SOTAYVATLY12

Chó ý: Sãng ngang chØ truyÒn ®−îc trong chÊt r¾n vµ trªn bÒ mÆt chÊt láng.. B−íc sãng còng lµ qu·ng ®−êng mµ sãng truyÒn ®−îc trong mét chu kú..[r]

Nguyễn Quang Đông

Sæ tay

vËt lý 12

dµnh cho häc sinh

ơn thi tốt nghiệp THPT luyện thi đại học

1

Môc lôc

Trang

Cấu trúc đề thi TNTHPT TSĐH 2

H−íng dÉn chuÈn bị thi thi trắc nghiệm môn vật lý

3

CHƯƠNG I: dao động 5

CHƯƠNG II: sóng học sóng âm 17

CHƯƠNG III: dòng điện xoay chiều 21

CHƯƠNG IV: dao động sóng điện từ 28

CHƯƠNG V: sóng ánh sáng 31

CHƯƠNG VI: lợng tử ánh sáng 35

CHƯƠNG VII: vật lý hạt nhân 39

CHNG VIII: từ vi mô đến vĩ mô 45

2

CẤU TRÚC ĐỀ THI TS ĐH, CĐ CẤU TRÚC ĐỀ THI TN THPT I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [40 câu]

Nội dung Số câu

Dao động

Sóng

Dịng điện xoay chiều

Dao động sóng điện từ

Sóng ánh sáng

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

6

II PHẦN RIÊNG [10 câu]

Thí sinh chỉđược chọn một hai phần (phần A hoặc B)

A Theo chương trình Chuẩn [10 câu]

Chủđề Số câu

Dao động

Sóng sóng âm

Dịng điện xoay chiều

Dao động sóng điện từ

6

Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

4

B Theo chương trình Nâng cao [10 câu]

Chủđề Số câu Động lực học vật rắn 4

Dao động

Sóng

Dao động sóng điện từ

Dịng điện xoay chiều

Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng

Sơ lược thuyết tương đối hẹp

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

6

I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [32 câu] Nội dung Số câu

Dao động

Sóng

Dòng điện xoay chiều

Dao động sóng điện từ

Sóng ánh sáng

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

5

II PHẦN RIÊNG [8 câu]:

Thí sinh chỉđược chọn một hai phần (phần A hoặc B)

A Theo chương trình Chuẩn [8 câu]

Chủđề Số câu

Dao động

Sóng sóng âm

Dịng điện xoay chiều

Dao động sóng điện từ

4

Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

4

B Theo chương trình Nâng cao [8 câu]

Chủđề Số câu Động lực học vật rắn 4

Dao động

Sóng

Dao động sóng điện từ

Dịng điện xoay chiều

Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng

Sơ lược thuyết tương đối hẹp

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mơ

3

H−íng dÉn chuẩn bị thi thi trắc nghiệm môn vật lý

I Chuẩn bị kiến thức quan trọng

Có thể nói hình thức thi trắc nghiệm khách quan, phần chuẩn bị kiến thức quan trọng nhất, nói khâu định: “Có kiến thức có tất cả”, cịn việc làm quen với hình thức trắc nghiệm đơn giản Học sinh nên dùng 99% thời gian cho chuẩn bị kiến thức cần 1% làm quen với hỡnh thc thi trc nghim

1. Câu trắc nghiêm đợc sử dụng loại câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn, loại câu trắc nghiêm gồm phần:

Phần mở đầu (câu dẫn): Nêu nội dung vấn đề câu hỏi phải trả lời

Phần thông tin: Nêu câu trả lời để giải vấn đề Trong ph−ơng án này, có ph−ơng án đúng, học sinh phải đ−ợc ph−ơng án

Trong năm gần sử dụng loại câu trắc nghiệm có lựa chọn: A, B, C D có ph−ơng án Các ph−ơng án khác đ−ợc đ−a vào có tác dụng “gây nhiễu” i vi thớ sinh

2. Nội dung câu trắc nghiệm lý thuyết toán

3. Đề thi gồm nhiều câu, rải khắp ch−ơng trình Vật lý lớp 12, khơng có trọng tâm, cần học tồn nội dung ch−ơng trình mơn học (Theo h−ớng dẫn ôn tập Bộ giáo dục đào tạo), không đ−ợc bỏ qua nội dung nào, tránh đốn “tủ”, học “tủ” Tuy nhiên khơng phải học thuộc lịng tồn lý thuyết, thuộc câu chữ nh− việc thi tự luận tr−ớc Học để thi trắc nghiệm phải hiểu kĩ nội dung kiến thức bản, ghi nhớ định luật, định nghĩa, ngun lý, cơng thức, tính chất, ứng dụng Phải nắm vững kĩ giải dạng tập sách giáo khoa v sỏch bi

4 Một số loại câu trắc nghiệm môn vật lý thờng gặp:

a Câu lý thuyết yêu cầu nhận biết

Đây câu trắc nghiệm yêu cầu thí sinh nhận ra công thức, định nghĩa, định luật, tính chất, ứng dụng hc

Ví dụ (Đề TSĐH 2010): Êlectron hạt sơ cấp thuộc loại:

A hipêron B nuclôn C mêzôn D leptôn

PP: Đối với câu trắc nghiệm loại này, sau đọc xong phần dẫn thí sinh cần đọc tất ph−ơng án phần lựa chọn để nhận ph−ơng án

Từ ví dụ cho thấy để chuẩn bị thi trắc nghiệm phải học thuộc nhớ kiến thức b Câu lý thuyết yêu cầu phải hiểu vận dụng đ−ợc kiến thức vào tình mới:

Đây câu trắc nghiệm địi hỏi thí sinh không nhớ kiến thức mà phải hiểu vận dụng đ−ợc kiến thức vào tình cụ thể

Ví dụ (Đề TSĐH 2009): Một mạch dao động điện từ LC lí t−ởng gồm cuộn cảm độ tự cảm L tụ điện có điện dung thay đổi đ−ợc từ C1 đến C2 Mạch dao động có chu kì dao động riêng thay đổi đ−ợc

A từ 4π LC1đến 4π LC2 B từ 2π LC1đến 2π LC2 C từ LC1 đến LC2 D từ LC1 đến LC2

Khi tìm lời giải, nhớ cơng thức tính chu kì dao động mạch dao động T = 2π LC ch−a đủ, phải hiểu đ−ợc mối quan hệ định l−ợng đại l−ợng có mặt cơng thức tìm đ−ợc ph−ơng án

PP: Với loại câu này, có u cầu tính tốn đơn giản nh− ví dụ sau đọc xong phần dẫn, không nên đọc phần lựa chọn mà nên thực phép tính để tìm ph−ơng án trả lời, sau so sánh ph−ơng án với ph−ơng án phần lựa chọn câu trắc nghiệm để định ph−ơng án cn chn

c Bài toán:

Khỏc vi toán đề tự luận, câu trắc nghiệm th−ờng toán cần từ dùng đến phép tính, cơng thức tìm đáp số

Ví dụ (Đề TSĐH 2009): Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ vật nhỏ dao động điều hòa theo ph−ơng ngang với tần số góc 10 rad/s Biết động (mốc vị trí cân vật) vận tốc vật có độ lớn 0,6 m/s Biên độ dao động lắc

A cm B 2cm C 12 cm D 12 2cm

PP: Với loại câu trắc nghiệm sau đọc xong phần dẫn, đọc phần lựa chọn có đáp số sai “hấp dẫn” thí sinh, làm ảnh h−ởng đến cách giải nh− cách tính tốn thí sinh dẫn đến làm sai câu trắc nghiệm Do nên tiến hành theo quy trình sau:

4 - Giải tốn để tìm đáp số

- So sánh đáp số tìm đ−ợc với đáp số có phần lựa chọn - Chọn ph−ơng án

II Hớng dẫn làm kiểm tra, thi phơng pháp trắc nghiệm nêu số điểm cách làm trắc nghiệm môn vật lý:

1. Cần chuẩn bị bút chì, bút mực (bi), gọt bút chì, tẩy, máy tính đồng hồ để theo dõi làm Nên dùng loại bút chì mềm (2B đến 6B), khơng nên gọt đầu bút chì nhọn, đầu bút chì nên để dẹt, phẳng để nhanh chóng tơ đen trả lời Khi tơ đen chọn, cần cầm bút chì thẳng đứng để tơ đ−ợc nhanh Nên có vài bút chì gọt sẵn để dự trữ làm

2. Đừng nghĩ đến việc mang “tài liệu” vào phịng thi trơng chờ vào giúp đỡ thí sinh khác phịng thi, đề có hình thức khác dài, câu có phút để trả lời nên phải tận dụng toàn thời gian làm kịp

3. Khi nhận đề, cần kiểm tra xem: đề thi có đủ số câu trắc nghiệm nh− ghi đề khơng, nội dung đề có đ−ợc in rõ ràng khơng(Có từ thiếu chữ, nét khơng ) Tất trang có mã đề khơng

4. Khi làm câu trắc nghiệm, thí sinh cần đọc kĩ nội dung câu trắc nghiệm, phải đọc hết trọn vẹn câu trắc nghiệm, phần dẫn lựa chọn A, B, C, D để lựa chọn ph−ơng án dùng bút chì tơ kín t−ơng ứng với chữ A B, C, D phiếu trả lời trắc nghiệm

5. Làm đ−ợc câu trắc nghiệm thí sinh nên dùng bút chì tơ trả lời phiếu trả lời trắc nghiệm, t−ơng ứng với câu trắc nghiệm Tránh làm tồn câu đề giấy nháp đề thi tơ vào phiếu trả lời, dễ bị thiếu thời gian, tô vội vàng dẫn đến nhầm lẫn! Tránh việc tô ô trở lên cho câu trắc ngiệm tr−ờng hợp câu khơng đ−ợc chấm khơng có điểm

6. Thời gian thử thách làm trắc nghiệm Thí sinh phải khẩn tr−ơng, tiết kiệm thời gian, phải tập trung cao, vận dụng kiến thức, kĩ để nhanh chóng định câu trả lời

7. Nên để phiếu trả lời trắc nghiệm phía tay cầm bút (th−ờng bên phải), đề thi trắc nghiệm phía (bên trái), tay trái giữ vị trí câu trắc nghiệm làm, tay phải dị tìm số câu trả lời t−ơng ứng phiếu trả lời trắc nghiệm có ph−ơng án tơ vào ô trả lời đ−ợc lựa chọn (tránh tô nhầm sang dòng câu khác)

8. Nên bắt đầu làm từ câu trắc nghiệm số Lần l−ợt “l−ớt qua” nhanh, định làm câu cảm thấy dễ chắn, đồng thời đánh dấu đề thi câu ch−a làm đ−ợc Lần l−ợt thực đến câu trắc nghiệm cuối đề Sau quay trở lại giải câu tạm thời bỏ qua Khi thực vòng hai khẩn tr−ơng: nên làm câu t−ơng đối dễ hơn, lần bỏ qua câu khó để giải đợt thứ ba, thời gian Không nên dành nhiều thời gian cho câu đó, ch−a giải đ−ợc nên chuyển sang câu khác, tránh để xảy tình trạng “mắc” câu mà bỏ qua hội giành điểm câu hỏi khác khả phía sau

9. Khi làm câu trắc nghiệm, phải đánh giá để loại bỏ ph−ơng án sai tập trung cân nhắc ph−ơng án cịn lại ph−ơng án Thơng th−ờng ph−ơng án nhiễu có ph−ơng án dễ nhầm với ph−ơng án khó phân biệt Do cần loại hai ph−ơng án sai dễ nhận thấy, phải lựa chọn hai ph−ơng án xác suất cao (tăng từ 25% lên 50%) Cần ý có câu hỏi phần tập, có câu khơng thiết phải tính tốn đ−ợc ph−ơng án tỉnh táo loại ph−ơng án sai

10. Cố gắng trả lời tất câu trắc ngiệm đề thi để có hội giành điểm cao nhất; không nên để trống câu không trả lời

11. Để tránh sơ suất làm môn Vật lý, không sa vào “bẫy” ph−ơng án nhiễu chọn đ−ợc câu cần chọn, cần l−u ý:

- Đọc thật kĩ, khơng bỏ sót từ phần dẫn để nắm thật nội dung mà đề thi yêu cầu trả lời

- Khi đọc phần dẫn cần đặc biệt ý từ phủ định nh− “không”, “không đúng”, “sai”

- Đọc ph−ơng án lựa chọn, không bỏ ph−ơng án Hết sức tránh tình trạng vừa đọc xong ph−ơng án thí sinh cảm thấy dừng khơng đọc tiếp ph−ơng án cịn lại

Với hình thức thi trắc nghiệm, học sinh nên tự viết lại thống kê, bổ sung thêm công thức dạng tóm tắt riêng mình, cho dễ học, dễ nhớ, nhanh xác, cần thờng xuyên ôn tập, rèn luyện t phán đoán, loại trừ

5

CHƯƠNG I: DAO Động c¬

I loại dao động

1 Dao động: chuyển động lặp lặp lại quanh vị trí cân (Th−ờng vị trí vật đứng yên)

2 Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động vật đ−ợc lặp lại nh− cũ sau khoảng thời gian (gọi chu kỳ)

3 Dao động điều hoà:

a. Định nghĩa: Dao động điều hoà dao động li độ vật hàm cos (hoặc sin) thời gian

- Phơng trình: x = Acos(t + )

Trong đó:

+ x : Li độ dao động, toạ độ vật thời điểm t xét Giá trị: − ≤ ≤A x A Đơn vị: cm, m, mm

+ A: Biên độ dao động, li độ cực đại, số d−ơng Biên độ A phụ thuộc kích thích ban đầu + ω: Tần số góc dao động (rad/s), số d−ơng ω phụ thuộc đặc tính hệ dao động Biết ω ta tính đ−ợc chu kỳ T tần số f:

ω

- Chu kì T: Là khoảng thời gian ngắn để vật trở lại trạng thái nh− cũ (vị trí cũ theo h−ớng cũ), thời gian để vật thực đ−ợc dao động toàn phần

T = 2ωπ = t

n (n số dao động toàn phần vật thực thời gian t) Đơn vị chu kì giây (s)

- Tần số f: Là số dao động toàn phần thực đ−ợc giây Đơn vị Héc (Hz) f = = ω

T 2π

+ (ωt + ϕ) : Pha dao động thời điểm t xét Pha dao động d−ơng, âm Nó cho phép xác định trạng thái dao động thời điểm t Đơn vị: Rad

+ ϕ: Pha ban đầu dao động Là pha dao động thời điểm t = ϕ số d−ơng, âm Dùng để xác định trạng thái ban đầu dao động ϕ phụ thuộc việc chọn mốc thời gian

Chú ý: Dao động điều hoà tr−ờng hợp riêng dao động tuần hồn, dao động tuần hồn khơng điều hồ

b.Vận tốc vật dao động điều hoà:

v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +π/2) (2)

=> |v|max = ωA ë VTCB |v|min = vị trí biên

=> So sánh (1) (2) thấy v biến đổi điều hồ với tần số góc ω nh−ng ln nhanh pha π

so với x rút hệ thức độc lập thời gian:

ω2A = 2 ω2x + v2

Chú ý: chiều với chiều chuyển động, vật chuyển động theo chiều d−ơng v > 0, theo chiều âm v <

v

c Gia tốc vật dao động điều hoà:

6 => |a|max = ω2A ë vÞ trÝ biªn, |a|

min = ë VTCB

=> hớng vị trí cân a

=> So sánh (1) (2) (3) thấy a, v x biến đổi tần số góc, chu kỳ tần số Về pha: a nhanh pha π so với x (tức ng−ợc pha x), a nhanh pha

2 π

so víi v

Từ (2) (3) có hệ thức độc lập thời gian a v: ω4A = a + v2 2ω2 d Cơ (năng l−ợng) vật dao động điều hoà:

Gåm: + Động năng: W 2 2sin (2 ) Wsin (2 )

2mv 2mω A ω ϕt ω ϕt

= = + = +

+ Thế năng: W 2 2 2( ) W

2

t = m xω = mω A cos ω ϕt+ = cos ( t+ )

=> Cơ năng:W W W 2

t mω A

= + = = (W®)max = (Wt)max = const

Chú ý: Dao động điều hồ có tần số góc ω, tần số f, chu kỳ T cách hạ bậc ta suy động biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kỳ T/2 Nếu chọ gốc VTCB động cực đại (ở VTCB) cực đại (ở vị trí biên)

- Khoảng thời gian hai lần liên tiếp động T/4

- Động trung bình thời gian nT/2 ( n∈N*, T chu kỳ dao động) là:

2

W

2 =4mω A

e Tổng hợp dao động điều hoà:

* Độ lệch pha hai dao động tần số:

x1 = A1sin(ωt + ϕ1) x2 = A2sin(ωt + ϕ2) + Độ lệch pha dao động x1 so với x2: ∆ϕ = ϕ1 - ϕ2

NÕu ∆ϕ > ⇔ϕ1 > ϕ2 th× x1 nhanh pha h¬n x2

NÕu ∆ϕ < ⇔ϕ1 < x1 chậm pha x2

+ Các giá trị đặc biệt độ lệch pha:

∆ϕ = 2kπ với k ∈ Z : hai dao động pha ∆ϕ = (2k+1)π với k ∈ Z : hai dao động ng−ợc pha ∆ϕ = (2k + 1)

2

π

với k ∈ Z : hai dao động vuông pha * Tổng hợp hai dao động điều hoà ph−ơng tần số: x1 = A1cos(ωt + ϕ1) x2 = A2cos(ωt + ϕ2) đ−ợc dao động điều hoà ph−ơng tần số: x = Acos(ωt + ϕ)

Trong đó: A2 =A12+A22+2A A c1 2 os(ϕ ϕ2− 1)

1

1

sin sin

tan

os os

A A

A c A c

2

ϕ ϕ

ϕ

ϕ ϕ

+ =

+ (*) víi với ϕ1≤ϕ≤ϕ2 ( ϕ1≤ϕ2 ) * NÕu ∆ϕ = 2kπ (x1, x2 cïng pha) ⇒ AMax = A1 + A2

` * NÕu ∆ϕ = (2k+1)π (x1, x2 ng−ỵc pha) ⇒ AMin = |A1 - A2|

⇒|A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2

Chú ý: Khi viết đ−ợc ph−ơng trình x = Acos(ωt + ϕ) việc xác định vận tốc, gia tốc, động năng, năng, vật giống nh− với dao động điều hồ bình th−ờng

* Tr−ờng hợp tổng hợp nhiều dao động điều hoà ph−ơng tần số x1; x2;…; xn

x = x1 + x2 + …+ xn = Acos(ω ϕt+ )

7 Pha ban đầu dao động tổng hợp: tg Ay

Ax ϕ=

Chú ý: Tổng hợp hai dao động điều hoà ph−ơng, tần số áp dụng tr−ờng hợp tổng quát

Quan träng:Khi tìm pha ban đầu biểu thức (*), giá trị tìm -

2

π≤ϕ≤

2

π

, trờn thực tế thỡ kết khụng đỳng vậy, nguyờn nhõn vỡ tanϕ = tan(ϕ + kπ), trường hợp ta cần cộng thờm pha ban đầu π Do cần xác định xem ϕ thuộc góc phần t− thứ mấy: Nếu Ax > Ay >0: ϕ thuộc góc phần t− thứ nhất, Ax < Ay >0: ϕ thuộc góc phần t− thứ hai, Nếu Ax <

vµ Ay <0: ϕ thuéc gãc phÇn t− thø ba, NÕu Ax > Ay <0: thuộc góc phần t thứ t− Cã thĨ kÕt hỵp

trực tiếp vẽ giản đồ véc tơ để kiểm tra kết

- Ngoài ph−ơng pháp trên, A1 = A2 = A cộng l−ợng giác tìm đ−ợc ph−ơng trình dao động tổng hợp:

x1+x2 =A co1 s(ω ϕt+ 1)+A co2 s(ω ϕt+ 2)= cos s

2

A ϕ ϕ− co ⎛⎜ωt+ϕ ϕ+ ⎞⎟

⎝ ⎠

1)

- Khi biết dao động thành phần x1 = A1cos(ωt + ϕ1) dao động tổng hợp x = Acos(ωt + ϕ) dao động thành phần cịn lại x2 = A2cos(ωt + ϕ2)

Trong đó: 2

2 os(

A = A +A − AA c ϕ ϕ−

1

1

sin sin

tan

os os

A A

Ac A c

1

ϕ ϕ

ϕ

ϕ ϕ

− =

− với ϕ1≤ϕ≤ϕ2 ( ϕ1≤ϕ2 )

Một số dạng tập dao động điều hồ:

Dạng 1: Tính thời gian ngắn để vật chuyển động từ vị trí x1 n x2:

B1: Vẽ đờng tròn tâm O, b¸n kÝnh A vÏ trơc Ox n»m ngang h−íng sang ph¶i

B2: Xác định vị trí t−ơng ứng vật chuyển động tròn đều: Khi vật dao động điều hịa x1 vật chuyển động trịn M đ−ờng tròn Khi vật dao động điều hòa x2 vật chuyển động trịn N đ−ờng trịn

B3: Xác định góc qt

Góc quét ϕ = MON (theo chiều ng−ợc kim đồng hồ) Sử dụng kiến thức hình học để tìm giá trị ϕ (rad) B4: Xác định thời gian chuyển động

t=ϕ

ω với ω tần số gốc dao động điều hòa (rad/s) Một số kết quả:

Thời gian vật từ VTCB đến vị trí biên ng−ợc lại T/2 Thời gian ngắn vật từ x =0 đến x= ± A/2 ng−ợc lại T/12 Thời gian ngắn vật từ x =± A/2 đến x= ± A ng−ợc lại T/6 Thời gian ngắn vật từ x = đến x= ± A

2 ngợc lại T/8 Thời gian ngắn vật từ x = A

2 đến x= ± A ng−ợc lại T/8 Thời gian ngắn vật từ x = đến x= ± A

2 ngợc lại T/6 Thời gian ngắn nhÊt vËt ®i tõ x = ± A

2 đến x= ± A ng−ợc lại T/12 …

Dạng 2: Qu∙ng đ−ờng vật đ−ợc từ thời điểm t1 đến t2

8

2

1 2

1

Aco s( ) Aco s( )

sin( ) sin( )

x t x t

v

v A t v A t

ω ϕ ω ϕ ω ω ϕ ω ω ϕ = + = + ⎧ ⎧ ⎨ = − + ⎨ = − + ⎩ ⎩

(x1, x2 cần tính xác giá trị, v1 v2 cần xác định dấu) + Phân tích: t2 – t1 = nT + ∆t (n ∈N; < ∆t < T)

QuÃng đờng chu kỳ 4A => QuÃng đờng đợc thời gian nT lµ S1 = 4nA, thêi gian ∆t lµ S2

=> QuÃng đờng tổng cộng S = S1 + S2

Chú ý:+ Quãng đừng vật dao động điều hịa đ−ợc 1/2 chu kỳ ln 2A => Nếu ∆t = T/2 S2 = 2A

+ Tính S2 cách vẽ hình mơ tả đồng thời vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox, vạch nét từ x1 đến x2 theo chiều vận tốc mà lặp lại đoạn S2 cần tìm

+ Trong số tr−ờng hợp giải toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động trịn đơn giản

+ Tốc độ trung bình vật từ thời điểm t1 đến t2:

2 tb S v t t =

− với S quÃng đờng tính nh trên.

Dạng 3: Bài toán tính qung đờng lớn nhỏ vật đợc khoảng thời gian < ∆t < T/2.

- Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian quãng đ−ờng đ−ợc lớn vật gần VTCB nhỏ gần vị trí biên - Sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà

và chuyển đ−ờng tròn

A M

M2 1

O P

x O x

2 M M -A A P2 P1

2 ϕ ∆ ϕ ∆ P - Gãc quÐt ∆ϕ = ω∆t

- Quãng đ−ờng lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1)

-A

ax 2A sin

2 M

S = ∆ϕ

- Quãng đ−ờng nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2)

H×nh H×nh

2 (1 os )

2 Min

S = A −c ∆ϕ

Chó ý:: + Trong tr−êng hỵp ∆t > T/2 T¸ch '

2 T

t n t

∆ = + ∆

*;0 ' T n N∈ < ∆ <t

Trong thêi gian T

n qu·ng đờng 2nA

Trong thi gian ∆t’ qng đ−ờng lớn nhất, nhỏ tính nh− + Tốc độ trung bình lớn nhỏ khoảng thời gian ∆t:

ax ax M tbM S v t =

∆ vµ tbMin Min

S v

t

=

∆ víi SMax; SMin tÝnh nh− trªn

Dạng 4: Viết ph−ơng trình dao động điều hồ

+ B−ớc 1: Viết ph−ơng trình dạng tổng quát: x = Acos(ωt + ϕ) + B−ớc 2: Xác định A, ω, ϕ

* TÝnh ω: ax ax ax

max

2

A A v

m m m

v a a

f T

π

9 * TÝnh A:

2

2 ax ax ax

2

2 chieu dai quy dao

2

m m m

v a l l

v E A x k ω ω ω − ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ + = = = = = ⎝ ⎠

* TÝnh dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (th−êng t0 = 0)

0

Acos( ) sin( )

x t

v A t

ω ϕ ϕ ω ω ϕ = + ⎧ ⇒ ⎨ = − + ⎩

Chú ý : + Vật chuyển động theo chiều d−ơng v > 0, ng−ợc lại v <

+ Tr−ớc tính ϕ cần xác định rõ ϕ thuộc góc phần t− thứ đ−ờng trịn l−ợng giác (th−ờng lấy -π ≤< ϕ ≤π)

* Chuyển dạng sin => cos ngợc lại:

+ Đổi thành cos: - cos = cos( + ); sin = cos( /2) + Đổi thành sin: ± cosα = sin(α±π/2); - sinα = sin(α + π)

Một vài trường hợp đặc biệt thường gặp: t =

Trạng thái dao động ban đầu ( t= 0) x v ϕ (rad)

Vật qua vị trí cân theo chiều dương +

-2

π

Vật qua vị trí cân theo chiều âm -

2

π

Vật biên dương A 0

Vật biên âm -A π

Vật qua vị trí có x = A

theo chiều dương

2 A

+

-3

π

Vật qua vị trí có x = A

theo chiều âm

2 A

-

3

π

Vật qua vị trí có x = -2 A

theo chiều dương

-2 A

+

-3 2π

Vật qua vị trí có x = -2 A

theo chiều âm

-2 A

-

3 2π

Vật qua vị trí có x = A

theo chiều dương

2 A

+

-4

π

Vật qua vị trí có x = A

theo chiều âm

2 A

-

4

π

Vật qua vị trí có x = -2 A

theo chiều dương

-2 A

+

-4 3π

Vật qua vị trí có x = -2 A

theo chiều âm

-2 A

-

4 3π

Vật qua vị trí có x =

2 A

theo chiều dương

2 A + -6 π

Vật qua vị trí có x =

2 A

theo chiều âm

2 A - π

Vật qua vị trí có x =

-2 A

theo chiều dương

-2

A +

-6 5π

Vật qua vị trí có x =

-2 A

theo chiều âm

-2

A -

10

Dạng 5: Tính thời điểm vật qua vị trí đ biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n

* Giải phơng trình lợng giác lấy nghiệm t (Với t > phạm vi giá trị k ) * Liệt kê n nghiệm (thờng n nhỏ)

* Thời điểm thứ n giá trị lớn thứ n

Chú ý :+ Đề th−ờng cho giá trị n nhỏ, cịn n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n

+ Có thể giải toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động trịn

Dạng 6: Tìm số lần vật qua vị trí đ∙ biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2

* Giải phơng trình lợng giác đợc nghiệm * Từ t1 < t < t2 Phạm vi giá trị (Víi k ∈ Z)

* Tổng số giá trị k số lần vật qua vị trí

Chú ý: + Có thể giải toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động trịn

+ Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí biên lần cịn vị trí khác lần Dạng 7: Tìm vị trí vận tốc vị trí Wđ = nWthoặc Wt = nWđ

* Tại vị trí có Wđ = nWt ta có:

+ Toạđộ: (n + 1)

2

mω2x2 =

mω2A2 <=> x = ±

1 n

A

+

+ Vận tốc:

n n+

mv2 =

mω2A2 <=> v = ± ωA

1 n

n

+

* Tại vị trí có Wt = nWđ ta có:

+ Toạđộ:

n n+

kx2 =

kA2 <=> x = ± A

1 n

n

+

+ Vận tốc: (n + 1)

2

mv2 =

mω2A2 <=> v = ±

1 n

A

+ ω

CÁC GIÁ TRỊĐẶC BIỆT THƯỜNG GẶP

Trạng thái Toạđộ Vận tốc

Động năng:

x = ±

2 A

v = ±

2 A

ω

Động hai lần

x = ±

3 A

v = ± ωA

3

Động ba lần

x = ±

2 A

v = ±

2 A

ω

Thế hai lần động

x = ± A

3

2 v = ±

3 A

ω

Thế ba lần động

x = ±

2

A v = ±

2 A

ω

Hệ quả: Tại vị trí x = ±

2 A

động năng, ta suy ra, sau thời gian

4

11

Dạng 8:Tìm li độ, vận tốc dao động sau (tr−ớc) thời điểm t khoảng thời gian ∆t Biết thời điểm t vật có li độ x = x0

PP:

* Từ ph−ơng trình dao động điều hồ: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x0

Lấy nghiệm ωt + ϕ = α với 0≤ ≤α π ứng với x giảm (vật chuyển động theo chiều âm v < 0)

ωt + ϕ = - α ứng với x tăng (vật chuyển động theo chiều d−ơng) * Li độ vận tốc dao động sau (tr−ớc) thời điểm ∆t giây

x Acos( )

A sin( )

t

v t

ω α

ω ω α

= ± ∆ +

⎧

⎨ = − ± ∆ +

⎩ hc

x Acos( )

A sin( )

t

v t

ω α

ω ω α

= ± ∆ −

⎧

⎨ = − ± ∆ −

⎩

Dạng 9:Dao động có ph−ơng trình đặc biệt: * x = a ± Acos(ωt + ϕ) với a = const

Biên độ A, tần số góc ω, pha ban đầu ϕ x toạ độ, x0 = Acos(ωt + ϕ) li độ

Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí biên x = a ± A Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0”

* x = a ± Acos2(ωt + ϕ) (Hạ bậc biến đổi)

Biên độ A/2; tần số góc 2ω, pha ban đầu 2ϕ

D¹ng 10: Hai vật dao động điều hoà biên độ A với chu kỳ T1 T2 lúc đầu hai vật

xuất phát từ vị trí x0 theo chiều chuyển động.

* Xác định khoảng thời gian ngắn để vật trở lại trạng thái lúc đầu:

Gọi n1 n2 số dao động toàn phần mà vật thực lúc trở lại trạng thái đầu Thời gian từ lúc xuất phát đến lúc trở lại trạng thái đầu là: ∆t=n1T1=n2T2 (n1,n2∈N*)

Tìm n1min, n2min thoả mãn biểu thức ⇒ giá trị∆tmin cần tìm * Xác định khoảng thời gian ngắn để vật vị trí có li độ Xác định pha ban đầu ϕ hai vật từđiều kiện đầu x0 v Giả sử T1>T2 nên vật nhanh vật 1, chúng gặp x1 + Với ϕ < (Hình 1): Từ M OA M OA1 = 2

x A M0

x0

0 M1

M2

x1

ϕ

x A -A

M2

x0

M0

M1

ϕ

x1

Hình 1: Với ϕ< 0 ⇒ϕ ω− 1t=ω2t−ϕ

1 2

t ϕ

ω ω

⇒ = +

-A

+ Với ϕ > (Hình 2):

⇒(π ϕ ω− )− 1t=ω2t−(π ϕ− )

1

2( )

t π ϕ

ω ω

− ⇒ =

+

Hình 2: Với ϕ> 0

4 Dao động tắt dần:

- Định nghĩa:là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

- Nguyên nhân: Nguyên nhân ma sát môi tr−ờng làm tiêu hao lắc, làm chuyển dần thành nhiệt Ma sát lớn, dao động tắt dần nhanh

- ứng dụng: Trong giảm xóc, thiết bị đóng cửa tự động 5 Dao động trì:

- Định nghĩa:là dao động đ−ợc trì cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng

- Nguyên tắc trì dao động: Cung cấp l−ợng phần l−ợng tiêu hao sau nửa chu kỳ

Chó ý: Một lắc lị xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ

12

2

2

kA A

S

mg g

ω

µ µ

= =

* Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: A mg 2g k

µ µ

ω

∆ = =

* Số dao động thực được:

2

4

A Ak

N

A mg

ω A g

µ µ

= = =

∆

* Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:

4

AkT A

t N T

mg g

πω

µ µ

∆ = = = (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu kỳ T 2π

ω

= )

6 Dao động c−ỡng bức, cộng h−ởng

- Định nghĩa: Dao động c−ỡng dao động chịu tác dụng lực c−ỡng tuần hoàn Biểu thức lực c−ỡng có dạng: F = F0 cos(ωt + ϕ)

- Đặc điểm:

+ Biờn độ: Dao động c−ỡng có biên độ khơng đổi

+ Tần số: Dao động c−ỡng có tần số tần số lực c−ỡng

+ Biên độ: Dao động c−ỡng có biên độ phụ thuộc vào biên độ lực c−ỡng bức, ma sát độ chênh lệch tần số lực c−ỡng tần số riêng hệ dao động Khi tần số lực c−ỡng gần tần số riêng biên độ dao động c−ỡng lớn

- Hiện t−ợng cộng h−ởng: t−ợng biên độ dao động c−ỡng tăng đến giá trị cực đại tần số (f) lực c−ỡng tần số dao động riêng (f0) ca h

=> Hiện tợng cộng hởng xảy khi: f = f0 hay ω = ω0 hay T = T0

Với f, ω, T f0, ω0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực c−ỡng hệ dao động II CON lắc lò xo:

* Cấu tạo: Vật nặng m gắn vào lị xo có độ cứng k t− thế: - Nằm ngang:

k m

k m

- Thẳng đứng:

m

k

m

k m

13

* Điều kiện xét: Bỏ qua ma sát, lực cản, bỏ qua khối l−ợng lò xo (Coi lò xo nhẹ), xét giới hạn đàn hồi lò xo Th−ờng vật nặng coi chất điểm

Câu hỏi 1:Tính tốn liên quan đến vị trí cân bằng:

Gọi: ∆l độ biến dạng lị xo treo vật vị trí cân l0 chiều dài tự nhiên lị xo

lCB lµ chiỊu dµi cđa lò xo treo vật vị trí cân vị trí cân bằng:

+ Con lc lũ xo nằm ngang: Lò xo ch−a biến dạng ∆l= 0, lCB = l0 + Con lắc lò xo thẳng đứng: VTCB lị xo biến dạng đoạn ∆l Có: P = Fđh => mg = k ∆l

lCB = l0 + ∆l

+ Con lắc lò xo treo vào mặt phẳng nghiêng góc :

ở VTCB lò xo biến dạng đoạn l

Cã: P sinα= F®h => mgsinα = k ∆l lCB = l0 + ∆l

Câu hỏi 2: Con lắc lị xo dao động điều hồ Tính: - Tần số góc: k

m

ω = ; - Chu kú: T m

k

π

= ; Con lắc lò xo thẳng đứng: T l

g

π ∆

= ; Treo vào mặt phẳng nghiêng:

2

sin l T

g π

α

∆ =

Chú ý: Gọi T1 T2 chu kì lắc lần l−ợt treo vật m1 m2 vào lị xo có độ cứng k Chu kì lắc treo m1 m2: m = m1 + m2 T2 = 2+ , vào vật khối l−ợng m = m

1

T

2

T 1 – m2

(m1 > m2) đợc chu kỳ T2 = T12- T22 ,

- TÇn sè: 1

2

k f

T m

ω

π π

= = =

Câu hỏi 3:Tìm chiều dài lị xo dao động + Chiều dài vị trí cân bằng: lCB = l0 + ∆l

+ Chiều dài cực đại lò xo dao động: lmax = lcb + A

+ Chiều dài cực tiểu lò xo dao động: lmin = lcb– A

⇒ lCB = (lmin + lmax)/2; A= (lmax - lmin)/2

+ vị trí có li độ x , chiều dài lò xo là: l = lCB± x

Chú ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần

∆l

gi·n

O

x A -A

nÐn

∆l

O

x A -A

Hình a(A < ∆l) Hình b (A > ∆l) Khi A< ∆l : Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để

vật từ vị t x1 = -(∆l – A) đến x2 = A

Khi A >∆l (Víi Ox h−íng xng) nh− h×nh

- Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị t x1 = -∆l đến x2 = -A

14 Câu hỏi 4: Tính động năng, năng, c nng.

- Thế năng: Wt =

2kx2

- Động năng: Wđ =

2mv2

- Cơ lắc lò xo: W = Wt + W® = Wt max = W® max =

2kA2 =

2mω2A2 = const

Chú ý: Động biến thiên điều hòa chu kì T = T

2 , tần số f = 2f tần sè

gãc ω’=2ω

C©u hái 5:TÝnh lùc tỉng hợp tác dụng lên vật (Lực kéo hay lực håi phơc): C«ng thøc: Fkv = ma = -kx = -mω2x

§é lín: F = m a = k xkv m: kg, a: m/s2, k: N/m, x: m

Fkv max = m.2.A= k.A vị trí biên

Fkv min = VTCB Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật

* Lu«n h−íng vỊ VTCB

* Biến thiên điều hoà tần số với li độ

Câu hỏi 6: Tính lực đàn hồi (là lực đ−a vật vị trí lị xo khơng biến dạng), lực mà lò xo tác dụng lên giá đỡ, điểm treo, lên vật.

Tổng quát: Fđh = k.độ biến dạng

* Với lắc lị xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lị xo khơng biến dạng)

* Với lắc lò xo thẳng đứng đặt mặt phẳng nghiêng (Vật phía d−ới) + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:

* Fđh = k|l + x| với chiều dơng h−íng xng * F®h = k|∆l - x| víi chiều dơng hớng lên

+ Lc n hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l + A) (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu:

* NÕu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A)

* NÕu A ≥ ∆l ⇒ FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo không biến dạng)

Cõu hi 7: Mt lũ xo có độ cứng k, chiều dài l đ−ợc cắt thành lị xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài t−ơng ứng l1, l2, … Tính k1, k2,

Ta cã: l = l1 + l2 + kl = k1l1 = k2l2 = Câu hỏi 8: Ghép lò xo:

* Nèi tiÕp:

1

1 1

k = k +k + ⇒ cïng treo mét vËt khèi l−ỵng nh− th×: T

2

= T1

+ T2

* Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ cïng treo mét vật khối lợng nh thì: 2 2 2

1

1 1

15 III CON lắc đơn:

* Cấu tạo: Vật nặng m gắn vào sợi dây có chiều dài l

* Điều kiện xét: Bỏ qua ma sát, lực cản, dây không giÃn nhẹ, vật coi chất điểm

1. TÇn sè gãc: g

l

ω= ; chu kú: T 2 l

g

π π

ω

= = ; tÇn sè: 1

2

g f

T l

ω

π π

= = =

Chú ý: Tại nơi, chu kỳ dao động điều hòa lắc đơn thay đổi chiều dài: Gọi T1 T2 chu kì lắc có chiều dài l1 l2

+ Con lắc có chiều dài l = l1 + l2 chu kì dao động là: T2 = T12+ T22 + Con lắc có chiều dài l = l1 – l2 chu kì dao động là: T2 = 2 -

1

T

2 T

2 Lùc kÐo vÒ (håi phôc):

F mgsin mg mgs m

l s

α α ω

= − = − = − = −

3. Ph−ơng trình dao động:

s = S0cos(ωt + ϕ) hc α = α0cos(ωt + ϕ) víi s = α l, S0 = α0l ⇒ v = s’ = -ωS0sin(ωt + ϕ) = -ωlα0sin(ωt + ϕ)

⇒ a = v’ = -ω2S

0cos(ωt + ϕ) = -ω 2l

0

α cos(ωt + ϕ) = -ω2s = -ω2α l

Chú ý: S0 đóng vai trị nh− A cịn s đóng vai trị nh− x 4. Hệ thức độc lập:

* a = -ω2s = -ω2αl

* S02 s2 ( )v ω

= +

*

2 2

v gl

α =α +

5. Cơ năng:W 02 02 02 2

2 ω 2 α ω

= m S = mgS = mgl = m l

l α

- C¬ năng: W = Wt + Wđ + Thế năng: Wt = 2

2m sω = mgl(1 - cos)

+ Động : Wđ = mv

2

2

- vị trí biên : W = Wtmax = mgh0 víi h0 = l (1 - cosα0)

- ë VTCB : W = W®max = mv0

2

2 với v0 vận tốc cực đại

- ë vÞ trÝ bÊt k× : W = mgl(1 - cosα) + mv

2

2

- VËn tèc cña l¾c qua VTCB : v0 = 2gl (1 - cosα0)

16

6 Tính thời gian đồng hồ chạy nhanh (chậm) ngày đêm: * Xác định xem đồng hồ chạy nhanh hay chậm:

- Viết công thức tính chu kì T đồng hồ chạy - Viết cơng thức tính chu kì T’ đồng hồ chạy sai - Lập tỉ số T'

T

NÕu T'

T > đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng lắc đơn)

NÕu T'

T < đồng hồ chạy nhanh

* Tính thời gian đồng hồ chạy nhanh (chậm) ngày đêm (24h = 86400s):

86400 T' ( )s

T

τ = −

Chú ý: - độ cao h: gh g0( R )2

R h

=

+ R = 6400km bỏn kớnh Trỏi Đất - độ sâu d: gd g0(R d)

R

− =

- Chiều dài phụ thuộc vào nhiệt độ: lt = l0(1 + α t) với l0: Chiều dài 00C

7.Khi lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi: * Lực phụ không đổi th−ờng là:

a

- Lực quán tính: F = −m , độ lớn F = ma ( F↑↓a)

Chú ý: + Chuyển động nhanh dần a↑↑v ( có h−ớng chuyển động) v + Chuyển động chậm dần a↑↓v

- Lực điện tr−ờng: F qE= , độ lớn F = |q|E (Nếu q > ⇒ F↑↑E; q < ⇒ )

F ↑↓E

- Lực đẩy ácsimét: F = DgV (Fluông thẳng đứng h−ớng lên) Trong ú:

D khối lợng riêng chÊt láng hay chÊt khÝ g lµ gia tèc r¬i tù

V thể tích phần vật chìm chất lỏng hay chất khí

Khi đó: P'= +P F gọi trọng lực hiệu dụng hay lực biểu kiến (có vai trị nh− trọng lực P) g' g F

m

= + gäi lµ gia tèc träng tr−êng hiƯu dơng hay gia tèc träng tr−êng biÓu kiÕn

Chu kỳ dao động lắc đơn đó: ' ' l T

g π

=

* Các trờng hợp thờng gặp: * F có ph−¬ng ngang:

+ Tại VTCB dây treo lệch với ph−ơng thẳng đứng góc có: tan F

P α =

+ g' g2 (F

m

= + )

* Fcó ph−ơng thẳng đứng: Tại VTCB dây treo có ph−ơng thẳng đứng + Nếu F h−ớng xuống g' g F

m

= + ; NÕu F hớng lên g' g F

m

17

pCHƯƠNG II: sóng sóng âm

I sóng cơ

1 nh nghĩa: Là dao động lan truyền môi tr−ờng vật chất Chú ý: - Sóng khơng truyền đ−ợc chân không

- Một đặc điểm quan trọng sóng sóng truyền mơi tr−ờng phần tử của mơi tr−ờng dao động quanh vị trí cân chúng mà khơng chuyển dời theo sóng Chỉ có pha dao động chúng đ−ợc truyền

2 Các loại sóng:

- Súng ngang: Ph−ơng dao động phần tử môi tr−ờng vng góc với ph−ơng truyền sóng VD: Sóng truyền mt nc

Chú ý: Sóng ngang truyền đợc chất rắn bề mặt chất lỏng

- Sóng dọc: Ph−ơng dao động phần tử mơi tr−ờng trùng với ph−ơng truyền sóng VD: Sóng âm

Chú ý: Sóng dọc truyền đ−ợc chất rắn, chất lỏng chất khí 3 Các đại l−ợng đặc tr−ng cho sóng:

* Chu kỳ T, tần số f, biên độ A sóng: chu kỳ, tần số, biên độ dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua chu kỳ, tần số, biên độ nguồn sóng

* Tốc độ truyền sóng: Là tốc độ truyền pha dao động (khác với tốc độ dao động phần tử vật chất) Trong mơi tr−ờng v số

* B−ớc sóng: khoảng cách hai điểm gần ph−ơng truyền sóng dao động pha B−ớc sóng quãng đ−ờng mà sóng truyền đ−ợc chu kỳ

Công thức: λ = vT = v/f Trong đó: λ: B−ớc sóng;

T (s): Chu kú cđa sãng; f (Hz): TÇn sè cđa sãng

v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị t−ơng ứng với đơn vị λ) Chú ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n – 1) b−ớc sóng * Năng l−ợng sóng: Wsóng = Wdao động =

2

mω A

2

4 Phơng trình sóng

Tại điểm O: uO = Acos(t)

Tại điểm M cách O đoạn x phơng truyền sóng * Sóng truyền theo chiều dơng trục Ox

uM = AMcos(ωt - x

v

ω ) = AMcos(ωt - 2π x

λ ) =AMcos2π(

t T

-x λ )

x

M x

O N

x

* Sóng truyền theo chiều âm trục Ox uN = AMcos(ωt + x

v

ω ) = AMcos(ωt + 2π x

λ) = AMcos2π(

t T +

x λ )

5 Độ lệch pha hai điểm M, N cách nguån O mét kho¶ng x1= OM, x2 = ON, x = MN

x1 x2 x1

v

ϕ ω π

λ

− −

∆ = = x = 2π.x λ

Chú ý: Đơn vị x, x1, x2, v phải tơng ứng với

∆ϕ = 2kπ với k ∈ Z : M, N dao động pha => x = kλ

∆ϕ = (2k+1)π với k ∈ Z : M, N dao động ng−ợc pha => x = (2k+1) λ

=> Hai điểm gần dao động ng−ợc pha cách

2 λ

∆ϕ = (2k + 1)

2

π

với k ∈ Z : M, N dao động vuông pha => x = (2k+1) λ

=> Hai điểm gần dao động vuông pha cách

18 II sãng ©m

1 Định nghĩa: Sóng âm sóng truyền mơi tr−ờng rắn, lỏng, khí Nguồn âm vật dao ng phỏt õm

- Sóng âm truyền đợc môi trờng rắn lỏng khí, không truyền đợc chân không 2 Phân loại:

Hạ âm Âm nghe đợc Siêu âm

- m nghe đ−ợc (gây cảm giác âm tai ng−ời) sóng học có tần số khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz F < 16 Hz: sóng hạ âm, f > 20000 Hz: sóng siêu âm

3.các đặc tr−ng vật lý âm:

- Âm có đầy đủ đặc tr−ng sóng học

- Tốc độ truyền âm: phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ nhiệt độ mơi tr−ờng: vrắn> vlỏng > vkhí Chú ý: Khi sóng âm truyền từ mơi tr−ờng sang mơi tr−ờng khác vận tốc b−ớc sóng thay đổi Nh−ng tần số chu kì sóng khơng đổi

- C−ờng độ âm: I=W P= tS S

Trong đó: W (J) l−ợng, P (W) công suất phát âm nguồn

S (m2) diện tích mặt vuông góc với phơng truyền âm (với sóng cầu S diện tích

mặt cầu S=4r2)

Chú ý: Nếu lợng đợc bảo toàn:

2

1 2

1 2

2 1

I S r

W I S I S

I S r

⎛ ⎞

= = => = = ⎜ ⎟

⎝ ⎠ - Mức c−ờng độ âm:

0

( ) lg I

L B I

= Hc

0

( ) 10.lg I

L dB

I

=

Với I0 = 10-12 W/m2 f = 1000Hz: c−ờng độ âm chuẩn (C−ờng độ âm chuẩn thay đổi theo tần số)

Chó ý: Tõ c«ng thøc 0 10

0

10lg 10

L I

L I I

I

= => =

2 1

1 10lgI

L L L

I

∆ = − =

- Đồ thị dao động âm (Phổ âm):

Một nhạc cụ phát âm có tần số f (Gọi Âm hay hoạ âm thứ nhất) đồng thời phát hoạ âm có tần số 2f, 3f, 4f, (Gọi hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ t− ) Biên độ hoạ âm cúng khác Tổng hợp đồ thị dao động tất hoạ âm nhạc âm ta đ−ợc đồ thị dao động nhạc âm Đồ thị khơng cịn đ−ờng sin điều hồ mà đ−ờng phức tạp có chu kỳ

4.các đặc tr−ng sinh lý âm:

- Độ cao: gắn liền với tần số Âm có f lớn cao, f cành nhỏ trầm

- to: gn lin vi mức c−ờng độ âm

- Âm sắc: gắn liền với đồ thị dao động âmg cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ:

III GIAO THOA SãNG

1 Định nghĩa: Là tổng hợp hai sóng kết hợp khơng gian, có chỗ biên dộ sóng tổng hợp đ−ợc tăng c−ờng hay bị giảm bớt

* Sóng kết hợp: Do hai nguồn kết hợp phát Hai nguồn kết hợp nguồn dao động ph−ơng, chu kỳ (Tần số) có hiệu số pha khơng đổi theo thời gian

TÇn sè (Hz)

19

2 Giao thoa cña hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l:

Xét điểm M cách hai nguồn lần lợt d1, d2

Phơng trình sóng nguồn u1=Acos(2ft+1) u2 =Acos(2 ft+2) Phơng trình sóng M hai sóng từ hai ngn trun tíi:

1

1M Acos(2 1)

d

u π ft π ϕ

λ

= − + vµ u2M Acos(2π ft 2π d2 2)

= +

Phơng trình giao thoa sãng t¹i M: uM = u1M + u2M

1 2

2 os os

2

M

d d d d

u Ac π ϕ c π ft π ϕ ϕ

λ λ − ∆ + ⎡ ⎤ ⎡ = ⎢ + ⎥ ⎢ − + ⎣ ⎦ ⎣ + ⎤ ⎥⎦ Biên độ dao động M: os

2 M

d d

A A c π ϕ

λ

− ∆

⎛ ⎞

= ⎜ + ⎟

⎝ ⎠ với ∆ =ϕ ϕ ϕ1− Chú ý: * Số cực đại: (k Z)

2 l l k ϕ ϕ λ π λ π ∆ ∆

− + < < + + ∈

* Sè cùc tiÓu: 1 (k Z)

2 2

l l

k

ϕ ϕ

λ π λ π

∆ ∆

− − + < < + − + ∈

1 Hai nguồn dao động pha (hai nguồn đồng bộ) (∆ =ϕ ϕ ϕ1− 2 =0 k2π)

* Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = kλ (k∈Z) (Tập hợp đ−ờng hypebol đ−ờng trung trực

nèi 2nguån) AC§ = 2A

=> Số đ−ờng số điểm cực đại (khơng tính hai nguồn): l k l

λ λ

− < <

Chú ý: Số giá trị k nguyên tính đợc số lẻ

* im dao ng cc tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1)

2

(kZ) (Tập hợp ®−êng hypebol) ACT =

=> Sè đờng số điểm (không tính hai nguồn): 1

2

l l

k

λ λ

− − < < −

Chó ý: Số giá trị k nguyên tính đợc số ch½n

- Trên đ−ờng nối hai nguồn, khoảng cách vân cực đại cực tiểu liên tiếp

2 λ

2 Hai nguồn dao động ng−ợc pha:(∆ =ϕ ϕ ϕ1− 2 =π ∆ =ϕ (2k+1)π) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1)

2

λ

(k∈Z)

Số đ−ờng số điểm cực đại (khơng tính hai nguồn): 1

2

l l

k

λ λ

− − < < −

* Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = kλ (k∈Z) Số đ−ờng số điểm (khơng tính hai nguồn): l k l

λ λ

− < <

3 Hai nguồn dao động vuông pha: (

2 π ϕ

∆ = hc (2 1)

k π

ϕ

∆ = + )

* Biên độ dao động điểm M:

AM cos

d d

A π π

λ

−

⎛ ⎞

= ⎜ + ⎟

⎝ ⎠

* Số điểm (đ−ờng) dao động cực đại (khơng tính hai nguồn): 1

4

l l

k

λ λ

− − < < −

Số điểm (đ−ờng) dao động cực tiểu (khơng tính hai nguồn): 1

4

l l

k

λ λ

20

Chú ý: Với tốn tìm số đ−ờng dao động cực đại không dao động hai điểm M, N cách hai nguồn lần l−ợt d1M, d2M, d1N, d2N

Đặt ∆dM = d1M - d2M ; ∆dN = d1N - d2N giả sử ∆dM < ∆dN + Hai nguồn dao động pha:

Cực đại: ∆dM < kλ < ∆dN; Cực tiểu: ∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN + Hai nguồn dao động ng−ợc pha:

Cực đại:∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN; Cực tiểu: ∆dM < kλ < ∆dN Số giá trị nguyên k thoả mãn biểu thức số đ−ờng cần tìm IV sóng dừng

1 Định nghĩa:là sóng có nút bụng cố định khơng gian

* Nguyên nhân: Sóng dừng kết giao thoa sóng tới sóng phản xạ, sóng tới sóng phản xạ truyền theo ph−ơng Khi sóng tới sóng phản xạ sóng kết hợp giao thoa tạo sóng dừng

Chú ý: - Đầu cố định đầu dao động nhỏ nút sóng Đầu tự bụng sóng - Hai điểm đối xứng với qua nút sóng ln dao động ng−ợc pha

- Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng ln dao động pha

- Các điểm dây dao động với biên độ không đổi ⇒ l−ợng không truyền - Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) nửa chu kỳ - Bề rộng bụng 4A A biên độ sóng tới sóng phản xạ

2 Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l:

2

λ

A

Bơng

Nót P

A P

N N N N N

B B B B

4

* Hai đầu nút sóng: ( *)

2

l k= λ k N∈

Sè sãng = sè bã sãng = k Sè nót sãng = k +

* Mét đầu nút sóng đầu bụng sóng: (2 1) ( )

4

l = k+ λ k∈N

Sè bã sãng nguyªn = k

Sè bơng sãng = sè nót sãng = k +

3 Ph−ơng trình sóng dừng sợi dây AB (với đầu A cố định dao động nhỏ nút sóng)

* Đầu B c nh (nỳt súng):

Phơng trình sóng tới sóng phản xạ B: uB =Acos2 ft u'B = Acos2ft =Acos(2 ft) Phơng trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d lµ:

os(2 )

M

d

u Ac π ft π

λ

= + vµ u'M Acos(2π ft 2π d π) λ

=

Phơng trình sóng dừng M: uM =uM +u'M

2 os(2 ) os(2 ) sin(2 ) os(2 )

2

M

d d

u Ac c ft A c ft

2

π π π

π π π π

λ λ

= + − = −

Biên độ dao động phần tử M: os(2 ) sin(2 )

M

d d

A A c π π A π

= + =

* Đầu B tự (bụng sóng):Phơng trình sóng tới sóng phản xạ B: uB =u'B = Acos2ft Phơng trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là:

os(2 )

M

d

u Ac π ft π

λ

= + vµ u'M Acos(2π ft 2π d) λ

=

Phơng trình sóng dừng M: uM =uM +u'M = 2Acos(2π d) os(2c π ft) λ

Biên độ dao động phần tử M: AM cos(2A π d) λ

21

CHƯƠNG III: dòng điện xoay chiều

1 Cách tạo dòng điện xoay chiều:

+ Nguyờn tắc: Dựa t−ợng cảm ứng điện từ (Là t−ợng có biến thiên từ thơng qua khung dây kín khung xuất suất điện động cảm ứng để sinh dòng điện cảm ứng)

+ Cách tạo: Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vịng dây, quay với tần số góc ω từ tr−ờng B (B trục quay) Thì mạch có dịng điện biến thiên điều hịa với tần số góc ω gọi dịng điện xoay chiều (dđxc)

Từ thông gửi qua khung dây máy phát điện = NBScos(t +) = 0cos(t + ϕ)

Với Φ0 = NBS từ thông cực đại, N số vòng dây, B cảm ứng từ từ tr−ờng, S diện tích vịng dây, ω = 2πf

Suất điện động khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - π

) = E0cos(ωt + ϕ -

2 π

) Với E0 = ωNSB suất điện động cực đại

Chú ý: Khi khung dây quay vòng (một chu kì) dịng điện chạy khung đổi chiều lần + Biểu thức điện áp tức thời dòng điện tức thời:

u = U0cos(ωt + ϕu) vµ i = I0cos(ωt + ϕi)

Trong đó: i giá trị c−ờng độ dđ thời điểm t; I0 > giá trị cực đại i; ω > tần số góc; (ωt + ϕi) pha i thời điểm t; ϕi pha ban đầu dđ

u giá trị điện áp thời điểm t; U0 > giá trị cực đại u; ω > tần số góc; (ωt + u)

là pha u thời điểm t; u pha ban đầu điện áp

Với ϕ = ϕu – ϕi độ lệch pha u so với i, có

2

π ϕ π

− ≤ ≤

- C¸c giá trị hiệu dụng:

+ Cng hiu dụng dđxc đại l−ợng có giá trị c−ờng độ dđ không đổi, cho qua điện trở R, khoảng thời gian cơng suất tiêu thụ R dđ không đổi công suất tiêu thụ trung bình R dđxc nói

+ Điện áp hiệu dụng đ−ợc định nghĩa t−ơng tự

+ Giá trị hiệu dụng giá trị cực đại đại l−ợng chia cho

0 ; ;

2

U I

U = I = E=

2 E

2 Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2πft + ϕi) * Mỗi giây đổi chiều 2f lần

* Nếu pha ban đầu ϕi = ϕi = π giây đổi chiều 2f-1 lần

3 Cơng thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng chu kỳ

22 t ϕ

ω

∆

∆ = Víi

0

os U

c

U ϕ

∆ = , (0 < ∆ϕ < π/2)

4 Dßng ®iƯn xoay chiỊu ®o¹n m¹ch R, L, C nèi tiếp

* Đoạn mạch có điện trë thn R: uR cïng pha víi i, (ϕ = ϕu – ϕi = 0)

I U

R

= vµ 0

U I

R

=

Chú ý: Điện trở R cho dịng điện khơng đổi qua có I U

R

=

* Đoạn mạch có cuộn cảm L: uL nhanh pha i lµ π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = π/2)

L U I

Z

= vµ 0

L U I

Z

= với ZL = ωL cảm kháng Chú ý: Cuộn cảm L cho dịng điện khơng đổi qua hồn tồn (khơng cản trở) * Đoạn mạch có tụ điện C: uC chậm pha i π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = -π/2)

C U I

Z

= vµ 0

C U I

Z

= víi ZC

C ω

= dung kháng Chú ý: Tụ điện C khơng cho dịng điện khơng đổi qua (cản trở hồn tồn) * Đoạn mạch RLC khơng phân nhánh

2 2 2

0 0

( L C) R ( L C) R ( L C

Z = R + Z −Z ⇒ =U U + U −U ⇒U = U + U −U )2

tan ZL ZC;sin ZL ZC ; osc R

R Z Z

ϕ= − ϕ = − ϕ = víi

2

π ϕ π

− ≤ ≤

+ Khi ZL > ZC hay

LC

> > u nhanh pha i

+ Khi ZL < ZC hay

LC

< < u chậm pha i

+ Khi ZL = ZC hay

LC

ω= ⇒ϕ = th× u cïng pha víi i

Lúc IMax=U

R gọi tợng cộng hởng dòng điện Chú ý: - Nếu mạch gồm nhiều điện trở:

+ M¾c nèi tiÕp: R =R1+R2+ + M¾c song song:

1

1 1

R =R +R + 1 2

1 1

C =C +C +

- Nếu mạch gồm nhiều tụ điện: + M¾c song song: C C= 1+C2+ + M¾c nèi tiÕp:

1

1 1

C =C +C +

5 Công suất toả nhiệt đoạn mạch RLC: P = UIcosϕ = I2R

6 HÖ sè c«ng suÊt:

cosϕ = UI = P RZ = UU R

23

Chú ý: + Với mạch LC cos = , mạch không tiêu thụ điện! P = 7 Nhiệt lợng toả mạch (Điện tiêu thô) thêi gian t:

Q = A = P.t víi A tÝnh b»ng J, P tÝnh b»ng W, t tÝnh b»ng s 8 Céng hởng điện: Khi R = số, L, C ω biÕn thiªn

I = Imax ⇔ ZL ZC L

C LC

ω ω

ω

= ⇔ = ⇔ =

Chú ý: Khi có cộng hởng điện thì:

- Dđ hiệu dụng đạt cực đại Imax = U R - Công suất tiêu thụ đạt cực đại Pmax = U

2

R - u cïng pha víi i: ϕ = 0, ϕu = ϕi

- U = UR ; UL = UC - cosϕ = RZ =

9 Đoạn mạch RLC có L thay đổi:

a Zmin, Imax, URmax, UCmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR pha uAB, uC trễ pha π

so với uAB => liên quam đến tr−ờng hợp cộng h−ởng: ZL = ZC => L 12

C ω = b 2 ax C LM

U R Z

U

R

+

=

2 C L C R Z Z Z + =

c Víi L = L1 hc L = L2 UL có giá trị ULmax

1

1 2

1 1

( )

2

L L L

L L L

Z = Z +Z ⇒ = L +L

d Khi

2

2

C C

L

Z R Z

Z = + + th× ax

2 2 R RLM C C U U

R Z Z

=

+ Chú ý: R L mắc liên tiếp e uRL vuông pha uRC (R L,C): tanϕ1.tanϕ2 = -1 => ZL.ZC = R2

10 Đoạn mạch RLC có C thay đổi:

* Zmin, Imax, URmax, ULmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR pha uAB, => liên quam đến tr−ờng hợp cộng h−ởng: ZL = ZC =>C 12

L ω = * Khi 2 L C L R Z Z Z +

= th×

2 ax

L CM

U R Z

U

R

+ =

* Khi C = C1 hc C = C2 UC có giá trị th× UCmax

1

1

1 1

( )

2

C C C

C C

C

Z Z Z

+ = + ⇒ = * Khi 2 L L C

Z R Z

Z = + + th× ax

2 2 R RCM L L U U

R Z Z

=

24

* Zmin, Imax, URmax, ULmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR pha uAB => Khi

LC

ω=

* Khi

2

1

2

C L R

C ω=

−

th× ax

2 2 LM U L U

R LC R C

=

−

* Khi

2

2

L R

L C

ω= − th× ax

2 2 CM U L U

R LC R C

=

−

* Víi ω = ω1 hc ω = ω2 I P UR có giá trị IMax hoặc PMax URMax

ω= ω ω1 2 ⇒ tÇn sè f = f f1 2 12 Các tập công suất:

a Nếu R, U = số Thay đổi C, L ω

2

2

( L C)

R U P

R Z Z

=

+ −

Pmax =

2 U

R ZL = ZC

b Nếu U, C, L, ω = số Thay đổi R

áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho: Pmax =

2 U

R R= ZL −Zc

c Mạch R, L, C R biến đổi có hai giá trị R1, R2 cho công suất P < Pmax:

2

2 2

2

.(

( ) L C

L C

R U

P P R U R P Z

R Z Z Z )

= => − + − =

+ −

Theo định lý Viet:

2

1 ; L C

U

R R R R Z

P

+ = = −Z

* Chó ý trờng hợp: Hai đoạn mạch R1L1C1 R2L2C2 u hc cïng i cã pha lƯch ∆ϕ:

Víi

1

1

tan ZL ZC1

R

ϕ = − vµ

2

2

tan ZL ZC2

R

ϕ = − (gi¶ sư ϕ1 > ϕ2)

Cã ϕ1 – ϕ2 = ∆ϕ⇒

1

tan tan

tan

1 tan tan

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ

−

= ∆

+

Tr−ờng hợp đặc biệt ∆ϕ = π/2 (vng pha nhau) tanϕ1.tanϕ2 = -1

13 Máy phát điện xoay chiều pha:

- Hoạt động dựa t−ợng cảm ứng điện từ, biến thành điện

- CÊu t¹o gåm bé phËn :

+ Bé phËn t¹o tõ tr−êng gọi phần cảm : Là vành tròn gắn nam châm mắc xen kẽ nối tiếp

+ Bộ phận tạo dòng điện gọi phần ứng: Là khung dây

+ Bộ phận đa dđ gọi bộ góp: Gồm vành khuyên chổi quét - Trong máy phát điện: Rôto phần cảm ; Stato phần ứng.

- Trong máy phát ®iƯn c«ng st nhá:

25 Stato (bộ phận đứng yên) phần cảm - Tần số dòng điện máy phát phát :

f = np60 .Víi p lµ sè cặp cực, n số vòng quay rôto/phút

= np Với p số cặp cực, n số vòng quay rôto/giây

- Từ thông gửi qua khung dây máy phát điện Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ)

Với Φ0 = NBS từ thông cực đại, N số vòng dây, B cảm ứng từ từ tr−ờng, S diện tích vịng dây, ω = 2πf

- Suất điện động khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - π

) = E0cos(ωt + ϕ - π

) Với E0 = ωNSB suất điện động cực đại

13 Máy phát điện xoay chiều ba pha:

- Máy phát điện xc ba pha máy tạo ba sđđ xc hình sin tần số, biên độ lệch góc 23 (về thời gian T/3) π

- CÊu t¹o:

+ Phần ứng ba cuộn dây giống gắn cố định đ−ờng tròn tâm ba vị trí đối xứng, đặt lệch góc 1200

+ Phần cảm nam châm quay quanh trục với tốc độ góc ω không đổi

- Hoạt động dựa t−ợng cảm ứng điện từ, biến thành điện Khi nam châm quay từ thông qua cuộn dây ba hàm số sin thời gian, tần số góc ω, biên độ lệch 1200 Kết ba cuộn dây xuất ba sđđ xc cảm ứng biên độ, tần số lệch pha góc 1200

N

S

- Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay chiều tần số, biên độ nh−ng độ lệch pha đôi

3

π

trong tr−ờng hợp tải đối xứng :

1

2

3

os( )

os( )

3

os( )

3

i I c t

i I c t

i I c t

ω π ω

π ω

=

= −

= +

* C¸c cách mắc:

+ Mắc hình

- Gồm dây có ba dây pha dây trung hòa - Tải tiêu thụ không cần đối xứng

26 - Id = Ip

- I0 =

A2

B2

B3

A1

A3

A B1

+ Mắc hình tam giác

B1

A3

A1

- HÖ thèng gåm ba d©y

- Tải tiêu thụ phải thật đối xứng - Id = 3.Ip

- Ud = Up

+ Ưu điểm dòng xoay chiều ba pha - TiÕt kiƯm d©y dÉn

- Dịng điện xoay chiều ba pha đối xứng cho hiệu suất cao so với dòng điện xoay chiều pha

- Tạo từ tr−ờng quay dùng động không đồng ba pha dễ dàng 14 Động không đồng ba pha:

1 B

2 B

3

B

(1) - Hoạt động : Dựa t−ợng cảm ứng điện từ từ tr−ờng quay

- CÊu t¹o: Gåm hai bé phận là:

- Rôto (phần ứng): Là khung dây quay dới tác dụng

từ tr−êng quay (3) (2)

- Stato (phần cảm): Gồn cuộn dây giống hệt đặt vị trí nằm vịng trịn cho trục cuộn dây đồng qui tâm vịng trịn hợp góc 1200

- Khi cho dđxc pha vào cuộn dây từ trờng tổng hợp cuộn dây tạo tâm từ trờng quay

B1=B0cos( )ωt ; 2 0cos( )

B =B ωt− π ; 2 0cos( )

3

B =B ωt+ π

=> Cảm ứng từ tổng hợp tai tâm 0: B = 1,5B0 với B từ tr−ờng tổng hợp tâm Từ tr−ờng quay tác dụng vào khung dây khung quay với tốc độ nhỏ tốc độ quay từ tr−ờng Chuyển động quay rôto (khung dây) đ−ợc sử dụng làm quay máy khác

15 M¸y biÕn ¸p (biÕn thÕ):

- Hoạt động: Dựa t−ợng cảm ứng điện t

- Cấu tạo:+ Lõi biến áp: Là sắt non pha silic ghép lại (Để giảm dòng Phucô) Tác dụng dẫn từ

+ Hai cuộn dây quấn:

- Cuộn dây sơ cấp có hai đầu nối với nguồn điện có N1 vòng - Cuộn dây thứ cấp có hai đầu nối với tải tiêu thụ có N2 vòng - Tác dụng hai cuộn dây dẫn điện

27

- Công thức máy biến áp (H = 100%): 1

2 2

U E I N

k

U = E = I = N =

+ NÕu k > 1: N1 > N2 <==> U1 > U2 : hạ áp + Nếu k < 1: N1 < N2 <==> U1 < U2 : tăng áp - HiƯu st m¸y biÕn ¸p: H = PP2

1

= U2I2cosϕ2 U1I1cosϕ1

- øng dơng cđa máy biến áp: Trong truyền tải sử dụng điện

15 Công suất hao phí trình truyền tải điện năng:

2

d d

P P R I R

(U cos )

∆ = =

ϕ

Trong ú:

P: công suất truyền nơi cung cấp; U: điện áp nơi cung cấp;

cos: hệ số công suất dây tải điện (thông th−êng cosϕ = 1);

d l R

S

= điện trở tổng cộng dây tải điện (lu ý: dẫn điện dây)

=> Chỉ cần tăng điện áp đầu đờng dây tải điện lên k lần giảm hao phí k2 lần

- Độ giảm điện áp đờng dây tải điện: U = RdI

28

CHƯƠNG IV: dao động sóng điện từ

1 Mạch dao động:

* Mạch dao động mạch điện gồm cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thành mạch điện kín

+ Nếu điện trở mạch nhỏ, coi nh− không, mạch mạch dao động lí t−ởng

- Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau phóng điện qua lại mạch nhiều lần tạo dđxc mạch Ban đầu để mạch hoạt động phải tích cho tụ điện tích Q0

* Khi mạch hoạt động, q, u, i biến thiên tần số:

- §iƯn tÝch tøc thêi q = q0cos(ωt + ϕ)

- HiÖu ®iƯn thÕ (®iƯn ¸p) tøc thêi u q q0 cos( t ) U c0 os( t )

C C ω ϕ ω

= = + = +ϕ

- Dòng điện tức thời i = q = - ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + π

)

Trong đó:

LC

= tần số góc riêng T =2 LC chu kỳ riêng

f

LC

= tần số riêng I0 q0 q0

LC ω

= =

U0 q0 I0 LI0 L

C ωC ω C

= = = =I0

2 Chó ý: Khi ghÐp tơ:

NÕu m¹ch cã L C1 phát tần số f1 Nếu mạch có L C2 phát tần số f2 Khi m¾c C1 nèi tiÕp C2: fnt2 = f12+ f2

Khi m¾c song song C2: 2 2

1

1 1

ss

2

f = f + f

* Năng l−ợng mch dao ng:

- Năng lợng điện trờng:

2

đ

1

W

2 2

q

Cu qu

C

= = = 02 os (2 )

2 q

c t

C ω ϕ

= +

- Năng lợng từ trờng:

2

2

1

W sin (

2

t

q

Li t

C ω ϕ)

= = +

- Năng lợng điện từ: W=W+Wt <==>

2

2

0 0

1 1

W

2 2

q

CU q U LI

C

= = = = 0

29

+ Mạch dao động có điện trở R ≠ dao động tắt dần Để trì dao động cần cung cấp cho mạch l−ợng có cơng suất:

2 2

2 C U0 U RC0

P I R R

2

ω

= = =

L + Khi tụ phóng điện q u giảm ngợc lại

+ Quy c: q > ứng với tụ ta xét tích điện d−ơng i > ứng với dịng điện chạy đến tụ mà ta xét

- Sự t−ơng tự dao động điện dao động

Đại l−ợng Đại l−ợng điện Dao động Dao động điện

x Q x” + ω2x = Q” + ω2q =

v I k

m

ω=

LC

ω=

m L x = Acos(ωt + ϕ) q = q0cos(ωt + ϕ)

k

C v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ)

F U A2 x2 ( )v

ω

= + 2

0 ( )

i

q q

ω

= +

µ R F = -kx = -mω2

x u q L

C ω q

= =

W® Wt (WC) W® =1

2mv

2 W

t = 2Li

2

Wt W® (WL) Wt =

2kx

W® =

2

2

q C

3 Sãng ®iÖn tõ

* Khi tõ tr−êng biÕn thiên theo thời gian sinh điện trờng xoáy (là điện trờng mà đờng sức bao quanh đờng cảm ứng từ) Ngợc lại điện trờng biến thiên theo thời gian sinh từ trờng xoáy (là từ trờng mà đờng cảm ứng từ bao quanh đờng sức điện trờng)

- Dòng điện qua cuộn dây dây dẫn dòng điện dẫn, dđ qua tụ điện dòng điện dịch (là biến thiên điện trờng tụ)

- Điện trờng từ trờng mặt thể khác loại trờng điện từ trờng * Sóng điện từ: lan truyền không gian điện từ trờng biến thiên

+ Đặc điểm:

- Vận tốc lan truyền chân không c = 3.108m/s Trong điện môi v < c

- Sóng điện từ sóng ngang E B, vng góc với vng góc với ph−ơng truyền sóng Cúng dao động tần số pha

30 - B−íc sãng cđa sãng ®iƯn tõ c c2 LC

f

λ = = π

Với: c: vận tốc as chân không; C: điện dung tụ điện (F); L: độ tự cảm cuộn dây (H) + Phân loaị:

Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính

Sóng dài - 300 KHz 10 - 10 m5 Năng lượng nhỏ, bị nước hấp thụ => dïng

để thơng tin d−ới n−ớc

Sóng trung 0,3 - MHz 10 - 10 m3 Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm

tầng điện li phản xạ => dùng để thông tin mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt ban ngày

Sóng ngắn - 30 MHz 10 - 10 m2 Năng lượng lớn, bị tầng điện li mặt đất

phản xạ nhiều lần => dùng để thông tin mặt đất, kể ngày hay đêm

Sóng cực ngắn

30 - 30000 MHz 10 - 10 m-2 Có năng lượng rất lớn, khơng bị tầng điện li

hấp thụ, truyền theo đường thẳng => dùng để thông tin vũ trụ

* Nguyên tắc phát, thu sáng điện từ: Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát thu đ−ợc tần số riêng mạch

Chú ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin→ LMax và C biến đổi từ CMin→ CMax b−ớc sóng λ sóng điện từ phát (hoặc thu) λMin t−ơng ứng với LMin CMin λMax t−ơng ứng với LMax CMax

4 Sơ đồ khối máy phát thu vô tuyến đơn giản: - Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản:

Micrô (1) tạo dao động điện có tần số âm; Mạch phát sóng điện từ cao tần (2) phát sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz) ; Mạch biến điệu (3) trộn

dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu ; anten (5) tạo điện từ tr−ờng cao tần lan truyền

trong kh«ng gian

5

3

- Sơ đồ khối máy thu vô tuyến đơn giản:

Anten (1) thu sóng điện từ cao tần biến điệu ; Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần (2) khuếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới ;

Mạch tách sóng (3) tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ cao tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến ; Loa (5) biến dao động điện thành dao động âm

4

5

- ứng dụng sóng điện từ: Sóng vơ tuyến điện đ−ợc sử dụng thông tin liên lạc đài phát thanh, dao động âm tần đ−ợc dùng để biến điệu (biên độ hặc tần số) dao động cao tần Dao động cao tần đ−ợc biến điệu đ−ợc phát xạ từ ăng ten d−ới dạng sóng điện từ mát thu thanh, nhờ có ăng ten thu, thu đ−ợc dao động cao tần đ−ợc biến điệu, sau dao động âm tần lại đ−ợc tách khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ q trình tách sóng, đ−a loa

- Nguyên tắc chung thông tin liên lạc sóng vô tuyến: - Phải dùng sóng điện từ cao tần làm sóng mang - Phải biến điệu sóng mang

31

CHƯƠNG V: sóng ánh sáng

1 Hiện tợng tán sắc ánh sáng

* Đ/n: Là tợng chùm sáng phức tạp bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trờng suèt

* ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc

ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu B−ớc sóng ánh sáng đơn sắc v

f

= , truyền chân không 0 c

f

λ = c

v n

λ λ

λ λ

⇒ = ⇒ =

* Chiết suất môi tr−ờng suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ nhỏ nhất, màu tím lớn

* ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím B−ớc sóng ánh sáng trắng: 0,4 àm ≤λ≤ 0,76 àm

* Tán sắc lăng kính

Tổng quát: sini1 = nsinr1; sini2 = nsinr2; D = (i1 + i2) – A; A = r1 + r2;

Trường hợp góc nhỏ: i1 = nr1; i2 = nr2; D = (n – 1)A; A = r1+ r2

Trường hợp góc lệch cực tiểu: 2, 2 sin 2

A D A

i i r r n.sin

2 A

+

⇔ = = = ⇔ =

* Bề rộng quang phổ ∆ =D Dtim−Ddovà bề rơng : l = d.∆D * Tiêu cự thấu kính :

1

1

(n 1)

f R R

⎛ ⎞

= − ⎜ + ⎟

2 Hiện tợng nhiễu xạ ánh sáng

Hiện tợng ánh sáng bị lệch phơng truyền thẳng gặp vật cản gọi tợng nhiễu xạ ánh sáng 3 Hiện tợng giao thoa ánh sáng (chỉ xét giao thoa ánh sáng thí nghiệm Yâng)

* Đ/n: Là tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp khơng gian xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ

x M O

I d2

d1

S2

D S1

Các vạch sáng (vân sáng) vạch tối (vân tối) gọi vân giao thoa

* Hiệu đờng ánh sáng (hiệu quang trình) a d d2 d1 ax

D

∆ = − =

Trong đó: a = S1S2 khoảng cách hai khe sáng

D = OI khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe sáng S1, S2 đến quan sát

S1M = d1; S2M = d2

x = OM (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét * Vị trí (toạ độ) vân sáng: ∆d = kλ⇒ x k D; k

a λ

= ∈Z

k = 0: Vân sáng trung tâm

k = 1: Vân sáng bậc (thứ) (Kể từ trung tâm) k = 2: Vân sáng bậc (thứ)

* V trí (toạ độ) vân tối: ∆d = (k + 0,5)λ⇒ x (k 0,5) D; k

a λ

= + ∈Z

32

* Khoảng vân i: Là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp: i D

a

=

* Nếu thí nghiệm đợc tiến hành môi trờng suốt có chiết suất n bớc sóng khoảng vân:

n in nD i

n a

λ λ

λ = ⇒ = =

n

* Khi nguồn sáng S di chuyển theo ph−ơng song song với S1S2 hệ vân di chuyển ng−ợc chiều khoảng vân i khơng đổi

§é dêi hệ vân là: 0

1 D

x d

D

=

Trong đó: D khoảng cách từ khe tới

D1 khoảng cách từ nguồn sáng tới khe

d độ dịch chuyển nguồn sáng

* Khi đ−ờng truyền ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) đ−ợc đặt mỏng dày e, chiết suất n hệ vân dịch chuyển phía S1 (hoặc S2) đoạn: x0 (n 1)eD

a

− =

* Xác định số vân sáng, vân tối vùng giao thoa (tr−ờng giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua võn trung tõm)

+ Số vân sáng (là sè lỴ): 2 S

L N

i

⎡ ⎤ ⎢ ⎥ = +

⎢ ⎥ ⎣ ⎦

+ Sè v©n tèi (là số chẵn): 0, t

L N

i

⎡ ⎤ ⎢ ⎥ = +

⎢ ⎥ ⎣ 5⎦

Trong [x] phần nguyên x Ví dụ: [6] = 6; [5,05] = 5; [7,99] =

* Xác định số vân sáng, vân tối hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2)

+ Vân sáng: x1 < ki < x2

+ V©n tèi: x1 < (k+0,5)i < x2

Số giá trị k Z số vân sáng (vân tối) cần tìm

Chú ý: M N phía với vân trung tâm x1 x2 dấu M N khác phía với vân trung tâm x1 x2 khác dấu

* Xác định khoảng vân itrong khoảng có bề rộng L Biết khoảng L có n vân sáng + Nếu đầu hai vân sáng thì:

1 L i

n

= −

+ Nếu đầu hai vân tối thì: i L

n

=

+ NÕu mét đầu vân sáng đầu vân tối th×:

0,5 L i

n

= −

* Sự trùng xạ 1, 2 (khoảng vân tơng ứng i1, i2 )

+ Trùng vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = ⇒ k1λ1 = k2λ2 =

+ Trïng cđa v©n tèi: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ⇒ (k1 + 0,5)λ1 = (k2 + 0,5)λ2 = Chú ý: Vị trí có màu màu với vân sáng trung tâm vị trí trùng tất vân sáng xạ

* Giao thoa ánh sáng trắng (0,4 àm 0,76 µm) - BỊ réng quang phỉ bËc k: x k D( đ t

a λ λ

∆ = − ) với λđ λt b−ớc sóng ánh sáng đỏ tím - Xác định số vân sáng, số vân tối xạ t−ơng ứng vị trí xác định (đã biết x) + Vân sáng: x k D ax, k Z

a kD

λ λ

= ⇒ = ∈

Víi 0,4 µm ≤λ≤ 0,76 µm ⇒ giá trị k + Vân tối: ( 0,5) ax , k

( 0,5)

D

x k

a k D

λ λ

= + ⇒ = ∈

33

Víi 0,4 µm ≤λ≤ 0,76 µm giá trị k

- Khoảng cách dài ngắn vân sáng vân tối bậc k:

[k ( 0,5) ]

Min t

D

x k

a λ λ

∆ = − −

ax [k đ ( 0,5) ]

M t

D

x k

a λ λ

∆ = + − Khi vân sáng vân tối nằm khác phía vân trung tâm

ax [k đ ( 0,5) ]

M t

D

x k

a λ λ

∆ = − − Khi vân sáng vân tối nằm phía vân trung tâm Chú ý: + Hiện t−ợng cầu vồng t−ợng tán sắc ánh sỏng

+ ánh sáng phản xạ váng dầu, mỡ bong bóng xà phòng (có màu sặc sỡ) tợng giao thoa ánh sáng dùng ánh sáng trắng

4 Các loại quang phæ:

Quang phổ Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm Ứng dụng

Liên tục

Là dải sáng có

màu biến đổi liên

tục

Các chất rắn, chất lỏng, chất khí áp suất lớn bị nung

nóng phát

quang phổ liên tục

- Không phụ thuộc vào chất vật

phát sáng, mà

phụ thuộc vào nhiệt độ

- Nhiệt độ vật cao, miền phát

sáng lan dần

về phía ánh sáng có bước sóng ngắn

- Đo nhiệt độ

các vật phát sáng

(Đặc biệt vật xa)

Vạch phát xạ

Gồm vạch màu

riêng lẻ, ngăn cách

nhau

khoảng tối

Các chất khí hay

hơi áp suất thấp bị kích thích (đốt nóng

hay phóng điện

qua.)

Quang phổ vạch

của nguyên tố

khác khác số lượng vạch, vị trí, màu sắc cường độ sáng

Xác định thành

phần cấu tạo

các nguyên tố có

trong hợp chất

Vạch hấp thụ

Là hệ thống

vạch tối riêng rẽ

nằm nên

quang phổ liên tục

- Chiếu ánh sáng

trắng qua đám khí

hay nóng sáng áp suất thấp

- Nhiệt độ đám phải thấp nhiệt độ nguồn sáng

Chiếu ánh sáng

trắng qua đám

nung nóng thu

vạch tối quang phổ liên tục

- Tắt nguồn sáng,

có vạch màu nằm tối trùng với vạch tối

Biết thành

34

5 Tia hồng ngoại, tia tử ngoại tia X:

Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X

Định nghĩa - Bức xạđiện từ khơng nhìn thấy, có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ

- Bức xạ điện từ khơng nhìn thấy, có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím

- Sóng điện từ có bước sóng ngắn từ 10 -12 – 10 -8 m

Nguồn phát Mọi vật nung nóng phát tia hồng ngoại

Các vật có nhiệt độ 20000C Ống tia Rơnghen

Tính chất, tác dụng

- Tác dụng bật tác dụng nhiệt

- Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại

- Trong công nghiệp dùng

để sấy khô sản phẩm sơn

- Trong y học dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm ngồi da cho máu lưu thơng

- Dùng thiết bị điều khiển từ xa

- Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Làm iơn hóa chất khí

- Kích thích phát quang nhiều chất

- Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế

bào, diệt khuẩn, nấm mốc… - Có thể gây tượng quang điện

- Trong công nghiệp: Phát vết nứt, xước bề mặt sản phẩm

- Trong y học: chữa còi xương, diệt vi khuẩn …

- Có khả đâm xuyên mạnh (Tính chất đáng ý nhất.)

- Tác dụng mạnh lên phim

ảnh, làm iôn hóa khơng khí - Có tác dụng làm phát quang nhiều chẩt

- Có tác dụng gây tượng quang điện hầu hết kim loại

- Có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn…

Ứng dụng

- Sấy khô, sưởi ấm

- Sử dụng điều khiển từ xa

- Chụp ảnh hồng ngoại - Trong quân ứng dụng làm ống nhòm hồng ngoại, quay phim ban đêm…

- Khử trùng, diệt khuẩn - Chữa bệnh cịi xương

- Tìm vết nứt bề mặt kim loại

- Y học: Chụp chiếu điện, chữa ung thư

- Cơng nghiệp: dị tìm khuyết tật sản phẩm đúc - Khoa học: nghiên cứu cấu trúc tinh thể

- Giao thông: kiểm tra hành lí hành khách

6 Thang sãng ®iƯn tõ:

Loại sóng Bước sóng Vựng : 0, 640àmữ0, 760àm

Tia gamma Di 1012m Vựng cam : 0, 590àmữ0, 650àm

Tia X 10−12m đến 10−9m Vùng vàng : 0, 570àmữ0, 600àm

Tia t ngoi 109m n 3,8.107m Vựng lc : 0, 500àmữ0, 575àm nh sáng nhìn thấy 3,8.10−7m đến 7,6.10−7m Vùng lam : 0, 450àmữ0, 510àm Tia hng ngoi 7,6.107m n 10−3m Vùng

chàm

: 0, 440 m 0, 460 m

ữ

Sĩng vơ tuyến 10−3m trở lên Vùng tím : 0, 38àmữ0, 440àm

35

CHƯƠNG VI: lợng tử ánh sáng

1 Năng lợng lợng tử ánh sáng (hạt phôtôn) - Năng lợng lợng tử ánh sáng (hạt phôtôn):

ε hf hc

λ

= =

Trong đó: h = 6,625.10-34 Js số Plăng;

c = 3.108m/s lµ vận tốc ánh sáng chân không;

f, tần số, bớc sóng ánh sáng (của xạ)

Chỳ ý: Khi ánh sáng truyền l−ợng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới ngun sỏng

- Thuyết lợng tử ánh sáng:

+ ánh đợc tạo thành hạt gọi phôtôn

+ Vi mi ỏnh sỏng đơn sắc có tần số f, phơtơn đếu giống nhau, phôtôn mang l−ợng hf

+ Trong chân không phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s däc theo c¸c tia s¸ng

+ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hÊp thơ ph«t«n

Chú ý: phơtơn tồn trạng thái chuyển động khơng có phơtơn đứng yờn

2 Hiện tợng quang điện

- Hiện tợng quang điện ngoài: Hiện tợng ánh sáng làm bật êlectron khỏi mặt kim loại gọi tợng quang điện

- Hiện tợng quang điện (quang dẫn): Hiện tợng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện, gọi tợng quang điện

- nh luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có b−ớc sóng λ ngắn giới hạn quang điện λ0 kim loại đó, gây đ−ợc t−ợng quang điện => Các t−ợng quang điện định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt

- ứng dụng t−ợng quang điện tế bào quang điện, dụng cụ để biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, quang điện trở, pin quang điện

* C«ng thøc Anhxtanh ax

M mv hc

hf A

ε

λ

= = = +

Trong

0 hc A

= công thoát kim loại dùng làm catốt

36

* Để dòng quang điện triệt tiêu UAK - Uh với Uh gọi hiệu ®iÖn thÕ h∙m

2 0max

2 e h

m v

eU = víi e = 1,6.10-19C

* Xét vật lập điện, có điện cực đại Vmax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển

động điện tr−ờng cản có c−ờng độ E đ−ợc tính theo cơng thức:

2 0max

max max

2 e m v

eV = =e E d

* Với U hiệu điện anốt catốt, vA vận tốc cực đại electron đập vào anốt, vK =

v0Max vận tốc ban đầu cực đại electron rời catốt thì:

e 2

2 A K

U= mv − mv

* Hiệu suất lợng tử (hiệu suất quang điện)

0 n H

n

=

Với n n0 số electron quang điện bứt khỏi catốt số phôtôn đập vào catốt khoảng thời gian t

Công suất cđa ngn bøc x¹: p n0 n hf0 n h0

t t

ε

λ

= = = c

t

C−ờng độ dòng quang điện bão hoà: Ibh q

t

= =ne

t

* Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ tr−ờng B

.sin mv R

e B α

= ; α = ( ,B)vm

G JG

Khi vG⊥ ⇒BJG sinα= ⇒1: mv R

e B

=

XÐt electron võa rêi khái catèt th× v = v0max nªn R = Rmax

Chú ý: Hiện t−ợng quang điện xảy đ−ợc chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại l−ợng: Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … đ−ợc tính ứng với xạ có λMin (hoặc fMax)

* Đối với tia Rơnghen X:

- Cng dòng điện ống Rơnghen: i = ne Với n số electron tới đập đối catot giây

- Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK

Với Eđ= mv2/2 động electron tr−ớc đập vào đối catôt

Eđo = mvo2/2 động electron sau bứt khỏi catôt, th−ờng Eđo = 0 - Định luật bảo tồn l−ợng: Eđ = ε + Q = hf + Q (động electron biến thành l−ợng tia X làm nóng đối catơt) Với ε l−ợng tia X Q nhiệt l−ợng làm nóng đối catơt

- B−ớc sóng nhỏ nhất xạ ống Rơnghen phát ứng với tr−ờng hợp toàn động electron Eđ (ngay tr−ớc đập vào đối catôt) biến thành l−ợng ε tia X:

Tõ E® = ε + Q = hf + Q ==> E®≥ hf = hc/λ ==> λ≥ hc/ E®

37 3 Quang trở pin quang điện:

- Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Điện trở thay đổi từ vài mêgaôm không đ−ợc chiếu sáng xuống đến vài chục ôm đ−ợc chiếu sáng

- Pin quang điện (còn gọi pin mặt trời) nguồn điện chạy l−ợng as Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào t−ợng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn

4 Sù ph¸t quang:

- Sự phát quang số chất có khả hấp thụ as có b−ớc sóng để phát as cú bc súng khỏc

- Đặc điểm phát quang: kéo dài thời gian sau t¾t as kÝch thÝch

- Huỳnh quang: Là phát quang chất lỏng chất khí, có đặc điểm as phát quang tắt nhanh sau tắt as kích thích ánh sáng huỳnh quang có b−ớc sóng dài b−ớc sóng as kích thích: λhq > λkt

- Lân quang: Là phát quang chất rắn, có đặc điểm as phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt as kích thích ứng dụng: chế tạo loại sơn biển báo giao thông, t−ợng phát sáng

5 Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô

phát phôtôn nhận phôtôn

hfmn hfmn

Em * Tiên đề Bo

mn m n

mn hc

hf E E

ε

λ

= = = −

En * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô:

Em > En rn = n2r

0

Với r0 =5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ o K)

* Năng lợng electron nguyên tử hiđrô:

2 13,6

(

n )

E eV

n

= − Víi n ∈ N*

n=2

n=1 Banme

Pasen Hδ Hγ Hβ Hα

L O P N M

K

n=5 n=6 * Sơ đồ mức l−ợng

n=4 - D·y Laiman: N»m vïng tư ngo¹i

ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ

đạo K n=3

Chú ý: Vạch dài LK e chuyển từ L K Vạch ngắn K e chuyÓn tõ ∞→

K

- Dãy Banme: Một phần nằm vùng tử ngoại, phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo L Vùng ánh sáng nhìn thấy có vạch:

Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L Vạch lam Hβ ứng với e: N → L Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L Vạch tím Hδ ứng với e: P → L

Laiman Chú ý: Vạch dài λML (Vạch đỏ Hα)

Vạch ngắn L e chuyển từ

L

38 Chó ý: Vạch dài NM e chuyển từ N M

Vạch ngắn M e chuyển từ M

Mối liên hệ bớc sóng tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô:

13 12 23

1 1 1

λ =λ +λ vµ f13 = f12 +f23 (nh− cộng véctơ)

6 Sơ lợc laze:

- Laze phiên âm LASER, nghĩa máy khuyếch đại as phát xạ cảm ứng

- Laze nguồn sáng phát chùm sáng có c−ờng độ lớn dựa ứng dụng hện t−ợng phát xạ cảm ứng

- Đặc điểm tia laze có tính đơn sắc, tính định h−ớng, tính kết hợp cao c−ờng độ lớn - Tùy vào vật liệu phát xạ ng−ời ta chế tạo laze khí, laze rắn laze bán dẫn

Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) Al2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ tia laze as đỏ hồng ngọc ion crôm phát chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái

7 L−ìng tÝnh sãng h¹t cđa ¸nh s¸ng:

- ¸nh s¸ng võa cã tÝnh chÊt sóng, vừa có tính chất hạt Vậy ánh sáng cã l−ìng tÝnh sãng h¹t

- Khi b−íc sãng as ngắn (thì lợng phôtôn lớn), t/c hạt thể đậm nét: Tính đâm xuyên, td quang điện, td iôn hóa, td phát quang

39

CHƯƠNG VII Hạt nhân nguyên tử

1 Cu to ht nhân nguyên tử, đơn vị khối l−ợng nguyên tử: a) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:

- CÊu tạo:

+ Hạt nhân nguyên tử đợc cấu tạo từ prôtôn (mang điện tích nguyên tố dơng), nơtron (trung hoà điện), gọi chung nuclôn

+ Hạt nhân nguyên tố có nguyên tử số Z chứa Z prôton N nơtron; A = Z + N đợc gọi số khối

Ký hiệu: ZAX

+ Các nuclôn liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; loại lực truyền tơng tác nuclôn hạt nhân (lực tơng tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thớc hạt nhân (cỡ 10-15m)

- Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có số prôton Z nh−ng khác số nơtron N gọi đồng vị b) số đơn vị hay dùng vật lý hạt nhân:

- Đơn vị khối l−ợng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị 12 khối l1 −ợng nguyên tử đồng vị 12 , cụ thể:

6C

1u = 1,66055.10-27kg ; 1u = 931,5 Mevc2 ==> 1uc2 = 931,5MeV

- u xÊp xØ b»ng khèi l−ỵng nuclôn, nên hạt nhân có số khối A có khối lợng xấp xỉ A(u)

- Đơn vị l−ợng: eV = 1,6.10-19J ==> MeV = 106.1,6.10-19J = 1,6.10-13J - số đơn vị n/tử th−ờng gặp: mP = 1,67262.10

-27

kg = 1,00728 u ; mn = 1.67493.10-27 kg = 1,00866 u ;

me = 9,1.10-31 kg = 0,0005486 u

2 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, l−ợng liên kết:

- Hạt nhân có khối l−ợng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có l−ợng tồn phần tính theo cụng thc: E = m0c2 + W

đ (Động năng: Wđ = m.v 2/2)

- Mt vt có khối l−ợng m0 trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối l−ợng vật tăng lên thành m với m = m0

- v

2

c2

- HÖ thøc Anhxtanh: E = mc2 => W

d = E – E0 ; Víi E0 = m0c

2 lợng nghỉ vật

- Độ hụt khối: Khối l−ợng hạt nhân nhỏ tổng khối l−ợng nuclôn tạo thành hạt nhân đó: ∆m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx gọi độ hụt khối

- Sự tạo thành hạt nhân toả lợng tơng ứng ELK = mc2, gọi năng lợng liên kết hạt nhân

40

4

Z Z

3 Phản ứng hạt nh©n

a Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân, Phản ứng hạt nhân đ−ợc chia làm hai loại:

+ Ph¶n øng hạt nhân tự phát: trình tự phân rà hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác

X1 X2 + X3; X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt

+ Phản ứng hạt nhân kích thích: trình hạt nhân tơng tác với thành hạt nhân khác

Z1 Z2

1 2 3

A

AX + A X → X + A X

Trong số hạt hạt sơ cấp nh− nuclơn, electrơn, phơtơn b Các định luật bảo tồn phn ng ht nhõn:

+ Bảo toàn sè nucl«n (sè khèi): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

+ Bảo toàn động l−ợng: JJGp1+JJGp2=JJGp3+JJGp hay4 m1 1vJG+m2 2vJG=m4 3vJG+m4 4vJG

4

X

+ B¶o toàn lợng toàn phần:

1

X X X

K +K +∆ =E K +K

Trong đó: ∆E l−ợng phản ứng hạt nhân

2 X

K = mx xv

X

động chuyển động hạt X Chú ý: - Khơng có định luật bảo tồn khối l−ợng

- Mối quan hệ động l−ợng pX động KX hạt X là: pX2 =2m KX - Khi tính vận tốc v hay động K th−ờng áp dụng quy tắc hình bình hàn h

2

VÝ dô: p= p1+p JG JJG JJG

biÕt ϕ=np p1, 2 JJG JJG

p

JG

1 p

J

2 2

1 2 p = p +p + p p cosϕ

hay (mv)2 =(m v1 1)2+(m v2 2)2+2m m v v cos1 2 2 ϕ haymK=m K1 1+m K2 2+2 m m K K cos1 2 1 2 ϕ T−ơng tự biết φ1=JJG JGnp p1, φ2=nJJG JGp p2, Tr−ờng hợp đặc biệt:p1⊥ p2

JJG JJG

⇒ 2

1 22

p = p +p T−¬ng tù p1⊥ p JJG JG

hc p2 ⊥ p JJG JG JG

2 p

JJG φ

v = (p = 0) ⇒ p1 = p2⇒ 1

2

K v m A

K =v = m ≈ A

2

X

T−¬ng tù v1 = v2 = - Năng lợng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c2

Trong đó:

1

0 X

M =m +m tổng khối lợng hạt nhân tr−íc ph¶n øng

3

X X

41

4

Chú ý: + Nếu M0 > M phản ứng toả l−ợng ∆E d−ới dạng động hạt X3, X4 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững

+ Nếu M0 < M phản ứng thu l−ợng |∆E| d−ới dạng động hạt X1, X2 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững

- Trong phản ứng hạt nhân

1 2 3

A

A A A

Z X +Z X Z X +Z X

Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lợng liên kết riêng tơng ứng 1, 2, 3,

Năng lợng liên kết tơng ứng ELK1, ELK2, ELK3, ELK4 ; Độ hụt khối tơng ứng m1, m2, m3, m4

Năng lợng phản ứng hạt nh©n : ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 ∆E = ELK3 + ELK4 – ELK1 – ELK2 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 4 Hiện tợng phóng xạ:

- Định nghĩa: Là trình phân huỷ tự phát hạt nhân không bền vững Quá trình phân huỷ kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ điện từ

Hạt nhân tự phân huỷ gọi hạt nhân mẹ Hạt nhân đợc tạo thành sau phân huỷ gọi hạt nhân - Các loại tia phóng xạ:

Tia β Tia α

Tia β+ Tia β−

Tia γ

B¶n chÊt Htửạt nhân ngun 4He

Pơzitron hay electron

dương, kí hiệu: hay Thùc chÊt cđa phãng x¹ β

e + +

e

+ lµ

một hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn

một hạt nơtrinô:

p +n e++v

Các êlectron, kí hiệu hay Thùc chÊt cđa phãng x¹ β

e

e

-

hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrôn phản hạt nơtrinô:

np + e +

Là sóng điện từ có bước sóng ngắn, hạt phơtơn có lượng cao

H¹t nhân sinh trạng thái kích thích có mức lợng cao E1

chuyn xung mc nng l−ợng thấp E2 đồng thời

phãng mét ph«t«n có

năng lợng:

1 hc

hf E E

ε = = = − λ

§iƯn tÝch + 2e + e - e

Tốc độ 2.107m/s Gần bằng tốc độ ỏnh sng Bng tc nh sng

Khả ion hãa

iơn hóa mơi trường mạnh

có khả iơn hóa mơi trường yếu

tia Khả ion hóa yếu

Khả đâm xuyên

khả đâm xuyên kém, quÃng đờng đợc không khí cỡ 8cm

Khả đâm xuyên mạnh, đợc vài mét không khí vài mm kim loại

42 Quy t¾c

dÞch chun

4

2

A A

ZX He Z Y

− −

→ +

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị

0

1

A A

ZX →+ e+Z−Y

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn có số khèi

0

1

A A

ZX e+Z+Y

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hoàn cã cïng sè khèi

Trong phóng xạ γ khơng có biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ th−ờng kèm theo phóng xạ α β

4 Định luật phóng xạ:

- Số nguyên tử (hạt nhân) chất phóng xạ lại sau thêi gian t:

0 0 k0 t

N t T

N N N e

2

− −λ

= = =

- Số hạt nguyên tử bị phân rà số hạt nhân đợc tạo thành số hạt ( e- e+)

đợc tạo thành: =N N0 =N N0(1et)

- Khối lợng chất phóng xạ lại sau thời gian t: 0.2 0 t

t T

k m m=m − =m e−λ =

Trong đó: + N0, m0 số nguyên tử (hạt nhân), khối l−ợng chất phóng xạ ban đầu + T chu kỳ bán rã T=ln

khoảng thời gian nửa số hạt nhân ph©n r·

+ ln2 0,693

T T

λ = = số phóng xạ, đặc tr−ng cho chất phóng xạ xét + λ T không phụ thuộc vào tác động bên (nh− nhiệt độ, áp suất ) mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ

+ k = T : sè chu kì bán rà thời gian t t

- Khối lợng chất bị phóng xạ sau thời gian t: =m m0 =m m0(1et) - Phần trăm chất phóng xạ bị phân rÃ:

0

1 t

m

e m

λ

−

=

- Phần trăm chất phóng xạ còn lại:

0

t

m T t

e m

λ

− − = =

- Khối lợng chất đợc tạo thành sau thêi gian t: 1 1 (1 t) 0(1 t)

A A

A N A

N

m A e m e

N N A

λ λ

− −

∆

= = − = −

Trong đó: A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất đ−ợc tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ

Chó ý: Tr−êng hợp phóng xạ +, - A = A

1⇒ m1 = ∆m

43

0 0.2

2 t

t T

k H H =H − =H e−λ =λN=

Với: H0 = λN0 độ phóng xạ ban đầu

Đơn vị: + Becơren (Bq): 1Bq = phân rã/giây ; Curi (Ci): Ci = 3,7.1010 Bq Chú ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s)

- ứng dụng đồng vị phóng xạ: ph−ơng pháp nguyên tử đánh dấu, khảo cổ định tuổi cổ vật dựa vo lng cacbon 14

5 Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch: a Phản ứng phân hạch:

- Phản ứng phân hạch: hạt nhân nặng hấp thụ nơtron vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo vài nơtrôn Năng lợng tỏa phản ứng cỡ 210 MeV

Sự phân hạch 1g 235U giải phóng lợng 8,5.1010J tơng đơng với

lợng 8,5 than dầu táa ch¸y hÕt

- Phản ứng dây truyền: Gọi k hệ số nhân nơtrôn, số nơtrơn cịn lại sau p.− h.n đến kích thích h.n khác

Khi k ≥ x¶y phản ứng phân hạch dây chuyền:

+ Khi k < 1, phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh

+ Khi k = 1, phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì l−ợng phát không đổi theo thời gian

+ Khi k > 1, phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì lợng phát tăng nhanh gây bùng nổ

- Khi l−ợng tới hạn: khối l−ợng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền trỡ

Với 235U khối lợng tới hạn cỡ 15 kg, víi 239Pu vµo cì kg

b Phản ứng nhiệt hạch (phản ứng tổng hợp hạt nh©n):

- Hai hay nhiều hạt nhân nhẹ, kết hợp với thành hạt nhân nặng Phản ứng xảy nhiệt độ cao, nên gọi phản ứng nhiệt hạch Con ng−ời thực đ−ợc phản ứng d−ới dạng khơng kiểm sốt đ−ợc (bom H)

- Điều kiện để phản ứng kết hợp hạt nhân xảy ra:

+ Phải đ−a hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma cách đ−a nhiệt độ lên tới 108 độ

+ Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn

44

CHƯƠNG VIII Từ vi mô đến vĩ mô

I Các hạt sơ cấp:

1. Thế giới vi mô, vĩ mô đợc xếp theo kích thớc lớn dần: Hạt sơ cấp, hạt nhân nguyên tử, nguyên tử, phân tử, hành tinh, hệ Mặt Trời, thiên hà

2 Hạt sơ cấp: Là hạt có kích thớc khối lợng nhỏ hạt nhân nguyên tử - Các hạt sơ cấp gồm: phôtôn , electron e-, pôzitron e+, prôtôn p, nơtrôn n, nơtrinô

- Các hạt sơ cấp đợc chia làm ba loại: + phôtôn

+ Cỏc leptụn: Cú l−ợng từ đến200 me Bao gồm: nơtrinô ν, electron e-, pụzitron e+, mờzụn

+ Các hađrôn: Có khối lợng 200me Đợc chia thành ba nhóm con:

ã Mêzôn , K: Có khối lợng 200me nhng nhỏ khối lợng nuclôn ã Nuclôn p, n

ã Hipêron: Có khối lợng lớn khối lợng nuclôn Nhóm nuclôn hipêron đợc gọi lµ barion

- Tất hađrơn đ−ợc cấu tạo từ hạt nhỏ hơn, gọi quac. Có loại quac (kí hiệu là: u, d, s, c, b, t) với phản quac t−ơng ứng Các quac có mang điện phân số: ±e3 , ±2e3

- Phần lớn hạt sơ cấp tạo thành cặp gồm hạt phản hạt Phản hạt có khối l−ợng nghỉ spin nh− hạt nh−ng đặc tr−ng khác có trị số độ lớn trái dấu

- Chó ý:

+ Sắp xếp theo thứ tự tăng dần khối l−ợng hạt sơ cấp biết: Phụtụn, leptụn, mờzụn v barion

+ Các hạt sơ cấp phôton, leptôn, hađrôn

+ Hạt prôton có cấu tạo quac nên prôton bị phá vỡ

3 Bốn loại tơng tác vũ trụ: mạnh, điện từ, yếu, hấp dẫn

- Tơng tác hấp dẫn: Là tơng tác hạt (các vật) có khối lợng khác không Bán kính lớn vô cùng, lực tơng tác nhỏ Ví dụ: Trọng lực, lực hút TĐ mặt trăng

- Tơng tác điện từ: tơng tác hạt mang điện phôtôn với hạt mang điện Bán kính lớn vô hạn, lực tơng tác mạnh tơng tác hấp dẫn cỡ 1038 lần

Tơng tác điện từ chất lực Culông, lực điện từ, lực Lo ren, lực ma sát, lực liên kết hóa học

- Tơng tác yếu leptôn: Đó tơng tác leptôn Bán kính tác dụng nhỏ cỡ , lực tơng tác yếu tơng tác hấp dẫn cỡ lần Ví dụ: trình ph©n r· β

18 10− m

11

10 ±

: p → n + e+ + v

e ; n → p + e - + ~

e v

- T−¬ng tác mạnh: Là tơng tác hadrôn; không kể trình phân rà chúng Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 1015m, lực tơng tác yếu tơng tác hấp dẫn cỡ 102 lần

Một trờng hợp riêng tơng tác mạnh lực hạt nhân

4 Kích thớc nguyên tử, hạt nhân, prôton lần lợt là: 10-10m, 10-14m, 10-15m

45 II mỈt trêi – hƯ mặt trời:

1.Hệ Mặt Trời: Gồm Mặt Trời hành tinh, tiểu hành tinh vệ tinh, chổi thiên thạch

- Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vơng tinh, Hải Vơng tinh

- Để đo đơn vị hành tinh ng−ời ta dùng đơn vị thiên văn: 1ủvtv 150.10 km= - Năm ánh sáng: quãng đ−ờng mà as đ−ợc năm

12 1 năm ánh sáng = 9,46.10 Km

- Các hành tinh quay quanh mặt trời theo chiều thuận phẳng, Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quay theo chiều thuận trừ Kim tinh

2 MỈt Trêi:

- Là thiên thể trung tâm hệ mặt trời Có bán kính > 109 lần bk trái đất; khối l−ợng = 333 000 lần kl TĐ

- Có khối l−ợng lớn, lực hấp dẫn Mặt Trời có vai trị định hình thành, phát triển chuyển động hệ

- Là cầu khí nóng sáng, khoảng 75% hiđrô 23% heli Nhiệt độ bề mặt 6000K, lòng đến hàng chục triệu độ Trong lịng mặt trời ln xảy p.− nhệt hạch phản ứng tổng hợp hạt nhân hiđrô thnh hn heli

- Công suất phát xạ Mặt Trời P 3,9.10 W= 26

Chú ý: Công suất xạ mặt trời P = 3,9.1026W, Mµ P = At = Et ==> E = P.t => Khối lợng Mặt Trời giảm : m = E/c2 = Pt/c2

3 Tr¸i §Êt:

- Cấu tạo: Trái Đất có dạng hình cầu, bán kính xích đạo , bán kính hai cực , khối l−ợng riêng trung bình

6378km

6357km 5515kg/m3

+ Lõi Trái Đất: bán kính 3000km; chủ yếu sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 40000C + Vỏ Trái Đất: dày khoảng 35km; chủ yếu granit; khối l−ợng riêng 3300kg/m3

- Một vài số liệu Trái Đất: m = 5,98.1024kg, bán kính quĩ đạo quanh mặt trời 150.106km Chu kì

quay quanh trục 23h56ph004giây Chu kì quay quanh mặt trời 365,2422 ngày Góc nghiêng 23027’ 3 Hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời theo mt qu o xỏc nh

- Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vơng tinh, Hải Vơng tinh

- Các hành tinh có kích th−ớc nhỏ cỡ vài trăm km nhỏ gọi tiểu hành tinh - Vệ tinh chuyển động quanh hành tinh

- Những hành tinh thuộc nhóm Trái Đất là: Thuỷ tinh, Kim tinh, Trái Đất Hoả tinh Đó hành tinh nhỏ, rắn, có khối l−ợng riêng t−ơng đối lớn Nhiệt độ bề mặt t−ơng đối cao

46 - Các đặc tr−ng hành tinh

Thiên thể Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv) Bán kính (km) Khối lTrái Đất) −ợng (so với Khối l(10−3kg/mợng riêng 3)

Chu k× tù quay

Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời

Số vệ tinh đă biết Thủy tinh 0,39 2440 0,052 5,4 59 ngµy 87,0 ngµy 0

Kim tinh 0,72 6056 0,82 5,3 243 ngày 224,7 ngày 0 Trái Đất 1 6375 1 5,5 23g56ph 365,25 ngày (1 năm) 1

Hỏa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 24g37ph 1,88 năm 2

Mộc tinh 5,2 71,490 318 1,3 9g50ph 11,86 năm > 30 Thổ tinh 9,54 60,270 95 0,7 14g14ph 29,46 năm 19

Thiên

Vơng tinh 19,19 25,760 15 1,2 17g14ph 84,00 năm 15

Hải Vơng

tinh 30,07 25,270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm >

4 Sao chổi thiên th¹ch:

- Sao chổi: Là khối khí đóng băng lẫn với đá, có đ−ờng kính vài km, chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp dẹt mà mặt trời tiêu điểm Khi chổi cđ quĩ đạo gần mặt trời vật chất bị nóng sáng bay thành đám khí bụi quanh Đám khí bụi bao quanh bị áp suất as mặt trời gây đẩy dạt phía đối diện với mặt trời tạo thành đuôi chổi Đứng Trái Đất ta nhìn thấy đầu chổi: đầu chổi gần mặt trời, đuôi chổi xa Mặt Trời hơn.

- Thiên thạch: Là tảng đá chuyển động quanh mặt trời Tr−ờng hợp thiên thạch bay bầu khí quyển trái đất bị ma sát mạnh nêu nóng sáng bốc cháy, để lại vết dài mà ta gọi sao bng

III thiên hà: 1 Các sao:

- Sao thiên thể nóng sáng giống nh− Mặt Trời Các xa, biết gần cách đến hàng chục tỉ km (trên năm as); cịn ngơi xa cách xa đến 14 tỉ năm ánh sáng (1 9,46.10naờm aựnh saựng= 12Km)

- Độ sáng sao: Độ sáng mà ta nhìn thấy ngơi thực chất độ rọi sáng lên ng−ơi mắt ta, phụ thuộc vào khoảng cách độ sáng thực Độ sáng thực lại phụ thuộc vào cơng suất xạ Độ sáng khác Chẳng hạn Sao Thiên Lang có cơng suất xạ lớn Mặt Trời 25 lần; sáng có cơng suất xạ nhỏ Mặt Trời hàng vạn lần

- Các loại đặc biệt: Đa số tồn trạng thái ổn định; có kích th−ớc, nhiệt độ, … khơng đổi thời gian dài

- Ngoài ra; ng−ời ta phát thấy có số đặc biệt nh− biến quang, mới, nơtron, …

+ Sao biến quang có độ sáng thay đổi, có hai loại:

- Sao biến quang che khuất hệ đơi (gồm vệ tinh), độ sáng tổng hợp mà ta thu đ−ợc biến thiên có chu kì

- Sao biến quang nén dãn có độ sáng thay đổi thực theo chu kì xác định

+ Sao có độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần sau từ từ giảm Lí thuyết cho pha đột biến tr#nh biến hóa hệ

47

- Sao nơtron đ−ợc cấu tạo hạt nơtron với mật độ lớn 10 g/cm14

- Punxa (pulsar) lơi nơtron với bán kính 10 tự quay với tốc độ góc 640 phát sóng vơ tuyến Bức xạ thu đ−ợc Trái Đất có dạng xung sáng giống nh− sáng hải đăng mà tàu biển nhận đ−ợc

km voøng/s

2 Thiên hà: - Thiên hà hệ thống gồm nhiều tinh vân - Thiên hà có dạng xoắn ốc

- Cỏc tồn Vũ trụ thành hệ t−ơng đối độc lập với Mỗi hệ thống nh− gồm hàng trăm tỉ gọi thiên hà

a Các loại thiên hà:

- Thiờn h xoắn ốc có hình dạng dẹt nh− đĩa, có cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí - Thiên hà elip có hình elip, chứa khí có khối l−ợng trải dải rộng Có loại thiên hà elip nguồn phát sóng vơ tuyến điện mạnh

- Thiên hà khơng định hình trông nh− đám mây (thiên hà Ma gien-lăng) b Thiên Hà chúng ta:

- Thiên Hà thiên hà xoắn ốc, có đ−ờng kính khoảng 100 nghìn năm ánh sáng có khối l−ợng khoảng 150 tỉ khối l−ợng Mặt Trời Nó hệ phẳng giống nh− đĩa dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ

- Hệ Mặt Trời nằm cánh tay xoắn rìa Thiên Hà, cách trung tâm khoảng 30 nghìn năm ánh sáng Giữa có bụi khí

- Phần trung tâm Thiên Hà có dạng hình cầu dẹt gọi vùng lồi trung tâm đợc tạo già, khí bụi

- Ngay trung tâm Thiên Hà có nguồn phát xạ hồng ngoại nguồn phát sóng vơ tuyến điện (t−ơng đ−ơng với độ sáng chừng 20 triệu nh− Mặt Trời phóng luồng gió mạnh)

- Tõ Trái Đất, nhìn đợc hình chiếu thiên hà vòm trời gọi dải Ngân Hà nằm theo hớng Đông Bắc Tây Nam trời

c Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hµ:

- Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, thiên hà th−ờng cách khoảng m−ời lần kích th−ớc Thiên Hà Các thiên hà có xu h−ớng hợp lại với thành nhóm từ vài chục đến vài nghìn thiên hà

- Thiên Hà thiên hà lân lận thuộc Nhóm thiên hà địa ph−ơng, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm thể tích khơng gian có đ−ờng kính gần triệu năm ánh sáng Nhóm bị chi phối chủ yếu ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà chúng ta; Thiên hà Tam giác, thành viên cịn lại Nhóm thiên hà elip thiên hà không định hỡnh tớ hon

- khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng bầu trời chòm Trinh Nữ

- Cỏc nhúm thiờn h tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhóm thiên hà địa ph−ơng có tâm nằm Nhóm Trinh Nữ chứa tất nhóm bao quanh nó, có nhóm thiên hà địa ph−ơng

IV thuyÕt vô nỉ lín (BIG BANG)

1 Định luật Hớp-bơn: Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà chúng ta: ;

2

1,7.10 m/s.năm ánh sáng

v Hd

H −

= ⎧ ⎨

=

⎩ =

48

s

2 Thut vơ nỉ lín (Big Bang):

- Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dăn nở từ điểm kì dị Để tính tuổi bán kính vũ trụ, ta chọn điểm kì dị làm mốc (gọi điểm zêrô Big Bang)

- Tại thời điểm định luật vật lí biết thuyết t−ơng đối rộng không áp dụng đ−ợc Vật lí học đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đoán t−ợng xảy thời điểm sau Vụ nổ lớn gọi thời điểm Planck

43 10 p

t = − s

- thời điểm Planck, kích th−ớc vụ trụ , nhiệt độ mật độ Các trị số cực lớn cực nhỏ gọi trị số Planck Từ thời điểm Vũ trụ dãn nở nhanh, nhiệt độ Vũ trụ giảm dần Tại thời điểm Planck, Vũ trụ bị tràn ngập hạt có l−ợng cao nh− electron, notrino quark, l−ợng

35

10− m 1032K 10 kg/cm91

15

10 GeV

- Tại thời điểm , chuyển động quark phản quark đủ chậm để lực t−ơng tác mạnh gom chúng lại gắn kết chúng lại thành prôtôn nơtrôn, l−ợng trung bình hạt vũ trụ lúc

6 10

t= −

GeV

- Tại thời điểm , hạt nhân Heli đ−ợc tạo thành Tr−ớc đó, prơtơn nơtrơn đă kết hợp với để tạo thành hạt nhân đơteri

3

t= phuùt

2

1H Khi đó, đă xuất hạt nhân đơteri

1H, triti

1H, heli

2He bÒn Các hạt nhân hiđrô hêli chiếm 98% khối lợng thiên hà, khối lợng

hạt nhân nặng chiếm 2% thiên thể, có 25% khối l−ợng hêli có 75% khối l−ợng hiđrơ Điều chứng tỏ, thiên thể, thiên hà có chung nguồn gốc

- Tại thời điểm , loại hạt nhân khác đă đợc tạo thành, tơng tác chủ yếu chi phối vũ trụ tơng tác điện từ Các lực điện từ gắn electron với hạt nhân, tạo thành nguyên tử H He

300000

t= naêm

- Tại thời điểm , nguyên tử đ−ợc tạo thành, t−ơng tác chủ yếu chi phối vũ trụ t−ơng tác hấp dẫn Các lực hấp dẫn thu gom nguyên tử lại, tạo thành thiên hà ngăn cản thiên hà tiếp tục nở Trong thiên hà, lực hấp dẫn nén đám nguyên tử lại tạo thành Chỉ có khoảng cách thiên hà tiếp tục tăng lên

9 10

t= naêm

- Tại thời điểm t=14.10 naờm, vũ trụ trạng thái nh− với nhiệt độ trung bình T =2,7K

=============================================================

Bảng quy đổi theo luỹ thừa 10

Thõa sè Tªn tiỊn tè Ký hiƯu Thõa sè Tªn tiỊn tè Ký hiÖu

1012 Tera T 10-1 dexi d

109 Giga G 10-2 centi c

106 Mega M 10-3 mili m

103 Kilo K 10-6 micro µ

102 Hecto H 10-9 nano n