T), tần số (f) sóng: chu kỳ, tần số dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua f  T HDedu - Page Tốc độ truyền sóng (v): tốc độ lan truyền dao động môi trường * Chú ý: - Đối với môi trường, tốc độ truyền sóng v có giá trị khơng đổi - Tốc độ truyền sóng tốc độ truyền pha dao động - Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào chất môi trường nhiệt độ mơi trường Bước sóng - Bước sóng qng đường mà sóng truyền chu kỳ - Bước sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha   vT  v f * Chú ý: - Hai phần tử cách bước sóng cách số ngun lần bước sóng dao động pha - Hai phần tử cách bước sóng cách số ngun lần bước sóng dao động ngược pha - Trong đại lượng đặc trưng sóng trên, tần số (chu kỳ) không phụ thuộc vào đại lượng cịn lại khơng đổi sóng truyền từ môi trường sang môi trường khác Năng lượng sóng: Năng lượng dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua lượng sóng * Chú ý: Q trình truyền sóng q trình truyền lượng III PHƯƠNG TRÌNH SĨNG Giả sử phương trình sóng gốc tọa độ có dạng: u0 = Acost Phương trình sóng M cách gốc tọa độ x: u M  A cos( 2 t x  2 )  T * Phương trình sóng hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T tuần hồn theo khơng gian với chu kỳ  * Chú ý: HDedu - Page -Hai điểm cách khoảng d có độ lệch pha:   2d  -Khoảng cách hai điểm dao động pha: d  k ( k = 1, 2, 3…) -Khoảng cách hai điểm dao động ngược pha: d  ( k  ) (k= 0,1,2…) Ph­¬ng trun sãng M uM  acos(t  d M  OM 2dM )  O N d N  ON uo  acos(t ) uN  acos(t  2dN )  - GIAO THOA SÓNG I GIAO THOA SÓNG Hai nguồn kết hợp: hai nguồn thỏa mãn điều kiện sau + Hai nguồn dao động phương, tần số + Hai nguồn có độ lệch pha khơng thay đổi theo thời gian ( pha) Hai sóng hai nguồn kết hợp phát hai sóng kết hợp Giao thoa sóng: tượng hai sóng kết hợp, gặp điểm xác định, luôn tăng cường làm yếu * Trong miền giao thoa xuất đường hypebol (có hai S S tiêu điểm hai nguồn S1, S2) vân giao thoa cực đại xen kẻ với vân giao thoa cực tiểu * Chú ý - Những điểm dao động với biên độ cực tiểu (các vân giao thoa cực tiểu): sóng gặp triệt tiêu - Những điểm dao động với biên độ cực đại (các vân giao thoa cực đại): sóng gặp tăng cường II VỊ TRÍ CỰC ĐẠI, CỰC TIỂU Các phương trình sóng Giả sử phương trình sóng hai nguồn S1, S2 có dạng: uS  uS  a cos(t) HDedu - Page 10 V ĐIỀU KIỆN VỀ NGUỒN KẾT HỢP TRONG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA - Hai nguồn phải phát ánh sáng có tần số (bước sóng) - Hiệu số pha dao động nguồn phải không đổi theo thời gian * Chú ý: Hiện tượng giao thoa giải thích thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng -CÁC LOẠI QUANG PHỔ I MÁY QUANG PHỔ Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành thành phần đơn sắc Máy quang phổ gồm có hận chính: + Ống chuẩn trực: để tạo chùm tia song song + Hệ tán sắc (gồm lăng kính): để tán sắc ánh sáng + Buồng tối: để thu ảnh quang phổ II 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: a) Định nghĩa: Quang phổ liên tục mộ dãi màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím b) Nguồn phát: - Quang phổ liên tục chất rắn, chất lỏng chất khí có áp suất lớn, phát bị nung nóng c) Đặc điểm: - Quang phổ liên tục gồm dãy có màu thay đổi cách liên tục - Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng phụ thuộc nhiệt độ d) Ứng dụng: dùng để đo nhiệt độ vật có nhiệt độ cao thiên thể xa * Quang phổ vạch phát xạ: HDedu - Page 26 a) Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ hệ thống vạch màu riêng lẻ, ngăn cách khoảng tối b) Nguồn phát: Quang phổ vạch phát xạ chất áp suất thấp phát ra, bị kích thích nhiệt hay điện c) Đặc điểm: - Quang phổ vạch nguyên tố khác khác số lượng vạch, vị trí (hay bước sóng) độ sáng tỉ đối vạch - Quang phổ vạch ngun tố hóa học đặc trưng cho nguyên tố d) Ứng dụng: dùng để xác định thành phần cấu tạo nguồn sáng III QUANG PHỔ HẤP THỤ a) Định nghĩa: Quang phổ vạch hấp thụ vạch hay đám vạch tối nằm quang phổ liên tục b) Nguồn phát: Quang phổ vạch hấp thụ chất nung nóng áp suất thấp đặt đường nguồn phát quang phổ liên tục phát c) Đặc điểm: Quang phổ hấp thụ chất khí chứa vạch hấp thụ đặc trưng cho chất khí Điều kiện để thu quang phổ vạch hấp thụ nhiệt độ chất phải nhỏ nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục d) Ứng dụng: dùng để xác định thành phần cấu tạo nguồn sáng * Chú ý: Chất rắn, chất lỏng, chất khí cho quang phổ hấp thụ Quang phổ hấp thụ chất khí chứa vạch hấp thụ, quang phổ chất lỏng, chất rắn chứa đám vạch (đám vạch gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp với cách liên tục) -TIA HỒNG NGOẠI VÀ TIA TỬ NGOẠI I PHÁT HIỆN TIA HỒNG NGOẠI VÀ TỬ NGOẠI - Ở quang phổ nhìn thấy được, đầu đỏ tím, cịn có xạ mà mắt khơng nhìn thấy, phát nhờ mối hàn cặp nhiệt điện bột huỳnh quang HDedu - Page 27 - Bức xạ khơng trơng thấy ngồi vùng màu đỏ gọi xạ (hay tia) hồng ngoại Bức xạ khơng nhìn thấy ngồi vùng tím gọi xạ ( hay tia) tử ngoại II BẢN CHẤT VÀ TÍNH CHẤT CHUNG * Bản chất: - Tia hồng ngoại tia tử ngoại có chất với ánh sáng (sóng điện từ) * Tính chất - Tn theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, gây giao thoa, nhiễu xạ - Miền hồng ngồi trải từ bước sóng 760nm đến khoảng vài milimét, cịn miền tử ngoại trải từ bước sóng 380nm đến vài nanômét III TIA HỒNG NGOẠI Cách tạo Mọi vật có nhiệt độ cao 0K phát tia hồng ngoại Để phân biệt tia hồng ngoại vật phát vật phải có nhiệt độ cao nhiệt độ mơi trường Nguồn hồng ngoại thơng dụng bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điốt hồng ngoại Tính chất - Tác dụng nỗi bậc tác dụng nhiệt - Tia hồng ngoại có khả gây số phản ứng hóa học - Tia hồng ngoại biến điệu sóng điện từ cao tần - Ngồi tia hồng ngoại cịn ứng dụng ống nhòm hồng ngoại để quan sát… IV TIA TỬ NGOẠI Nguồn tia tử ngoại Vật có nhiệt độ cao 20000 C phát tia tử ngoại Tính chất - Tác dụng lên phim ảnh - Kích thích phát quang nhiều chất - Kích thích nhiều phản ứng hóa học - Làm ion hóa khơng khí nhiều chất khí khác - Tác dụng sinh học - Bị nước, thủy tinh hấp thụ mạnh Sự hấp thụ tia tử ngoại HDedu - Page 28 - Thủy tinh hấp thụ mạnh tia tử ngoại; thạch anh, nước khơng khí suốt với tia có bước sóng 200nm hấp thụ mạnh tia có bước sóng ngắn - Tần ơzơn hấp thụ hầu hết tia có bước sóng 300nm Công dụng Được ứng dụng: tiệt trùng thực phẩm, dụng cụ y tế, tìm vết nứt bề mặt kim loại… TIA X I NGUỒN PHÁT TIA X Mỗi chùm tia catôt, tức chùm electron có lượng lớn, đập vào vật rắn (kim loại có ngun tử lượng lớn) vật phát tia X II CÁCH TẠO RA TIA X Ống Culítgiơ: Ống thủy tinh chân khơng, dây nung, anốt, catốt - Dây nung : nguồn phát electron - Catốt K : Kim loại có hình chỏm cầu - Anốt : Kim loại có nguyên tử lượng lớn, chịu nhiệt cao Hiệu điện UAK cỡ vài chục kilôvôn III BẢN CHẤT VÀ TÍNH CHẤT CỦA TIA X Bản chất Tia X có chất sóng điện từ, có bước sóng   108 m 1011 m Tính chất Tia X có khả đâm xun : Xuyên qua nhôm vài cm, không qua chì vài mm Tia X làm đen kính ảnh Tia X làm phát quang số chất Tia X làm ion hóa khơng khí Tia X tác dụng sinh lí Cơng dụng Chuẩn đốn chữa số bệnh y học, tìm khuyết tật vật đúc, kiểm tra hành lí, nghiên cứu cấu trúc vật rắn IV THANG SĨNG ĐIỆN TỪ HDedu - Page 29 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 (hay bước sóng) chúng khác tính chất tác dụng -Hết Chương CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN.THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Hiện tượng ánh sáng làm bật electron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện (ngoài) II ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn giới hạn quang điện 0 kim loại gây tượng quang điện * Chú ý: + Định luật gọi định luật quang điện + Định luật Cường độ dòng quang điện hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích + Định luật Động ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc cường độ chùm ánh sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại dùng làm catốt III THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Giả thuyết Plăng Lượng lượng mà lần nguyên tử (phân tử) hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf, f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra, h số * Chú ý: quan niệm thường (cũ) phát xạ hấp thụ lượng liên tục, không gian đoạn Lượng tử lượng:   hf  hc  HDedu - Page 30 Với h = 6,625.1034 (J.s): gọi số Plăng Thuyết lượng tử ánh sáng - Ánh sáng tạo hạt gọi phôtôn - Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, phơtơn giống Mỗi phôtôn mang lượng hf - Trong chân không, phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng - Mỗi lần nguyên tử (phân tử) phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phơtơn IV GIẢI THÍCH ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN (giải thích định luật 1) Muốn electron khỏi bề mặt kim loại phải cung cấp cho lượng để thắng liên kết (cơng A) Điều kiện: hf  A  hc hc A       , với 0 gọi giới hạn quang điện (m)  A V LƯỠNG TÍNH SĨNG HẠT CỦA ÁNH SÁNG Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt * Chú ý: - Mọi đối tượng có lưỡng tính sóng - hạt Khi tính chất hạt dễ bộc lộ tính chất sóng bị lưu mờ ngược lại - Sóng ánh sáng có lượng lớn (bước sóng nhỏ) tính chất hạt dễ bộc lộ, tính chất sóng khó thể HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG I CHẤT QUANG DẪN Chất dẫn điện không bị chiếu sáng trở thành dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp II HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG HDedu - Page 31 Hiện tượng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết chúng trở thành êlectron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện gọi tượng quang điện * Chú ý: Năng lượng cần thiết cung cấp để xảy quang điện nhỏ quang điện III QUANG ĐIỆN TRỞ - Là điện trở làm chất quang dẫn - Cấu tạo: Gồm sợi dây chất quang dẫn gắn đế cách điện - Điện trở quang điện trở thay đổi từ vào M không chiếu sáng xuống vài chục ôm chiếu sáng IV PIN QUANG ĐIỆN * Là nguồn điện chạy lượng ánh sáng, biến đổi trực tiếp quang thành điện năng, pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn * Hiệu suất pin quang điện vào khoảng 10% * Cấu tạo: gồm có bán dẫn loại n, bên phủ lớp mỏng bán dẫn loại p, lớp kim loại mỏng, đế kim loại Lớp tiếp xúc p – n, gọi lớp chặn, ngăn electron khuếch tán từ n sang p lỗ trống từ p sang n * Hoạt động: Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào lớp kim loại vào lớp p gây tượng quang điện giải phóng cặp electron lỗ trống Electron xuống bán dẫn n cịn lỗ trống giữ lại lớp p Kết điện cực kim loại nhiễm điện dương đế kim loại nhiễm điện âm (suất điện động từ 0,5V đến 0,8V) * Ứng dụng: ứng dụng máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi, vệ tinh nhân tạo,… MẪU NGUN TỬ BO I MƠ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ HDedu - Page 32 - Rơ-dơ-pho đề xướng mẫu hành tinh nguyên tử (các electron chuyển động quanh hạt nhân giống hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời), khơng giải thích tính bền vững tạo thành quang phổ vạch ngun tử - Mẫu ngun tử Bo gồm: mơ hình hành tinh nguyên tử hai tiên đề Bo II CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1) Tiên đề trạng thái dừng Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng, trạng thái dừng ngun tử khơng xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlectron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng * Chú ý: - Bình thường nguyên tử trạng thái dừng có lượng thấp (gần hạt nhân nhất) Đó trạng thái bản, có bán kính r0  5,3.1011 m (gọi bán kính Bo) - Các trạng thái cịn lại gọi trạng thái kích thích, thời gian sống trung bình nguyên tử trạng thái cỡ 10-8s Bán r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 Tên quỹ K L M N O P đạo (n (n = (n = (n = (n = (n = =1) 2) 3) 4) 5) kính: 6) rn  n r0 với n = 1, 2, 3, … 2) Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng ( En ) sang trạng thái dừng có lượng thấp ( Em ) phát phơtơn có lượng hiệu En - Em :   hf nm  hc nm = En - Em HDedu - Page 33 Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hiệu En - Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao En III QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ HẤP THỤ CỦA HIDRÔ - Khi electron chuyển từ mức lượng cao xuống mức lượng thấp phát phơtơn có lượng: hf = Ecao - Ethấp En hfmn Em hfmn - Mỗi phơtơn có tần số f ứng với sóng ánh sáng có bước sóng  ứng với vạch quang phổ phát xạ (có màu hay vị trí định) - Ngược lại, nguyên tử hidrô mức lượng thấp mà nằm vùng ánh sáng trắng hấp thụ phôtôn để chuyển lên mức lượng cao làm quang phổ liên tục xuất vạch tối (Quang phổ hấp thụ nguyên tử hidrô quang phổ vạch) - SƠ LƯỢC VỀ LAZE I LAZE Là 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 II SỰ PHÁT XẠ CẢM ỨNG Nếu nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phơtơn có lượng   hf , bắt gặp phơtơn có lượng  ' hf, bay lướt qua nó, ngun tử phát phơtơn  Phơtơn  có lượng bay phương với phơtơn  ' Ngồi ra, sóng điện từ ứng với phơtơn  hồn tồn pha dao động mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động sóng điện từ ứng với phôtôn  ' III CẤU TẠO LAZE loại laze: Laze khí, laze rắn, laze bán dẫn Laze rubi: Gồm rubi hình trụ, hai mặt mài nhẵn vng góc với trục thanh, mặt mạ bạc mặt mạ lớp mỏng (bán mạ) cho 50% cường độ sáng truyền qua Ánh sáng đỏ rubi phát màu laze HDedu - Page 34 IV ỨNG DỤNG LAZE o Trong y học: Làm dao mổ, chữa số bệnh ngồi da o Trong thơng tin liên lạc: Liên lạc vô tuyến (vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh,…) truyền tin cáp quang o Trong công nghiệp: Khoan, cắt kim loại, compôzit o Trong trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường Hết Chương Chương VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN - Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt prôtôn nơtron, gọi chung nuclon - Tổng số nuclôn hạt nhân gọi số khối A - Kí hiệu hạt nhân: ZA X Trong Z: ngun tử số, số prơtơn số thứ tự nguyên tố bảng tuần hoàn Số nơtron N = A - Z II ĐỒNG VỊ Là hạt nhân có số prơton Z, khác số nơtron (khác số khối) III KHỐI LƯỢNG HẠT NHÂN Khối lượng hạt nhân lớn so với khối lượng êlectron, khối lượng nguyên tử gần tập trung toàn hạt nhân Đơn vị khối lượng hạt nhân là: u 1u  m 12 12 C ; 1u = 1,66055 1027 kg = 931,5 MeV/ c NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN HDedu - Page 35 I 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 phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (bán kính tác dụng cỡ 10-15m) * Chú ý: Lực hạt nhân khơng phụ thuộc vào điện tích, lực thuộc tương tác mạnh II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 1) Độ hụt khối Xét hạt nhân ZA X Khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân X là: Z m p + ( A – Z ) mn Độ hụt khối: m = Z m p + ( A – Z ) mn - mX Vậy khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân 2) Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết hạt nhân tính tích số độ hụt khối hạt nhân với thừa số c Wlk  m.c = [ Z m p + ( A – Z ) mn - mX ]c2 3) Năng lượng kiên kết riêng: Wlk A Mức độ bền vững hạt nhân tùy thuộc vào lượng kiên kết riêng, lượng kiên kết riêng lớn hạt nhân bền vững III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân, chia làm loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát: trình tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác + Phản ứng hạt nhân kích thích: q trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác IV CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN + Bảo tồn điện tích + Bảo toàn số nuclon HDedu - Page 36 + Bảo toàn lượng toàn phần + Bảo toàn động lượng * Chú ý: Cho phản ứng hạt nhân: A1 Z1 - Bảo tồn điện tích: - Bảo tồn nuclon: A2 A Z2 B A3 Z3 D A4 Z4 F (1) Z1  Z2  Z3  Z4 A1  A  A  A - Bảo toàn lượng toàn phần: 2 2 m A c  W®A  m B c  W®B  m D c  W®D  m F c  W®F đó: W®  mv (động năng) - Bảo toàn động lượng:     mA vA  m B vB  mD vD  m F vF V NĂNG LƯỢNG CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN W = (m trư ớc - m sau ).c2  W > :Phản ứng tỏa lượng W W < 0:Phản ứng thu lượng Wthu  W   W * Chú ý: - mtrước tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng, phản ứng (1) - msau tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng, phản ứng (1) m tr­íc  m A  m B m sau  m D  m F PHÓNG XẠ I HIỆN TƯỢNG PHĨNG XẠ: Là q trình phân hủy tự phát hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ địên từ Hạt nhân tự phân hủy gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành sau phân hủy gọi hạt nhân II CÁC DẠNG TIA PHÓNG XẠ HDedu - Page 37 1) Phóng xạ  : tia dịng hạt nhân  He , khơng khí chừng vài cm, chất rắn vài 2) Phóng xạ  : Tia  3) Phóng xạ     dịng êlectrơn chuyển động với tốc độ cỡ 2.108m/s, m 1 : Tia   dịng pơzitrơn e, Phương trình phản ứng: phương trình phản ứng: e, A Z A Z phương trình phản ứng: X X A Z A4 Z 2 A Y  He Y  1 e   0 Z 1 X A 0 Y  1e  0 Z 1 - Các hạt  chuyển động với tốc độ gần tốc độ ánh sáng, vài m khơng khí vài mm kim loại * Chú ý: 0 : gọi hạt nơtrinô,  : gọi phản hạt nơtrinơ, hạt có khối lượng 0 nhỏ, khơng điện tích chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng * Phóng xạ γ: Tia γ sóng điện từ, số hạt nhân tạo trạng thái kích chuyển trạng thái có mức lượng thấp phát Tia γ vài m bê tơng vài cm chì III ĐỊNH LUẬT PHĨNG XẠ Số hạt nhân phóng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ : N = N 0e t  N  t T PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH I PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Là phản ứng hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ Phản ứng phân hạch kích thích: Để tạo nên phản ứng phân hạch hạt nhân X người ta cần phải truyền cho X lượng đủ lớn (giá trị tối thiểu lượng gọi lượng kích hoạt), vào cỡ MeV Thường người ta dùng nơtron bắn vào hạt nhân X II PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH TỎA NĂNG LƯỢNG Phản ứng phân hạch phản ứng tỏa lượng, lượng gọi lượng phân hạch III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH DÂY CHUYỀN HDedu - Page 38 + Giả sử lần phân hạch có k nơtron giải phóng đến kích thích hạt nhân 235 tạo nên phân hạch Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phóng kn U kích thích k n phân hạch + Khi k < phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh + Khi k = phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát không thay đổi theo thời gian + Khi k > phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh gây nên bùng nổ * Muốn cho k  , khối lượng chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtron bị bắt nhỏ nhiều so với số nơtron giải phóng + Khối lượng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hoạch trì gọi khối lượng tối hạn IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH KHI CÓ ĐIỀU KHIỂN 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 * Chú ý: Người ta dùng điều khiển có chứa bo hay cađimi để đảm bảo cho k =1 - PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH: phản ứng hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng * Điều kiện thực phản ứng nhiệt hạch nhiệt độ cao ( 50  100 triệu độ) II 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 III NĂNG LƯỢNG NHIỆT HẠCH HDedu - Page 39 + Năng lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch gọi lượng nhiệt hạch (rất lớn) + Năng lượng nhiệt hạch nguồn gốc lượng hầu hết IV ƯU ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG NHIỆT HẠCH + Nguồn nguyên liệu dồi + Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường Hết Chương - HDedu - Page 40 ... 2,4,6 ) v 2 - Với m = 4, 6,…ta có họa âm bậc 4, 6,… II NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM Tần số âm: Đặc trưng vật lý quan trọng âm Cường độ âm mức cường độ âm: HDedu - Page 13 a Cường độ âm (I):... * Nhận xét: vật qua vị trí cân v max  2g(1  cos ) vmin = Lực căng dây: T * Nhận xét: vật hai biên  mg(3cos   cos  ) Tmax  mg(3  cos  ) Tmin  mg cos  vật qua vị trí cân vật hai biên... yếu tố bên II DAO ĐỘNG TẮT DẦN Thế dao động tắt dần: Biên độ dao động (năng lượng) giảm dần theo thời gian Giải thích: Do lực cản mơi trường ma sát Mơi trường nhớt dao động tắt dần nhanh Ứng dụng: