Đang tải... (xem toàn văn)
* Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B : mv R v, B e B sin Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ[r]
(1)CHƯƠNG II: DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ P.trình dao động : x = Acos(t + ) Vận tốc tức thời : v = -Asin(t + ) a = -2Acos(t + ) = -2x r Gia tốc tức thời : a luôn hướng vị trí cân Vật VTCB : x = 0; vMax = A; aMin = Vật biên : x = ±A; vMin = 0; aMax = 2A v Hệ thức độc lập: A2 x ( ) 2 Cơ năng: W Wđ Wt m A ; v2 a2 A2 2 Wđ mv m A2sin (t ) Wsin (t ) 2 1 2 Wt m x m A2 cos (t ) Wco s (t ) 2 Dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T Thì động và biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 Tỉ số động và năng: Ed A Et x Vận tốc, vị trí vật đó : n + ®.n¨ng = n lÇn thÕ n¨ng : v A x n 1 + ThÕ n¨ng = n lÇn ®.n¨ng : v A x A n 1 A n 1 n n 1 10 Khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 đến x2 x2 x t -A O A 11 Chiều dài quỹ đạo: 2A 12 Quãng đường chu kỳ luôn là 4A; 1/2 chu kỳ luôn là 2A 13 Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; ≤ t < T) - Quãng đường thời gian nT là S1 = 4nA - Trong thời gian t là S2 Quãng đường tổng cộng là S = S1 + S2 Lưu ý: + Nếu t = T/2 thì S2 = 2A + Tính S2 cách định vị trí x1, x2 và vẽ vòng tròn mối quan hệ S + Tốc độ trung bình vật từ thời điểm t1 đến t2: vtb t2 t1 14 Bài toán tính quãng đường lớn và nhỏ vật khoảng thời gian < t < T/2 Lop12.net (2) - Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên cùng khoảng thời gian quãng đường càng lớn vật càng gần VTCB và càng nhỏ càng gần vị trí biên - Sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển đường tròn + Góc quét = t + Quãng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin S Max 2A sin + Quãng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos S Min A(1 cos ) M2 M1 M2 P A -A P2 O P x -A O A P x M1 + Trong trường hợp t > T/2 T T Tách t n t ' (trong đó n N * ;0 t ' ) 2 T Trong thời gian n quãng đường luôn là 2nA Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ tính trên Lưu ý: + Tốc độ trung bình lớn và nhỏ khoảng thời gian t: S S vtbMax Max và vtbMin Min với SMax; SMin tính trên t t 14 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hoà: * Tính * Tính A dựa vào phương trình độc lập * Tính dựa vào điều kiện đầu và vẽ vòng tròn (-π < ≤ π) 15 Các bước giải bài toán tính thời điểm vật qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n * Xác định M0 dựa vào pha ban đầu * Xác định M dựa vào x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) * Áp dụng công thức t (với M 0OM ) Lưu ý: Đề thường cho giá trị n nhỏ, còn n lớn thì tìm quy luật để suy nghiệm thứ n 16 Các bước giải bài toán tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t khoảng thời gian t Lop12.net (3) * Xác định góc quét khoảng thời gian t : .t * Từ vị trí ban đầu (OM1) quét bán kính góc lùi (tiến) góc , từ đó xác định M2 chiếu lên Ox xác định x II CON LẮC LÒ XO kT m m tậ lậ thuận vậi T2 m và 4 T 2 k k 4m k tậ lậ nghậch vậi T2 T2 m = m1 + m2 > T2 = (T1)2 + (T2)2 m = m1 - m2 > T2 = (T1)2 - (T2)2 1 * Ghép nối tiếp các lò xo cùng treo vật khối lượng thì: k k1 k2 2 T = T1 + T2 * Ghép song song các lò xo: k = k1 + k2 + … cùng treo vật khối lượng 1 thì: T T1 T2 Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động giới hạn đàn hồi 1 Cơ năng: W m A2 kA2 2 * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: l mg l T 2 g k * Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: mg sin l l T 2 k g sin + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A lCB = (lMin + lMax)/2 + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): - Thời gian lò xo nén lần là thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần là thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = A, Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần và giãn lần! Lực kéo hay lực hồi phục F = -kx = -m2x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Luôn hướng VTCB * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ Lực đàn hồi là lực đưa vật vị trí lò xo không biến dạng Lop12.net (4) Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng lò xo) * Với lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo và lực đàn hồi là (vì VTCB lò xo không biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt trên mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l FMin = k(l - A) = FKMin * Nếu A ≥ l FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo không biến dạng) Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) lắc khác (T T0) Hai lắc gọi là trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo cùng chiều TT0 Thời gian hai lần trùng phùng T T0 Nếu T > T0 = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0 = nT = (n+1)T0 với n N* III CON LẮC ĐƠN Con lắc dao động với li độ góc bé (<100- để coi D§§H) l gT tøc l tØ lÖ thuËn víi T2 nªn l = l1 + l2 -> T2 = (T1)2 + (T2)2 T 2 l g 4 s Lực hồi phục F mg sin mg mg m s l + Với lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng + Với lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng Phương trình dao động: s = S0cos(t + ) α = α0cos(t + ) với s = αl, S0 = α0l v = s’ = -S0sin(t + ) = -lα0sin(t + ) a = v’ = -2S0cos(t + ) = -2lα0cos(t + ) = -2s = -2αl Lưu ý: S0 đóng vai trò A còn s đóng vai trò x Hệ thức độc lập: a = -2s = -2αl v S02 s ( ) v2 02 gl Cụng thậc tớnh gần đúng sậ thay đổi chu kậ tổng quát cậa lậc đơn (chú ý là áp dụng cho thay đổi các yếu tố là nhỏ): Lop12.net (5) Cơ năng: W m S02 mg 1 S0 mgl 02 m 2l 2 02 l 2 Khi lắc đơn dao động với 0 Cơ W = mgl(1-cos0); Tốc độ v2 = 2gl(cosα – cosα0) Lực căng T = mg(3cosα – 2cosα0) Khi lắc đơn DĐĐH( << ) thì: T mg 1 02 T T 'T T l g' 1 1 T' T' T' l' g T t hcao hsau g l T' R 2R g 2L víi : R = 6400km, T T ' T , g g ' g , l l ' l Nếu bài toán cho thay đổi yếu tố nào thì dùng yếu tố đó để tính còn các yếu còn lại coi nh b»ng kh«ng T Sự sai lệch đồng hồ ngày đêm là : 86400 T' Khi lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi: Lực phụ không đổi ur thường r là: ur r * Lực quán tính: F ma , độ lớn F = ma ( F a ) ur ur ur ur * Lực điện trường: F qE , độ lớn F = qE (Nếu q > F E ; còn q < ur ur F E ) uur ur ur Khi đó: Pur' P F gọi là trọng lực hiệu dụng hay lực biểu kiến (có vai trò trọng lực P ) ur uur ur F g ' g gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến m l Chu kỳ dao động lắc đơn đó: T ' 2 g' Các ur trường hợp đặc biệt: * F có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng góc có: tan F + g ' g ( )2 m ur F * F có phương thẳng đứng thì g ' g m ur F + Nếu F hướng xuống thì g ' g m ur F g' g + Nếu F hướng lên thì m Lop12.net F P (6) IV TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ) Trong đó: A2 A12 A22 A1 A2 cos(2 1 ) A sin 1 A2 sin 2 tan với 1 ≤ ≤ 2 (nếu 1 ≤ 2 ) A1cos1 A2 cos2 * Nếu = 2kπ (x1, x2 cùng pha) AMax = A1 + A2 `* Nếu = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha) AMin = A1 - A2 A1 - A2 ≤ A ≤ A1 + A2 Thông thường ta gặp các trường hợp đặc biệt sau: + 1 =00 thì A =A1+A2 1 + 1 =900 thì A A12 A22 + 1 =1200 và A1=A2 thì A=A1=A2 + 1 =1800 thì A A1 A2 VI DAO ĐỘNG TẮT DẦN-DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC-CỘNG HƯỞNG Dao động tắt dần cầa lầc lò xo + Độ giảm sau chu kì công lực ma sát cản trở chu kì đó, nªn : A Fms k + Số dao động thùc hiÖn ®îc: N A A + Thời gian kể từ lúc bắt đầu dao động dừng hẳn: N T N 2 N 2 m k + Gọi S max là quãng đường kể từ lúc chuyển động dừng hẳn Cơ ban đầu tổng công lực ma sát trên toàn quãng đường đó, tức là: kA2 kA Fms S max S max 2 Fms Dao động tắt dần lắc đơn + Suy ra, độ giảm biên độ dài sau chu kì: S Fms2 m + Số dao động thực được: N S S + Thời gian kể từ lúc chuyển động dừng hẳn: N T N 2 l g + Gọi S max là quãng đường kể từ lúc chuyển động dừng hẳn Cơ ban đầu tổng công lực ma sát trên toàn quãng đường đó, tức là: m S 02 Fms S max S max ? Hiện tượng cộng hưởng xảy khi: f = f0 hay = 0 hay T = T0 Lop12.net (7) Với f, , T và f0, 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng và hệ dao động CHƯƠNG III: SÓNG CƠ I SÓNG CƠ HỌC d2 d1 = vT = v/f x Phương trình sóng O M1 M2 Tại điểm O: uO = Acos(t + ) Tại điểm M1 : uM1 = Acos(t + - 2 d1 ) Tại điểm M2 : uM2 = Acos(t + + 2 d ) Độ lệch pha hai điểm trên cùng phương truyền cách khoảng d là : 2 d Trong tượng truyền sóng trên sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động dây là 2f II SÓNG DỪNG Một số chú ý * Đầu cố định âm thoa là nút sóng * Đầu tự là bụng sóng * 2điểm đối xứng với qua nút sóng luôn dao động ngược pha * 2điểm đối xứng với qua bụng sóng luôn dao động cùng pha * Các điểm trên dây dao động với biên độ không đổi lượng không truyền * Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) là nửa chu kỳ Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: * Hai đầu là nút sóng: l k (k N * ) Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + * Một đầu là nút sóng còn đầu là bụng sóng: l (2k 1) (k N ) Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + III GIAO THOA SÓNG Phương trình sóng nguồn (cách khoảng l) u1 Acos(2 ft 1 ) ; u2 Acos(2 ft 2 ) Phương trình điểm M cách hai nguồn d1, d2 d d 1 2 d d uM Acos cos 2 ft * Số cực đại: l k l 2 2 (k Z) Lop12.net (8) * Số cực tiểu: l k l 2 2 (k Z) Hai nguồn dao động cùng pha ( 1 2 ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = k (kZ) l l Số đường số điểm (không tính hai nguồn): k * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1) Số đường số điểm (không tính hai nguồn): l k l 2 Hai nguồn dao động ngược pha:( 1 2 ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1) (kZ) 2 Số đường số điểm (không tính hai nguồn): l l k * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = k (kZ) l l Số đường số điểm (không tính hai nguồn): k Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động hai điểm M, N cách hai nguồn là d1M, d2M, d1N, d2N Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N và giả sử dM < dN + Hai nguồn dao động cùng pha: Cực đại: dM < k < dN Cực tiểu: dM < (k+0,5) < dN + Hai nguồn dao động ngược pha: Cực đại:dM < (k+0,5) < dN Cực tiểu: dM < k < dN Số giá trị nguyên k thoả mãn các biểu thức trên là số đường cần tìm IV SÓNG ÂM Cường độ âm: I= W = P tS S Với W (J), P (W) là lượng, công suất phát âm nguồn S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S=4πR2) Mức cường độ âm L( B ) lg I I0 Hoặc L(dB) 10.lg I I0 10-12 W/m2 Với I0 = f = 1000Hz: cường độ âm chuẩn * Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định hai đầu là nút sóng) f k v ( k N*) 2l v 2l k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1)… Ứng với k = âm phát âm có tần số f1 Lop12.net (9) * Tần số ống sáo phát (một đầu bịt kín, đầu để hở đầu là nút sóng, đầu là bụng sóng) f (2k 1) v ( k N) 4l v 4l k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)… Ứng với k = âm phát âm có tần số f1 CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Dao động điện từ * Điện tích tức thời q = q0cos(t + ) * Hiệu điện (điện áp) tức thời u q q0 cos(t ) U cos(t ) C C * Dòng điện tức thời i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t + + ) ; I q0 q0 U q0 I LI I L C C C LC LC * Năng lượng điện trường: Wđ Cu qu q 2 2C q Wđ cos (t ) 2C q2 * Năng lượng từ trường: Wt Li sin (t ) 2C Với * Năng lượng điện từ: W=Wđ Wt q2 1 W CU 02 q0U LI 02 2 2C Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 + Mạch dao động có điện trở R thì dao động tắt dần Để trì dao động cần 2C 2U 02 U 02 RC cung cấp cho mạch lượng có công suất: P I R R 2L Sóng điện từ Vận tốc lan truyền không gian v = c = 3.108m/s Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát thu tần số riêng mạch v Bước sóng sóng điện từ 2 v LC f Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin LMax và C biến đổi từ CMin CMax thì bước sóng sóng điện từ phát (hoặc thu) Min tương ứng với LMin và CMin Max tương ứng với LMax và CMax BÀI TẬP Lop12.net (10) Cho mạch dao động với L cố định Mắc L với C1 tần số dao động là f1, mắc L với C2 tần số là f2 + Khi mắc nối tiếp C1 với C2 mắc với L ta tần số f thỏa : f f12 f 22 + Khi mắc song song C1 với C2 mắc với L ta tần số f thỏa : 1 2 2 f f1 f2 CHƯƠNG V: ĐIỆN XOAY CHIỀU Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời: u = U0cos(t + u) và i = I0cos(t + i) Với = u – i là độ lệch pha u so với i, có 2 Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i) * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu pha ban đầu i = i = thì giây đầu tiên đổi chiều 2f-1 lần 2 Dòng điện xoay chiều đoạn mạch R,L,C * Đoạn mạch có điện trở R: uR cùng pha với i, ( = u – i = 0) I0 I U R và U0 R U R * Đoạn mạch có cuộn cảm L: uL nhanh pha i là /2, ( = u – i = /2) U U và I với ZL = L là cảm kháng I Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi qua và có I ZL ZL Lưu ý: Cuộn cảm L cho dòng điện không đổi qua hoàn toàn (không cản trở) * Đoạn mạch có tụ điện C: uC chậm pha i là /2, ( = u – i = -/2) I U và ZC I0 U với là dung kháng ZC C ZC Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi qua (cản trở hoàn toàn) * Đoạn mạch RLC không phân nhánh Z R ( Z L Z C ) U U R2 (U L U C ) U U 02R (U L U 0C ) tan Z L ZC Z ZC R với ;sin L ; cos R Z Z 2 + Khi ZL > ZC thì u nhanh pha i + Khi ZL < ZC thì u chậm pha i + Khi ZL = ZC thì u cùng pha với i Lúc đó I Max = U gọi là tượng cộng hưởng dòng điện R Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch RLC: * Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + u+i) * Công suất trung bình: P = UIcos = I2R Lop12.net (11) Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều pha có p cặp cực, rôto quay với vận tốc n vòng/giây phát ra: f = pn Hz Từ thông gửi qua khung dây máy phát điện : = NBScos(t +) = 0cos(t + ) Với 0 = NBS là từ thông cực đại gửi qua N vòng dây, B là cảm ứng từ từ trường, S là diện tích vòng dây, = 2f Suất điện động khung dây: e = NSBcos(t + - ) = E cos(t + - ) 2 Với E0 = NSB là suất điện động cực đại Dòng điện xoay chiều pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên 2 độ độ lệch pha đôi là e1 E0 cos(t ) i1 I cos(t ) 2 2 e2 E0 cos(t ) i2 I cos(t ) (tải đối xứng) 3 2 2 e3 E0 cos(t ) i3 I cos(t ) Máy phát mắc hình sao: Ud = Up Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = Ip Công thức máy biến áp lý tưởng: U1 E1 I N1 U2 E2 I1 N2 10 Công suất hao phí quá trình truyền tải điện năng: Pđi P R U cos R l là điện trở tổng cộng dây tải điện (lưu ý: dẫn điện dây) S Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = IR Pđê n Pđi P Hiệu suất tải điện: H Pđi Pđi Đoạn mạch RLC có R thay đổi: * Khi R=ZL-ZC thì PMax U2 U2 Z L ZC 2R * Khi R=R1 R=R2 thì P có cùng giá trị Ta có R1, R2 th.mãn phương trình bậc PR U R PZ L Z C 2 R1 R2 U2 ; R1 R2 ( Z L Z C ) P Lop12.net (12) Và R R1 R2 thì PMax U2 R1 R2 Đoạn mạch RLC có L thay đổi: * Khi ZL=ZC thì IMax URmax; PMax còn ULCMin U R Z C2 R Z C2 * Khi Z L thì U LMax và R ZC 2 2 2 U LM ax U U R U C ; U LMax U CU LMax U * Với Z L1Z L L L1 thì U có cùng giá trị thì U L Lmax Z L L L Z L1 Z L 2 Z C R Z C2 2UR * Khi Z L thì U RLMax 2 R Z C2 Z C 10 Đoạn mạch RLC có C thay đổi: * Khi ZL=ZC thì IMax URmax; PMax còn ULCMin 2 2 *Khi Z C R Z L thì U CMax U R Z L và ZL R 2 2 2 U CM ax U U R U L ; U CMax U LU CMax U *Với C C1 C C * Khi Z C thì UC có cùng giá trị thì UCmax Z C Z C1 Z C Z C1 Z C Z L R Z L2 2UR thì U RCMax 2 R Z L2 Z L 11 Mạch RLC có thay đổi: * Khi thì IMax URmax; PMax còn ULCMin LC 2U L 1 * Khi thì U LMax C L R2 R LC R 2C C 2U L L R2 thì U CMax L C R LC R 2C * Với = 1 = 2 thì I P UR có cùng giá trị thì IMax PMax URMax 12 tần số f f1 f * Khi 12 Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với có UAB = UAM + UMB uAB; uAM và uMB cùng pha tanuAB = tanuAM = tanuMB CHƯƠNG VI: SÓNG ÁNH SÁNG Hiện tượng tán sắc ánh sáng * Đ/n: Là tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trường suốt * Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc Lop12.net (13) Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu Bước sóng ánh sáng đơn sắc v , truyền chân không 0 c f f * Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất, màu tím là lớn * Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Bước sóng ánh sáng trắng: 0,38 m 0,76 m Hiện tượng giao thoa ánh sáng (chỉ xét giao thoa ánh sáng thí nghiệm Iâng) * Đ/n: Là tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp không gian đó xuất vạch sáng và vạch tối xen kẽ Các vạch sáng (vân sáng) và các vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa * Hiệu đường ánh sáng (hiệu quang trình) : d d d1 ax D * Khoảng vân i là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp:: i * Vị trí (toạ độ) vân sáng: xs=ki ( k Z ) k = 0: Vân sáng trung tâm k = 1: Vân sáng bậc (thứ) 1… D a * Vị trí (toạ độ) vân tối: xt=ki+ i ( k Z ) k = 0, k = -1: Vân tối thứ (bậc) k = 1, k = -2: Vân tối thứ (bậc) hai… * Nếu thí nghiệm tiến hành môi trường suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân giảm n lần : ' ; i' i n n * Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S1S2 thì hệ vân di chuyển ngược chiều và khoảng vân i không đổi D d Độ dời hệ vân là: x0 = D1 Trong đó: D là khoảng cách từ khe tới màn D1 là khoảng cách từ nguồn sáng tới khe d là độ dịch chuyển nguồn sáng * Khi trên đường truyền ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) đặt mỏng dày e, (n - 1)eD chiết suất n thì hệ vân dịch chuyển phía S1 (hoặc S2) đoạn: x0 = a * Xác định số vân sáng, vân tối vùng giao thoa (trường giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm) + Số vân sáng (là số lẻ): N S 2 L 2i L 1 + Số vân tối (là số chẵn): N t 2i * Xác định số vân sáng, vân tối hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2) Lop12.net (14) + Vân sáng: x1 < ki < x2 + Vân tối: x1 < (k+0,5)i < x2 Số giá trị k Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu * Xác định khoảng vân i khoảng có bề rộng L Biết khoảng L có n vân sáng + Nếu đầu là hai vân sáng thì: i = L n- L n + Nếu đầu là vân sáng còn đầu là vân tối thì: i = + Nếu đầu là hai vân tối thì: i = L n - 0,5 * Sự trùng các xạ 1, 2 (khoảng vân tương ứng là i1, i2 ) + Trùng vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = k11 = k22 = + Trùng vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = (k1 + 0,5)1 = (k2 + 0,5)2 = Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng tất các vân sáng các xạ * Trong tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38m 0,76m) - Bề rộng quang phổ bậc k: k k iđ it - Xác định số vân sáng, số vân tối và các xạ tương ứng vị trí xác định (đã biết x) ax 0,76 các giá trị k k D + Vân tối: 0,38 ax 0,76 các giá trị k k 0.5 D + Vân sáng: 0,38 CHƯƠNG VII: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Năng lượng lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) hf hc Trong đó : h = 6,625.10-34 Js là số Plăng c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng chân không Tia Rơnghen (tia X) Bước sóng nhỏ tia Rơnghen min hc Eđ Trong đó Eđ = 2 mv mv là động electron đập vào đối catốt (đối âm = eU+ 2 cực) U là hiệu điện anốt và catốt v là vận tốc electron đập vào đối catốt v0 là vận tốc electron rời catốt (thường v0 = 0) m = 9,1.10-31 kg là khối lượng electron Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanh : hf hc A mv02max Lop12.net (15) Trong đó A hc là công thoát kim loại dùng làm catốt 0 0 là giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt * Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện hãm: eU h = mv02Max Lưu ý: Trong số bài toán người ta lấy Uh > thì đó là độ lớn * Xét vật cô lập điện, có điện cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động điện trường cản có cường độ E tính theo công thức: e VMax = mv0 Max = e Ed Max * Với U là hiệu điện anốt và catốt, vA là tốc độ cực đại electron đập vào anốt, vK = v0Max là tốc độ ban đầu cực đại electron rời catốt thì: 1 e U = mv A2 - mvK2 2 n * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện) H = n0 Với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt cùng khoảng thời gian t n Công suất nguồn xạ: p t Cường độ dòng quang điện bão hoà: I bh = q ne = t t H I bh pe * Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B : mv R ( v, B ) e B sin Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ thì tính các đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … tính ứng với xạ có Min (hoặc fMax) Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô * Tiên đề Bo Ecao Ethâp * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) * Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: 13, En = (eV ) Với n N* n2 Năng lượng ion hóa là lượng tối thiểu để đưa e từ quỹ đạo K xa vô cùng (làm ion hóa nguyên tử Hiđrô): Eion=13,6eV Lop12.net (16) P O N n=6 n=5 n=4 M n=3 Pasen L n=2 H H H H Banme n=1 K Laiman * Sơ đồ mức lượng - Dãy Laiman: Nằm vùng tử ngoại:Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo K Lưu ý: Vạch dài LK e chuyển từ L K Vạch ngắn K e chuyển từ K - Dãy Banme: Một phần nằm vùng tử ngoại, phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo L Vùng ánh sáng nhìn thấy có vạch: Vạch đỏ H ứng với e: M L Vạch lam H ứng với e: N L Vạch chàm H ứng với e: O L Vạch tím H ứng với e: P L Lưu ý: Vạch dài ML (Vạch đỏ H ) Vạch ngắn L e chuyển từ L - Dãy Pasen: Nằm vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài NM e chuyển từ N M Vạch ngắn M e chuyển từ M Mối liên hệ các bước sóng và tần số các vạch quang phổ nguyên từ hiđrô: 13 12 23 23 12 13 CHƯƠNG IX VẬT LÝ HẠT NHÂN Hiện tượng phóng xạ * Số n.tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t N Nt0 N e t 2T Lop12.net (17) * Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành và số hạt ( e- e+) tạo thành: N N N * Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: m mt0 m0 e t 2T Trong đó : ln gọi là số phóng xạ T và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ * Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t : m m0 m m * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: t e t m0 2T m t e t Phần trăm chất phóng xạ còn lại: m0 2T * Liên hệ khối lượng và số nguyên tử : N m N A A NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô (số hạt mol) * Độ phóng xạ H:Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã giây : H Ht0 H e t ; H N 2T H0 = N0 là độ phóng xạ ban đầu Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây Curi (Ci); Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết * Hệ thức Anhxtanh khối lượng và lượng Vật có khối lượng m thì có lượng nghỉ E = m.c2 Với c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng chân không * Độ hụt khối hạt nhân ZA X : m = m0 – m Với: m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn là khối lượng các nuclôn m là khối lượng hạt nhân X * Năng lượng liên kết : E = m.c2 = (m0-m)c2 E * Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho nuclôn): A Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững Phản ứng hạt nhân * Phương trình phản ứng: ZA11 X ZA22 X ZA33 X ZA44 X Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp nuclôn, e, phôtôn Trường hợp đặc biệt là phóng xạ: X1 X2 + X3 X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt * Các định luật bảo toàn + Bảo toàn số nuclôn (số khối): A + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Lop12.net (18) Hai định luật này dùng để viết phương trình phản ứng hạt nhân + Bảo toàn lượng Q mt ms c ms mt c Es Et Q>0 phản ứng tỏa lượng; Q<0 phản ứng thu lượng Ngoài : Q Wđs Wđt + Bảo toàn động lượng: p p t s (với p mv ) Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng - Mối quan hệ động lượng pX và động KX hạt X là: p X2 = 2mX K X Các số và đơn vị thường sử dụng * Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1 * Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J * Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2 * Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C * Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u * Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u * Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u CHƯƠNG X TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ HẠT SƠ CẤP - Hạt sơ cấp là hạt có kích thước và khối lượng nhỏ hạt nhân nguyên tử Ñaëc tröng chính cuûa caùc haït sô caáp laø: + Khối lượng nghỉ m0 hạt lượng nghỉ E0 = m0c2 + Số lượng tử điện tích q hạt sơ cấp có thể là +1, -1, (tính theo điện tích nguyên toá e) + Số lượng spin s là đại lượng đặc trưng cho chuyển động nội hạt sơ cấp + Thời gian sống trung bình Chỉ có hạt sơ cấp không phân rã thành các hạt khác, đó là prôtôn, êlectron, phôtôn, nơtrinô; còn lại là các hạt không bền có thời gian sống ngắn, cỡ từ 10-24s đến 10-6s, trừ nơtron có thời gian sống là 932s + Phần lớn các hạt sơ cấp tạo thành cặp: hạt và phản hạt Phản hạt có cùng khối lượng nghỉ, cùng spin, điện tích có cùng độ lớn trái dấu - Các hạt sơ cấp phân thành loại: phôtôn, leptôn, mêzôn và barion Mêzôn và barion gọi chung là hađrôn Có loại tương tác hạt sơ cấp là: tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ, tương tác yếu, tương tác mạnh - Tất các hađrôn có cấu tạo từ hạt quac Có loại quac là u, d, s, c, b và t Lop12.net (19) e 2e , 3 Các barion là tổ hợp ba quac Quan niệm các hạt thực là sơ cấp gồm các quac, các leptôn và các hạt truyeàn töông taùc laø gluoân, phoâtoân, W , Z0 vaø gravitoân Ñieän tích caùc haït quac laø HỆ MẶT TRỜI - Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời trung tâm hệ; hành tinh lớn và các vệ tinh nó gồm Thuỷ tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hoả tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh Các hành tinh này chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng chiều và gần cùng mặt phẳng Mặt Trời và các hành tinh còn tự quay quanh mình noù Khối lượng Mặt Trời 1,99.1030kg, gấp 333000 lần khối lượng Trái Đất Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời xấp xỉ 150 triệu km, đơn vị thiên văn - Mặt Trời gồm quang cầu và khí Mặt Trời Mặt Trời luôn xạ lượng xung quanh Hằng số Mặt Trời là H= 1360W/m2 Công suất xạ lượng Mặt Trời là P = 3,9.1026W Nguồn lượng Mặt Trời chính là các phản ứng nhiệt hạch Ở thời kì hoạt động Mặt Trời, trên Mặt Trời xuất các vết đen, bùng sáng nhiều lúc bình thường - Trái Đất có dạng cầu có bán kính xích đạo 6378km, có khối lượng là 5,98.1024kg Mặt Trăng là vệ tinh Trái Đất có bán kính 1738km và khối lượng là 7,35.1022kg Gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng là 1,63m/s2 SAO THIÊN HÀ - Sao là khối khí nóng sáng giống Mặt Trời xa Trái Đất Đa số trạng thái ổn định Ngoài có số đặc biệt biến quang, mới, nôtron Khi nhiên liệu cạn kiệt, trở thành lùn, nơtron lỗ đen - Thiên hà là hệ thống gồmnhiều loại và tinh vân Ba loại thiên hà chính là thiên hà xoắn ốc, thiên hà elip, và thiên hà không định hình Thiên Hà chúng ta là thiên hà xoắn ốc có đường kính khoảng 100 ngàn năm ánh sáng, dày khoảng 330 năm ánh sáng, khối lượng 150 tỉ lần khối lượng Mặt Trời Hệ Mặt Trời nằm rìa Thiên Hà, cách trung tâm khoảng 30 000 năm ánh sáng và quay với tốc độ khoảng 250km/s THUYẾT BIG BANG Theo Thuyết Big Bang, vũ trụ tạo vụ nổ “cực lớn, mạnh” cách đây khoảng 14 tỉ năm, dãn nở và loãng dần Hai tượng thiên văn quan trọng là vũ trụ dãn nở và xạ “nền” vũ trụ là minh chứng thuyết Big Bang Lop12.net (20)