Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện tượng đảo sắc: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó.. Chú ý: Quang [r]
(1)HỆ THỐNG HOÁ KIẾN THỨC VẬT LÝ 12 VÀ CÁC CƠNG THỨC TÍNH NHANH TRONG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.
CHƯƠNG : DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1 Phương trình dao động: x = Acos(t + )
2 Vận tốc tức thời: v = -Asin(t + )
v chiều với chiều chuyển động (vật cđộng theo chiều dương v>0, theo chiều âm v<0) Gia tốc tức thời: a = -2Acos(t + )
a ln hướng vị trí cân ( lực kéo ln hướng VTCB) Vật VTCB: x = 0; vMax = A; aMin =
Vật biên: x = ±A; vMin = 0; aMax = 2A
5 Hệ thức độc lập: A2 x2 ( )v
a = -2x
6 Cơ năng: đ 2
1
W W W
2
t m A
Với 2 2
đ
1
W sin ( ) Wsin ( )
2mv 2m A t t
W 2 2 2( ) W s (2 )
2
t m x m A cos t co t
Bổ sung : - Ở vị trí CB : Wđ(Max) = W ; Wt(Min) = - Ở vị trí biên : Wt(Max) = W ; Wđ(Min) =
- Thời gian hai lần liên tiếp động :
0
T t
7 Dao động điều hồ có tần số góc , tần số f, chu kỳ T Thì động biến thiên với tần số
góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2
8 Động trung bình thời gian nT/2 ( nN*, T chu kỳ
dao động) là: W 2
2 4m A
9 Khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x1 đến x2
2
t
với
1
2
s s
x co
A x co
A
(0 1, 2 )
10 Chiều dài quỹ đạo: 2A
11 Quãng đường chu kỳ 4A; 1/2 chu kỳ 2A
Quãng đường l/4 chu kỳ A vật từ VTCB đến vị trí biên ngược lại 12 Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2
Xác định: 1 2
1 2
Acos( ) Acos( )
à
sin( ) sin( )
x t x t
v
v A t v A t
(v1 v2 cần xác định dấu)
Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; ≤ t < T)
Quãng đường thời gian nT S1 = 4nA, thời gian t S2
Quãng đường tổng cộng S = S1 + S2
Lưu ý: + Nếu t = T/2 S2 = 2A
+ Tính S2 cách định vị trí x1, x2 chiều chuyển động vật trục Ox
Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
A
-A x2 x1
M2 M1
M'1 M'2
O
(2)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
+ Trong số trường hợp giải tốn 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 đường tính
13 Bài tốn tính qng đường lớn nhỏ vật khoảng thời gian < t < T/2
Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian quãng đường lớn vật gần VTCB nhỏ gần vị trí biên
Sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển đường trịn Góc qt = t
Quãng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) ax 2Asin
2
M
S
Quãng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2)
2 (1 os )
Min
S A c
Lưu ý: + Trong trường hợp t > T/2
Tách ' T
t n t
*;0 '
2 T
n N t
Trong thời gian T
n quãng đường 2nA
Trong thời gian t’ quãng đường lớn nhất, nhỏ tính
+ Tốc độ trung bình lớn nhỏ khoảng thời gian t: ax
ax M tbM
S v
t
Min tbMin
S v
t
với SMax; SMin tính
13 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hồ: * Tính
* Tính A
* Tính dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0)
0
Acos( ) sin( )
x t
v A t
Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương v > 0, ngược lại v <
+ Trước tính cần xác định rõ thuộc góc phần tư thứ đường tròn lượng giác
(thường lấy -π < ≤ π)
14 Các bước giải tốn tính thời điểm vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n
* Giải phương trình lượng giác lấy nghiệm t (Với t > phạm vi giá trị k )
* Liệt kê n nghiệm (thường n nhỏ) * Thời điểm thứ n giá trị lớn thứ n
Lưu ý:+ Đề thường 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 c động trịn 15 Các bước giải tốn tìm số lần vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2
* Giải phương trình lượng giác nghiệm * Từ t1 < t ≤ t2 Phạm vi giá trị (Với k Z)
* Tổng số giá trị k số lần vật qua vị trí
Lưu ý: + Có thể giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ c/động trịn + Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí biên lần cịn vị trí khác lần 16 Các bước giải tốn tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t khoảng thời gian t
Biết thời điểm t vật có li độ x = x0
* Từ phương trình dao động điều hồ: x = Acos(t + ) cho x = x0
Lấy nghiệm t + = với 0 ứng với x giảm (vật chuyển động theo chiều âm v < 0)
t + = - ứng với x tăng (vật chuyển động theo chiều dương)
A
-A
M
M2 1
O P
x O x
2
1 M
M
-A
A
P2 P1
P
2
2
(3)* Li độ vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t giây
x Acos( ) A sin( )
t
v t
x Acos( ) A sin( )
t
v t
17 Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a Acos(t + ) với a = const
Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu
x toạ độ, x0 = Acos(t + ) 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”
Hệ thức độc lập: a = -2x0 ; 02 ( )2
v
A x
* x = a Acos2(t + ) (ta hạ bậc)
Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2
II CON LẮC LỊ XO Tần số góc: k
m
; chu kỳ: T 2 m
k
; tần số: 1
2 k f
T m
Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản vật dao động giới hạn đàn hồi Cơ năng:W 2
2m A 2kA
3 * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB:
0
mg l
k
T l0
g
* Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α:
sin mg l
k
sin l T
g
+ Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l0 (l0 chiều dài tự
nhiên)
+ Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l0 – A
+ Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l0 + A
lCB = (lMin + lMax)/2
+ Khi A >l0 (Với Ox hướng xuống):
- Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l0đến x2 = -A
- Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l0đến x2 = A,
Lưu ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần
4 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 tần số với li độ Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lị xo khơng biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo)
* 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
+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:
* Fđh = kl0+ x với chiều dương hướng xuống
* Fđh = kl0- x với chiều dương hướng lên
Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
l
giãn O
x A -A
nén l
giãn O
x A -A
Hình a (A < l) Hình b (A > l)
x A
-A l
Né
n 0
Giã n
(4)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l0 + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu A < l0 FMin = k(l0 - A) = FKMin
* Nếu A ≥ l0 FMin = (lúc vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng)
Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l0) (lúc vật vị trí cao nhất)
* Lực đàn hồi, lực hồi phục: a Lực đàn hồi:
( )
( ) ( ) neáu
0 l A đhM
đh đhm
ñhm
F k l A
F k l x F k l A l A
F
b Lực hồi phục: hp hpM 0 hpm
F kA F kx F
hay
2
0 hpM
hp
hpm
F m A
F ma
F
lực hồi phục hướng vào vị trí cân
Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang lực đàn hồi lực hồi phục Fñh Fhp Một lị xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lị xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài tương ứng
l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = …
7 Ghép lò xo: * Nối tiếp
1
1 1
k k k treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 * Song song: k = k1 + k2 + … treo vật khối lượng thì: 2
1
1 1 T T T
8 Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng
m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4
Thì ta có: 2
3
T T T T42 T12 T22
9 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)
con lắc khác (T T0)
Hai lắc gọi trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo chiều Thời gian hai lần trùng phùng
0
TT T T
Nếu T > T0 = (n+1)T = nT0
Nếu T < T0 = nT = (n+1)T0 với n N*
III CON LẮC ĐƠN Tần số góc: g
l
; chu kỳ: T 2 l
g
; tần số: 1
2 g f
T l
Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản 0 << rad hay S0 << l
2 Lực hồi phục F mgsin mg mgs m s2
l
Lưu ý: + Với lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng
+ Với lắc lò xo lực hồi phục khơng 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 trị A cịn s đóng vai trị x
(5)* a = -2s = -2αl * 02 ( )2
v
S s
*
2
2
0
v gl
5 Cơ năng: 2 2 2
0 0
1 1
W
2 2
m S mgS mgl m l
l
6 Tại nơi lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1, lắc đơn chiều dài l2có chu kỳ T2, lắc đơn
chiều dài l1 + l2 có chu kỳ T2,con lắc đơn chiều dài l1 - l2(l1>l2) có chu kỳ T4
Thì ta có: 2
3
T T T 2
4
T T T
7 Khi lắc đơn dao động với 0 Cơ năng, vận tốc lực căng sợi dây lắc đơn
W = mgl(1-cos0); v2 = 2gl(cosα – cosα0) TC = mg(3cosα – 2cosα0)
Lưu ý: - Các công thức áp dụng cho 0 có giá trị lớn
- Khi lắc đơn dao động điều hồ (0 << 1rad) thì:
2 2
0
1
W= ; ( )
2mgl v gl (đã có trên)
2
0
(1 1,5 )
C
T mg
8 Con lắc đơn có chu kỳ T độ cao h1, nhiệt độ t1 Khi đưa tới độ cao h2, nhiệt độ t2 ta có:
2
T h t
T R
Với R = 6400km bán kính Trái Đât, cịn hệ số nở dài lắc
9 Con lắc đơn có chu kỳ T độ sâu d1, nhiệt độ t1 Khi đưa tới độ sâu d2, nhiệt độ t2 ta có:
2
T d t
T R
Lưu ý: * Nếu T > đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng lắc đơn)
* Nếu T < đồng hồ chạy nhanh
* Nếu T = đồng hồ chạy
* Thời gian chạy sai ngày (24h = 86400s): T 86400( )s T
10 Khi lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi: Lực phụ không đổi thường là:
* Lực quán tính: F ma , độ lớn F = ma ( F a
)
Lưu ý: + Chuyển động nhanh dần a v (v có hướng chuyển động) + Chuyển động chậm dần a v
* Lực điện trường: F qE
, độ lớn F = qE (Nếu q > F E
; q < F E
) * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV (F lng thẳng đứng hướng lên)
Trong đó: D khối lượng riêng chất lỏng hay chất khí g gia tốc rơi tự
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 trò trọng lực P
) 'g g F
m
gọi gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến Chu kỳ dao động lắc đơn đó: '
' l T
g
Các trường hợp đặc biệt:
* F có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng góc có: tan F P
Thì g' g2 ( )F
m
(6)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET * Fcó phương thẳng đứng 'g g F
m
+ Nếu F hướng xuống 'g g F m
+ Nếu F hướng lên 'g g F m
IV CON LẮC VẬT LÝ Tần số góc: mgd I
; chu kỳ: T I
mgd
; tần số
mgd f
I
Trong đó: m (kg) khối lượng vật rắn
d (m) khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay
I (kgm2) mômen quán tính vật rắn trục quay
2 Phương trình dao động α = α0cos(t + )
Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản 0 << 1rad
MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vt cb x0 0 theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 2
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí cân x0 0 theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu
2
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua biên dươngx0 A: Pha ban đầu 0
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua biên âmx0 A: Pha ban đầu
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 2
A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 3
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 2
A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 2
3
+ Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 2
A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 3
+ cos sin( )
2
; sin cos( )
2
V TỔNG HỢP DAO ĐỘNG
1 Tổng hợp hai dao động điều hoà phương tần số x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2)
được dao động điều hoà phương tần số x = Acos(t + )
Trong đó: A2 A12A222A A c1 os(21)
1 2
1 2
sin sin tan
os os
A A
A c A c
với 1 ≤ ≤ 2 (nếu 1 ≤ 2 )
* Nếu = 2kπ (x1, x2 pha) AMax = A1 + A2 ` * Nếu = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha) AMin = A1 - A2
A1 - A2 ≤ A ≤ A1 + A2
2 Khi biết dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) dao động tổng hợp x = Acos(t + ) dao
động thành phần cịn lại x2 = A2cos(t + 2)
(7)1
1
sin sin tan
os os
A A
Ac A c
với 1 ≤ ≤ 2 ( 1 ≤ 2 )
3 Nếu vật tham gia đồng thời nhiều dđộng điều hoà phương tần số x1 = A1cos(t + 1;
x2 = A2cos(t + 2) … dao động tổng hợp dao động điều hoà phương tần số
x = Acos(t + )
Chiếu lên trục Ox trục Oy Ox
Ta được: Ax AcosA c1 os1A c2 os2
Ay AsinA1sin1A2sin2
2
x y
A A A
tan y x
A A
với [Min;Max]
Bổ sung : PP sử dụng máy tính cầm tay fx.570MS: MODE A1 SHIFT () 1 + A2 SHIFT () 2 =
- Để xem giá trị biên độ A em nhấn SHIFT + =
- Để xem giá trị pha ban đầu em nhấn SHIFT =
* Nếu sử dụng máy tính fx.570 ES nhấn SHIFT =
VI DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ
* Quãng đường vật đến lúc dừng lại là:
2 2
2
kA A
S
mg g
* Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: A mg 2g k
* Số dao động thực được:
2
4
A Ak A
N
A mg g
* Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:
4
AkT A
t N T
mg g
(Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu kỳ T 2
)
3 Hiện tượng cộng hưởng xảy khi: f = f0 hay = 0 hay T = T0
Với f, , T f0, 0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động
2 Dao động cưỡng bức: fcưỡng fngoại lực Cĩ biên độ phụ thuộc vào biên độ ngoại lực cưỡng bức, lực
cản hệ, chênh lệch tần số dao động cưỡng dao động riêng Dao động trì: Có tần số tần số dao động riêng, có biên độ khơng đổi
CHƯƠNG : SÓNG CƠ I SÓNG CƠ HỌC
1 Bước sóng: = vT = v/f
Trong đó: : Bước sóng; T (s): Chu kỳ sóng; f (Hz): Tần số sóng
v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị )
2 Phương trình sóng
Tại điểm O: uO = Acos(t + )
Tại điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng
* Sóng truyền theo chiều dương trục Ox uM = AMcos(t + -
x v
) = AMcos(t + -
x
) * Sóng truyền theo chiều âm trục Ox uM = AMcos(t + + x
v
) = AMcos(t + + 2 x
) Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
T
x
t O
O
x M
(8)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
3 Độ lệch pha hai điểm cách nguồn khoảng x1, x2 : 2
x x x x
v
Nếu điểm nằm phương truyền sóng cách khoảng x thì: x x
v
Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2, v phải tương ứng với nhau
4 Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dịng điện f tần số dao động dây 2f
II SÓNG DỪNG Một số 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 ngược pha * Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng dao động pha
* Các điểm 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) nửa chu kỳ Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l:
* Hai đầu nút sóng: ( *)
2
l k k N Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k +
* Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng: (2 1) ( )
l k kN Số bó sóng nguyên = k
Số bụng sóng = số nút sóng = k +
3 Phương trình sóng dừng sợi dây CB (với đầu C cố định dao động nhỏ nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng):
Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: uB Acos2 ft u'B Acos2 ftAcos(2ft )
Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: os(2 )
M
d
u Ac ft
'M os(2 )
d
u Ac ft
Phương trình sóng dừng M: uM uM u'M
2 os(2 ) os(2 ) sin(2 ) os(2 )
2 2
M
d d
u Ac c ft A c ft
Biên độ dao động phần tử M: os(2 ) sin(2 )
M
d d
A A c A
* Đầu B tự (bụng sóng):
Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: uB u'B Acos2ft Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: uM Acos(2 ft 2 d)
'u M Acos(2 ft 2 d)
Phương trình sóng dừng M: uM uM u'M ; M os(2 ) os(2 ) d
u Ac c ft
Biên độ dao động phần tử M: M cos(2 ) d
A A
Lưu ý: *Với x khoảng cách từ M đến đầu nút sóng biên độ: M sin(2 ) x
A A
* Với x khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ: M cos(2 ) d
A A
(9)III GIAO THOA SÓNG
Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l:
Xét điểm M cách hai nguồn d1, d2
Phương trình sóng nguồn u1 Acos(2 ft1) u2 Acos(2 ft2)
Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới:
1 1M Acos(2 1)
d
u ft
2M Acos(2 2)
d
u ft
Phương trình giao thoa sóng M: uM = u1M + u2M
1 2
2 os os
2
M
d d d d
u Ac c ft
Biên độ dao động M: 2 os
2
M
d d
A A c
với 12
Chú ý: * Số cực đại: (k Z)
2
l l
k
* Số cực tiểu: 1 (k Z)
2 2
l l
k
1 Hai nguồn dao động pha (1 2 0)
* Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = k (kZ)
Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): l k l
* Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1)
2
(kZ)
Số đường số điểm (không tính hai nguồn): 1
2
l l
k
2 Hai nguồn dao động ngược pha:(1 2 )
* Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1)
2
(kZ)
Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): 1
2
l l
k
* Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = k (kZ)
Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): l k l
Chú ý: Với tốn tìm số đường dao động cực đại không dao động hai điểm M, N cách hai nguồn d1M, d2M, d1N, d2N
Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N giả sử dM < dN
+ Hai nguồn dao động 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 biểu thức số đường cần tìm
IV SĨNG ÂM
1 Cường độ âm: I=W P= tS S
Với W (J), P (W) lượng, công suất phát âm nguồn; S (m2) diện tích mặt vng góc với
phương truyền âm (với sóng cầu S diện tích mặt cầu S=4πR2)
2 Mức cường độ âm
0
( ) lg I L B
I
Hoặc
0
( ) 10.lg I L dB
(10)Đặc trưng sinh lí Đặc trưng vật lí
Độ cao f
Âm sắc A f,
Độ to L f,
Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET Với I0 = 10-12 W/m2 f = 1000Hz: cường độ âm chuẩn
3 * Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định hai đầu nút sóng)
( k N*)
v f k
l
Ứng với k = âm phát âm có tần số
2 v f
l
k = 2,3,4… có hoạ âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1)…
* Tần số ống sáo phát (một đầu bịt kín, đầu để hở đầu nút sóng, đầu bụng sóng)
(2 1) ( k N)
v
f k
l
; Ứng với k = âm phát âm có tần số
4 v f
l
k = 1,2,3… có hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)…
IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SĨNG ÂM Sóng âm, dao động âm:
a Dao động âm: Dao động âm dao động học có tần số từ 16Hz đến 20KHz mà tai người cảm nhận
Sóng âm có tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm; sóng âm có tần số lớn 20KHz gọi sóng siêu âm b Sóng âm sóng học dọc lan truyền mơi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng, khí Không truyền chân không
Chú ý: Dao động âm dao động cưỡng bức có tần số tần số nguồn phát Vận tốc truyền âm:
Vận tốc truyền âm môi trường rắn lớn môi trường lỏng, môi trường lỏng lớn mơi trường khí Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi mật độ mơi trường
Trong môi trường, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ khối lượng riêng môi trường Đặc trưng sinh lí âm:
a Nhạc âm: Nhạc âm âm có tần số hoàn toàn xác định; nghe êm tai tiếng đàn, tiếng hát, …
b Tạp âm: Tạp âm âm khơng có tần số định; nghe khó chịu tiếng máy nổ, tiếng chân đi,
c Độ cao âm: Độ cao âm đặc trưng sinh lí âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí âm tần số. Âm cao có tần số lớn, âm trầm có tần số nhỏ
d Âm sắc: Âm sắc đặc trưng sinh lí phân biệt hai âm có độ cao, phụ thuộc vào biên độ tần số âm phụ thuộc vào đồ thị dao động âm
e Độ to: Độ to đặc trưng sinh lí âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí mức cường độ âm tần số Ngưỡng nghe: Âm có cường độ bé mà tai người nghe được, thay đổi theo tần số âm Ngưỡng đau: Âm có cường độ lớn đến mức tai người có cảm giác đau (I 10W/m2
ứng với 130
L dB với tần số)
Miền nghe giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau
(11)V HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE
1 Nguồn âm đứng yên, máy thu chuyển động với vận tốc vM
* Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm thu âm có tần số: 'f v vM f
v
* Máy thu chuyển động xa nguồn âm thu âm có tần số: "f v vM f
v
2 Nguồn âm chuyển động với vận tốc vS, máy thu đứng yên
* Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm với vận tốc vM thu âm có tần số: '
S
v
f f
v v
* Máy thu chuyển động xa nguồn âm thu âm có tần số: "
S
v
f f
v v
Với v vận tốc truyền âm, f tần số âm Chú ý: Có thể dùng cơng thức tổng qt: ' M
S
v v
f f
v v
Máy thu chuyển động lại gần nguồn lấy dấu “+” trước vM, xa lấy dấu “-“
Nguồn phát chuyển động lại gần nguồn lấy dấu “-” trước vS, xa lấy dấu “+“
CHƯƠNG : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I CÁC ĐẠI LƯỢNG TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC
1 Dao động điện từ
* Điện tích tức thời q = q0cos(t + )
* Hiệu điện (điện áp) tức thời
0
os( ) os( )
q q
u c t U c t
C C
* Dòng điện tức thời i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t + +
2
) * Cảm ứng từ: os( )
2 B B c t
Trong đó: LC
tần số góc riêng ; T 2 LC chu kỳ riêng;
2 f
LC
tần số riêng
0
q
I q
LC
; 0
0 0
q I L
U LI I
C C C
* Năng lượng điện trường:
2
đ
1
W
2 2
q
Cu qu
C
2 đ
W os ( )
2 q
c t
C
* Năng lượng từ trường:
2
2
1
W sin ( )
2
t
q
Li t
C
* Năng lượng điện từ: W=WđWt
2
2
0 0
1 1
W
2 2
q
CU q U LI
C
Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc , tần số f chu kỳ T Wđ Wt biến thiên với tần số góc
2, tần số 2f chu kỳ T/2
+ Mạch dao động có điện trở R dao động tắt dần Để trì dao động cần cung
cấp cho mạch lượng có cơng suất:
2 2
2 0
2
C U U RC
I R R
L
P
(12)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
+ Quy ước: q > ứng với tụ ta xét tích điện dương i > ứng với dịng điện chạy đến tụ mà ta xét
2 Phương trình độc lập với thời gian:
2 2
2 2 2
0 0
2 ; ;
i u i i
q Q Q u C Q
L
Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ Khoảng thời gian, hai lần liên tiếp, năng lượng điện trường tụ điện lượng từ trường trong
cuộn dây.
Khi lượng điện trường tụ lượng từ trường cuộn cảm, ta có: W
2 W
Wđ t hay
2 Q q C
Q 2 C q
0
0
Với hai vị trí li độ
2 Q
q trục Oq, tương ứng với vị trí
trên đường trịn, vị trí cách cung
Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp W = Wñ t , pha dao động biến thiên lượng
4 T
2
2
: Pha dao động biến thiên 2 sau thời gian chu kì T
Tóm lại, sau thời gian T
năng lượng điện lại lượng từ. II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SÓNG ĐIỆN TỪ
1 Bước sĩng: cf cT v; cn; : Chiết suất môi trườngn
2 Điện từ trường: Điện trường từ trường chuyển hóa cho nhau, liên hệ mật thiết với Chúng
là hai mặt trường thống gọi điện từ trường
3 Giả thuyết Maxwell:
a Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất điện trường xoáy b Giả thuyết 2: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường xốy
c Dịng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường xốy Điện trường tương đương dịng điện gọi dịng điện dịch
4 Sóng điện từ: Sóng điện từ q trình truyền không gian điện từ trường biến thiên tuần
hồn theo thời gian
a Tính chất: + Sóng điện từ truyền với vận tốc lớn (v c ). + Sóng điện từ mang lượng (E f 4)
+ Sóng điện từ truyền môi trường vật chất chân khơng
+ Sóng điện từ tn theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, … + Sóng điện từ sóng ngang
+ Sóng điện từ truyền mơi trường vật chất khác có vận tốc khác b Phân loại đặc tính sóng điện từ:
Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính
Sóng dài - 300 KHz 10 - 10 m5 Năng lượng nhỏ, bị nước hấp thụ
Sóng trung 0,3 - MHz 10 - 10 m3 Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban
đêm tầng điện li phản xạ
Sóng ngắn - 30 MHz 10 - 10 m2 Năng lượng lớn, bị tầng điện li mặt đất
phản xạ nhiều lần Sóng cực
ngắn 30 - 30000 MHz
-2
10 - 10 m Có lượng lớn, khơng bị tầng điện li hấp thụ, truyền theo đường thẳng
5 Mạch chọn sóng:
q -Q
0 O Q0
2 2 Q0 2
2 Q0
4 4
3
4 3
(13)a Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn: 2c LC c; 3.10 (m/s)8 b Một số đặc tính riêng mạch dao động:
2
1 2 2
1
1
2 2
1 2
1
1 1 1
|| :
2 ( )
1 1 1
: ( )
2
C C f
f f f
LC L C C
C ntC f f f f
L C C LC
6 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 tần số sóng điện từ phát thu tần số riêng mạch
Bước sóng sóng điện từ v v LC f
Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin LMax C biến đổi từ CMin CMax bước sóng
sóng điện từ phát (hoặc thu)
Min tương ứng với LMin CMin Max tương ứng với LMax CMax
7 Sự tương tự dao động điện dao động cơ
Đại lượng Đại lượng điện Dao động Dao động điện
x q x” + 2x = q” + 2q =
v i k
m
LC
m L x = Acos(t + ) q = q0cos(t + )
k
C v = x’ = -Asin(t + ) i = q’ = -q0sin(t + )
F u A2 x2 ( )v
q02 q2 ( )i
µ R F = -kx = -m2x u q L q2
C
Wđ Wt (WC) Wđ =
1 2mv
2 W
t =
1 2Li
2
Wt Wđ (WL) Wt =
2kx
2 W
đ =
2 q C CHƯƠNG : ĐIỆN XOAY CHIỀU
I CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU.
1 Biểu thức điện áp tức thời dòng điện tức thời:
u = U0cos(t + u) i = I0cos(t + i)
Với = u – i độ lệch pha u so với i, có
2
2 Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i) * Mỗi giây đổi chiều 2f lần
* Nếu pha ban đầu i =
2
i =
2
giây Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
U
u O
M'2 M2
M'1 M1
-U U0
0
-U1 Sáng Sáng
Tắt
(14)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET đổi chiều 2f-1 lần
3 Cơng thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng chu kỳ
Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1
t
Với
0
os U c
U
, (0 < < /2)
4 Dòng điện xoay chiều đoạn mạch R,L,C
* Đoạn mạch có điện trở R: uR pha với i, ( = u – i = 0)
U I
R
0
U I
R
Lưu ý: Điện trở R cho dịng điện khơng đổi qua có I U R
* Đoạn mạch có cuộn cảm L: uL nhanh pha i /2, ( = u – i = /2)
L
U I
Z
0
L
U I
Z
với ZL = L cảm kháng
Lưu 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 /2, ( = u – i = -/2)
C
U I
Z
0
C
U I
Z
với ZC
C
dung kháng Lưu ý: Tụ điện C khơng cho dịng điện khơng đổi qua (cản trở hoàn toàn)
Đặc điểm đoạn mạch RLC nối tiếp:
a Tổng trở: Z R2(ZL ZC)2 b Độ lệch pha (u so với i):
: u sớm pha i
tan : u pha với i
: u treã pha hôn i
L C
L C L C
L C
R
L C
Z Z
Z Z U U Z Z
R U Z Z
c Định luật Ohm: I0 U0; I U
Z Z
d Công suất tiêu thụ đoạn mạch: P UIcos ; Hệ số công suất:cos R UR Z U
Chú ý: Với mạch chứa L, chứa C, chứa LC không tiêu thụ công suất (P0)
0 u i 0
Nếu cos t cos( t+ ) ;
Nếu cos t cos( t- ) i u i u
i I u U
u U i I
e Giản đồ véc tơ: Ta có:
0 0
R L C
R L C
u u u u
U U U U
6 Liên hệ hiệu điện hiệu dụng đoạn mạch RLC nối tiếp:
Từ ( )2
L C
Z R Z Z suy U UR2 (UL UC)2
R L C
• • U R U L U C U LC U AB I O i U R U L U C U LC U AB I
O i U R0
0
U L
0
U C
U AB0
0 I
(15)Tương tự ZRL R2ZL2 suy URL UR2UL2 Tương tự 2
RC C
Z R Z suy URC UR2UC2 ZLC ZL ZC suy ULC UL UC
7 Công suất toả nhiệt đoạn mạch RLC:
* Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t +
* Cơng suất trung bình: P = UIcos = I2R
6 Điện áp u = U1 + U0cos(t + ) coi gồm điện áp không đổi U1 điện áp xoay chiều
u=U0cos(t + ) đồng thời đặt vào đoạn mạch
7 Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều pha có P cặp cực, rơto 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) (Wb)
+ Suất điện động tức thời: e d ' dt
; eNBSsin(t) ( )V E0sin(t)
0sin( ) 0cos( 2)
e E t E t = NSBcos(t + -
2
) ; sin cos( )
2
+ Hiệu điện tức thời: u U 0cos(tu) Nếu máy phát có điện trở nhỏ : U0 = E0
Với 0 = NBS từ thông cực đại, N số vòng dây, B cảm ứng từ từ trường, S diện tích
vòng dây, = 2f , E0 = NSB suất điện động cực đại
8 Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay
chiều tần số, biên độ độ lệch pha đôi
3
1
2
3
os( ) os( )
3 os( )
3
e E c t
e E c t
e E c t
trong trường hợp tải đối xứng
1
2
3
os( ) os( )
3 os( )
3 i I c t i I c t i I c t
Máy phát mắc hình sao: Ud = 3Up
Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up
Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip
Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3Ip
Lưu ý: Ở máy phát tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với 9 Công thức máy biến áp: 1
2 2
U E I N
U E I N
10 Công suất hao phí q trình truyền tải điện năng:
2 os2 R
U c
P P
Trong đó: P cơng suất truyền nơi cung cấp U điện áp nơi cung cấp
cos hệ số công suất dây tải điện
R l S
điện trở tổng cộng dây tải điện (lưu ý: dẫn điện dây) Độ giảm điện áp đường dây tải điện: U = IR
Hiệu suất tải điện: H P P 100%
P =
t
r r
v c v
P
P U
H
P P U
.
(16)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
Điều kiện cộng hưởng
0 L C u i Z Z LC
Max
I U U
Z R Z R Suy 2 cos
Max M M
U
P I R UI
R R Z
Chú ý 0
0 R U U U I
2 Khi điện trở R thay đổi cịn đại lượng khác giữ khơng đổi. * Công suất P đạt cực đại :
2 R U
suy ; cos U =
2 2
L C M
L C
U U
R Z Z P
R Z Z
* Khi P < Pmax tồn giá trị R1, R2 để công suất tiêu thụ mạch nhau, đồng thời thoả mãn đk
2 2 2 L C
R R Z Z
U P P R R
* Các giá trị I, UL, UC đạt cực đại : R =
* Giá trị UR cực đại : R =
* Khi R = R1 R = R2 mà cơng suất mạch có giá trị Pmax : R = R R1
Nếu cuộn dây có điện trở r : R + r = R1r R 2r
3 Khi giá trị điện dung C tụ thay đổi, cịn đại lượng khác khơng đổi: * Hiệu điện 2 2
2
( ) 1
C C
L C L L
C C
C
U U
U IZ
R Z Z R Z Z
Z Z
Z
đạt cực đại
Khi : 2 2 max L C L L C R Z Z Z
U R Z U
R
max2 max 0
C L C
U U U U
* Khi C = C1 C = C2 mà công suất P mạch Pmax :
1
1 1
C C C
* Khi C = C1 C = C2 mà UC UC đạt giá trị cực đại : C = 2
1
2 C C * Khi C = C1 C = C2 mà giá trị : I, P, UR, UL :
2
C C
L
Z Z
Z
(17)4 Khi giá trị độ tự cảm L cuộn dây thay đổi, đại lượng khác không đổi:
* Hiệu điện 2 2
2
( ) 1
L L
L C C C
L L L
U U
U IZ
R Z Z R Z Z
Z Z Z
đạt cực đại :
Khi :
2
2
ax
C L
C
C Lm
R Z Z
Z
U R Z U
R
ta có : max2 max 0
L C L
U U U U
* Khi L = L1 L = L2 mà công suất P mạch Pmax : 2
1
L L L * Khi L = L1 L = L2 mà UL có giá trị ULmax :
1
1 1
L L L
.
* Khi L = L1 L = L2 mà I, P, UC, UR : 2
L L
C
Z Z
Z
* Các giá trị P, I, UR, Uc, đạt cực đại mạch xảy cộng hưởng : ZL = ZC. 5 Khi tần số góc ω mạch thay đổi, cịn giá trị khác không đổi.
* Điều kiện ω để UL max :
2 ax
2
2
2
m L
LC R C UL U
R LC R C
* Điều kiện ω để UC max :
2
2 ax
2
1
2
m C
R
LC L
UL U
R LC R C
* Khi ω = ω1 ω = ω2 mà P, I, Z, cosφ, UR có giá trị P, I, Z, cosφ, UR đạt giá trị cực đại : ω =
1
LC 6 Liên quan độ lệch pha:
a Trường hợp 1: 1 2 tan tan1 2
2
b Trường hợp 2: 1 2 tan tan1 2
2
c Trường hợp 3: 1 2 tan tan1 2
2
7 Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với
có UAB = UAM + UMB uAB; uAM uMBcùng pha tanuAB = tanuAM = tanuMB
(18)X
X X
X
X
X
X X
X
Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
Với 1
1
1
tan ZL ZC
R
2
2
2
tan ZL ZC
R
(giả sử 1 > 2)
Có 1 – 2 =
1
tan tan
tan tan tan
Trường hợp đặc biệt = /2 (vng pha nhau) tan1tan2 = -1
VD: * Mạch điện hình có uAB uAM lệch pha
Ở đoạn mạch AB AM có i và uAB chậm pha uAM
AM – AB =
tan tan
tan tan tan
AM AB
AM AB
Nếu uAB vng pha với uAM tan AM tan AB=-1 L L C
Z Z
Z
R R
* Mạch điện hình 2: Khi C = C1 C = C2 (giả sử C1 > C2) i1 i2 lệch pha
Ở hai đoạn mạch RLC1 RLC2 có uAB
Gọi 1 2 độ lệch pha uAB so với i1 i2
có 1 > 21 - 2 =
Nếu I1 = I2 1 = -2 = /2
Nếu I1 I2 tính
1
tan tan
tan tan tan
III BÀI TỐN HỘP KÍN (BÀI TỐN HỘP ĐEN) Mạch điện đơn giản:
a Nếu UNB pha với i suy chứa R0
b Nếu UNB sớm pha với i góc 2 suy chứa L0
c Nếu UNB trễ pha với i góc
suy chứa C0
2 Mạch điện phức tạp: a Mạch
Nếu UAB pha với i suy chứa L0
Nếu UAN UNB tạo với góc 2 suy chứa R0
Vậy chứa (R0, L0)
b Mạch
Nếu UAB pha với i suy chứa C0
Nếu UAN UNB tạo với góc
suy chứa R0
Vậy chứa (R0, C0)
R L C
• • X •
A N B
R L
• • X •
A N B
R C
• • X •
A N B
R L M C
A B
Hình 1
R L M C
A B
(19)CHƯƠNG : SÓNG ÁNH SÁNG
1 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 ánh sáng không bị tán sắc
Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu Bước sóng ánh sáng đơn sắc v
f
l = , truyền chân không
c f
l = c
v n
l l
l l
Þ = Þ =
* Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ nhỏ nhất, màu tím lớn
* Ánh sáng trắng 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
2 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 khơng gian xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ
Các vạch sáng (vân sáng) vạch tối (vân tối) gọi vân giao thoa * Hiệu đường ánh sáng (hiệu quang trình)
ax
d d d
D
D = - =
Trong đó: a = S1S2 khoảng cách hai khe sáng
D = OI khoảng cách từ 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 = k x k D; k Z
a l
= Ỵ
k = 0: Vân sáng trung tâm k = 1: Vân sáng bậc (thứ)
k = 2: Vân sáng bậc (thứ)
* Vị trí (toạ độ) vân tối: d = (k + 0,5) x (k 0,5) D; k Z
a l
= + Ỵ
k = 0, k = -1: Vân tối thứ (bậc) k = 1, k = -2: Vân tối thứ (bậc) hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ (bậc) ba
* Khoảng cách n vân sáng liên tiếp l: l(n 1)i * Khoảng cách m khoảng vân liên tiếp l: l mi * Tại vị trí M mà
: Vân sáng thứ
1 : Vân tối thứ ( 1)
x k k
i
x k k
i
* Khoảng vân i: Là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp: i D a l
=
* Nếu thí nghiệm tiến hành mơi trường suốt có chiết suất n bước sóng k/vân:
n
n n
D i
i
n a n
l l
l = Þ = =
* Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S1S2 hệ vân di chuyển ngược chiều khoảng
vân i không đổi
Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
S1
D S2
d1 d2
I O
x
(20)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET Độ dời hệ vân là:
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 đường truyền ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) đặt mỏng dày e, chiết suất n hệ
vân dịch chuyển phía S1 (hoặc S2) đoạn:
(n 1)eD x
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): 2
S
L N
i
é ù ê ú
= +
ê ú
ë û
+ Số vân tối (là số chẵn): 0,5
t
L N
i
é ù
ê ú
= +
ê ú
ë û
Trong [x] phần ngun 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
+ Vân tối: x1 < (k+0,5)i < x2
Số giá trị k Z số vân sáng (vân tối) cần tìm
Lưu 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 i 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
=
+ Nếu đầu vân sáng đầu vân tối thì:
0,5 L i
n
=
-* Sự trùng xạ 1, 2 (khoảng vân tương ứng 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 màu với vân sáng trung tâm vị trí trùng tất vs xạ + Cách xác định số vân sáng trùng khoảng L:
- Tìm khoảng cách ngắn vs trùng : Δxmin
- Số vân sáng trùng : n =
min
1
L x
* Trong tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38 m 0,76 m)
- Bề rộng quang phổ bậc k: ( đ t)
D x k
a l l
D = - với đ t bước sóng ánh sáng đỏ tím
- Xác định số vân sáng, số vân tối xạ tương ứng vị trí xác định (đã biết x) + Vân sáng: x k D ax , k Z
a kD
l l
= ị = ẻ k ax
D
Số vân sáng :
ax
m
ax ax
k
D D
Với 0,38 m 0,76 m có giá trị k có nhiêu vs , k € Z
+ Vân tối: ( 0,5) ax , k Z ( 0,5)
D
x k
a k D
l l
= + ị = ẻ
(21)Số vân tối :
ax
0,5 0,5
m
ax ax
k
D D
Với 0,38 m 0,76 m có giá trị k có nhiêu vân tối , k € Z
- Khoảng cách dài ngắn vân sáng vân tối bậc k:
đ
[k ( 0,5) ]
Min t
D
x k
a
axđ [k ( 0,5) ]
M t
D
x k
a
Khi vân sáng vân tối nằm khác phía vân trung tâm axđ [k ( 0,5) ]
M t
D
x k
a
Khi vân sáng vân tối nằm phía vân trung tâm * Vị trí vân sáng bậc k1của xạ 1 trùng với vị trí vân sáng bậc k2của xạ 2: k1 1 k2 2
* Vị trí vân sáng bậc k1của xạ 1 trùng với vị trí vân tối bậc k2của xạ 2: 1 2
1
( )
2 k k
Chú ý: Trong khơng khí (chân khơng): cf ; mơi trường có chiết suất n: c v
n v c
f nf
Chú ý: Khoảng vân khơng khí i; mơi trường có chiết suất n khoảng vân imt i
n III QUANG PHỔ
1 Máy quang phổ:
a Định nghĩa: Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành thành phần đơn sắc khác
b Cấu tạo:
+ Ống chuẩn trực tạo chùm tia song song
+ Lăng kính để phân tích song song thành thành phần đơn sắc song song khác + Buồng ảnh kính ảnh đặt tiêu điểm ảnh thấu kính L2 để quan sát quang phổ c Nguyên tắc hoạt động:
+ Chùm tia qua ống chuẩn trực chùm tia song song đến lăng kính
+ Qua lăng kính chùm sáng bị phân tích thành thành phần đơn sắc song song + Các chùm tia đơn sắc qua buồng ảnh hội tụ kính ảnh
2 Quang phổ liên tục:
a Định nghĩa: Quang phổ liên tục dải màu biến thiên liên tục, quang phổ liên tục ánh sáng dải màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím
b Nguồn phát: Các chất rắn, chất lỏng, chất khí có tỉ khối lớn nóng sáng phát quang phổ liên tục c Đặc điểm, tính chất:
Qp liên tục khơng phụ thuộc thành phần hóa học nguồn phát mà phụ thuộc vào nhiệt nguồn phát + Ở nhiệt độ 5000C, vật bắt đầu phát ánh sáng màu đỏ; nhiệt độ 2500K đến 3000K vật
phát quang phổ liên tục có màu biến thiên từ đỏ đến tím Nhiệt độ bề Mặt Trời khoảng 6000K, ánh sáng Mặt Trời ánh sáng trắng
3 Quang phổ vạch phát xạ:
a Định nghĩa: Qp vạch phát xạ loại quang phổ gồm vạch màu đơn sắc nằm tối. b Các chất khí hay có áp suất thấp bị kích thích phát
c Đặc điểm: + Các chất khí hay áp suất thấp khác cho quang phổ vạch khác về số lượng vạch, vị trí, màu sắc vạch độ sáng tỉ đối vạch
+ Mổi chất khí hay áp suất thấp có quang phổ vạch đặc trưng
4 Quang phổ vạch hấp thụ:
a Định nghĩa: Qp vạch hấp thụ hệ thống vạch tối nằm quang phổ liên tục b Cách tạo:
(22)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
+ Chiếu vào khe máy quang phổ ánh sáng trắng ta nhận quang phổ liên tục
+ Đặt đèn Natri đường truyền tia sáng trước đến khe máy quang phổ, quang phổ xuất vạch tối vị trí vạch vàng quang phổ vạch phát xạ Natri
c Điều kiện: Nhiệt độ đám khí hay hấp thụ phải thấp nhiệt độ nguồn sáng phát qplt. d Hiện tượng đảo sắc: Ở nhiệt độ định, đám khí hay có khả phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sắc
Chú ý: Quang phổ Mặt Trời mà ta thu Trái Đất quang phổ hấp thụ, Bề mặt Mặt Trời phát quang phổ liên tục
IV SÓNG ĐIỆN TỪ
Loại sóng Bước sóng Chú ý
c f
Vùng đỏ : 0, 640m0, 760m
Tia gamma Dưới 1012m Vùng cam : 0, 590m0, 650m
Tia Roengent 1012m đến 109m Vùng vàng : 0, 570m0, 600m
Tia tử ngoại 109m đến 3,8.107m Vùng lục : 0, 500m0, 575m
Ánh sáng nhìn thấy 3,8.107m đến 7,6.107m Vùng lam : 0, 450m0, 510m
Tia hồng ngoại 7,6.107m đến 103m Vùng chàm : 0, 440m0, 460m
Sĩng vơ tuyến 103m trở lên Vùng tím : 0, 38m0, 440m
1 Tia hồng ngoại:
a Định nghĩa: Tia hồng ngoại xạ khơng nhìn thấy, có bước sóng lớn bước sóng cùa ánh sáng đỏ (0,76m)
b Nguồn phát sinh: + Các vật bị nung nóng 5000C phát tia hồng ngoại.
+ Có 50% lượng Mặt Trời thuộc vùng hồng ngoại
+ Nguồn phát tia hồng ngoại thường đèn dây tóc Vonfram nóng sáng có cơng suất từ 250W1000W
c Tính chất, tác dụng: + Có chất sóng điện từ
+ Tác dụng bật tác dụng nhiệt
+ Tác dụng lên loại kính ảnh đặc biệt gọi kính ảnh hồng ngoại + Bị nước hấp thụ
+ Có khả gây số phản ứng hoá học + Có thể biến điệu sóng điện từ cao tần
+ Có thể gây gây tượng quang điện cho số chất bán dẫn d Ứng dụng: Sấy khô sản phẩm, sưởi ấm, chụp ảnh hồng ngoại.
2 Tia tử ngoại:
a Định nghĩa: Tia hồng ngoại xạ khơng nhìn thấy, có bước sóng nhỏ bước sóng cùa ánh sáng tím (0,38m)
b Nguồn phát sinh: + Các vật bị nung nóng 30000C phát tia tử ngoại.
+ Có 9% lượng Mặt Trời thuộc vùng tử ngoại
+ Nguồn phát tia tử ngoại đèn thủy ngân phát tia tử ngoại c Tính chất, tác dụng: + Có chất sóng điện từ.
+ Tác dụng mạnh lên kính ảnh + Làm phát quang số chất + Tác dụng làm ion hóa chất khí
+ Gây số phản ứng quang hóa, quang hợp + Gây hiệu ứng quang điện
+ Tác dụng sinh học: hủy hoại tế bào, giết chết vi khuẩn, …
+ Bị thủy tinh, nước hấp thụ mạnh Thạch anh gần suốt tia tử ngoại
d Ứng dụng: Chụp ảnh; phát vết nứt, xước bề mặt sản phẩm; khử trùng; chữa bệnh còi xương
3 Tia Rơnghen ( Tia X) :
a Định nghĩa: Tia X xạ điện từ có bước sóng từ 1012m đến 108m (tia X cứng, tia X mềm)
(23)c Tính chất, tác dụng: + Khả đâm xuyên mạnh. + Tác dụng mạnh lên kính ảnh + Làm ion hóa khơng khí + Làm phát quang nhiều chất
+ Gây tượng quang điện cho hầu hết kim loại + Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào, diệt tế bào, diệt vi khuẩn, …
d Ứng dụng: Dò khuyết tật bên sản phẩm, chụp điện, chiếu điện, chữa bệnh ung thư nông, đo liều lượng tia X …
CHƯƠNG : LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI.
1 Định nghĩa : Hiện tượng ánh sáng làm bật eletron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng qđ
2 Các định luật quang điện:
a Định luật quang điện: Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích () phải
nhỏ giới hạn quang điện (0) kim loại đó: 0
b Định luật quang điện: Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích: Iqđ ~Iaskt
c Định luật quang điện: Động ban đầu cực đại electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích: 0
0
( , ) ñM
ñM askt W
W I
II THUYẾT LƯỢNG TỬ
1 Giả thuyết lượng tử lượng Plăng.
Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định, gọi lượng tử lượng Lượng tử lượng kí hiệu ε , có giá trị : ε = hf
Trong h = 6,625.10-34J.s số Plăng, f tần số ánh sáng hấp thụ hay phát xạ.
2 Thuyết lượng tử ánh sáng.
+ Mỗi chùm sáng chùm hạt, hạt gọi phôtôn, phơtơn có lượng xác định ε = hf Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát giây
+ Phân tử, nguyên tử, electron phát xạ hay hấp thụ á/sáng có nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s chân khơng.
3 Phương trình Einstein:
a Giới hạn quang điện: ( ); 1,6.10 19
hc eV J
A J
b Động năng: W0đM 12mv02M ( )J
c Phương trình Einstein: 02
1 hay
2
ñM M
hc
A W mv
hay
2 ax
2
M
mv hc
hf A
e
l
= = = +
Chú ý: Phương trình Einstein giải thích định luật 1; định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2.
4 Điều kiện để triệt tiêu hồn tồn dịng quang điện: Iqđ 0 W0đM eU Uh; h 0
5 Dòng quang điện bão hòa: bh bh I t n q
I n
t q
: Số electron bứt thời gian Δt
Ibh = n1.e ( Trong n1 số e bứt 1giây)
6 Năng lượng chùm photon: E N N E
: Số photon đập vào
(24)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET Công suất xạ nguồn:
= N ( )
E hc
P W
t Nε số phôtôn đến K giây Hiệu suất lượng tử: H n 100%
N
9 Định lí động năng: đ F với đ cosđ 0đ F
W W W
W A
A Fs
* Xét vật lập điện, có điện cực đại VMax khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động
trong điện trường cản có cường độ E tính theo cơng thức:
2
ax ax ax
1
M M M
eV = mv =eEd
* 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:
2
1
2 A K
eU = mv - mv
10 Năng lượng tia X :
X X
X
X ñ AK
hc hf
W eU Bước sóng nhỏ tia Rơnghen:
đ
W
Min
hc l =
Trong
2
0 đ
¦W
2 AK
mv mv
eU
= = + động electron đập vào đối catốt (đối âm cực) U hiệu điện anốt catốt
v vận tốc electron đập vào đối catốt
v0 vận tốc electron rời catốt (thường v0 = 0)
m = 9,1.10-31 kg khối lượng electron.
* Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B
¶
, = ( ,B) sin
mv
R v
eB a a
= r ur
Xét electron vừa rời khỏi catốt v = v0Max
Khi v B sin R mv eB a
^ Þ = Þ =
r ur
Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … tính ứng với xạ có Min (hoặc fMax)
* Bán kính quỹ đạo electron quang điện chuyển động điện trường có Ev.:
2
mv R
eE
III MẪU NGUYÊN TỬ BOHR
1 Tiên đề Bohr:
(25)b Tiên đề 2: Nguyên tử thái thái có mức lượng Em cao chuyển trạng thái dừng có mức lượng En thấp giải phóng lượng
mn mn m n
mn hc
hf E E
ngược lại.
c Hệ quả: Ở trạng thái dừng electron nguyên tử chuyển động quỹ đạo cĩ bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng: rn n r2 0; với r0 0,53A0
Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrô, trạng thái dừng trạng thái có
mức lượng thấp (ứng với quỹ đạo K), trạng thái có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích (thời gian tồn 108s)
Nguyên tử (electron) hấp thụ xạ lượng hiệu lượng hai mức. Năng lượng trạng thái dừng: En 13,6 ( ); n2 eV E0 13,6 eV
3 Bước sóng:
m n 13,6.( 12 12).1,6.10 (J)19
hc E E
n m hay:
2 2
1 (1 ) ,với 1,09.10 : Hằng số Ritber
H H
R R m
n m
4 Quang phổ nguyên tử Hiđrô:
Các electron trạng thái kích thích tồn khoảng 108s
nên giải phóng lượng dạng phơtơn để trở trạng thái có mức lượng thấp
a Dãy Lynam: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại)
b Dãy Balmer: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại vùng nhìn thấy) c Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại)
Chú ý: Bước sóng ngắn lượng lớn 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 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 quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài NM e chuyển từ N M
Vạch ngắn M e chuyển từ M
Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô:
13 12 23
1 1 1
f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ)
III HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG Giáo viên : Nguyễn Kiếm Anh _ST
Laiman K
M N O
L P
Banme
Pasen H
H H H
n=1 n=2
n=3 n=4 n=5 n=6
hfmn hfmn
nhận
phôtôn phát phôtôn
Em
(26)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
1 Hấp thụ ánh sáng:
Hấp thụ ánh sáng tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng truyền qua a Định luật hấp thụ ánh sáng:
Cường độ chùm sáng đơn sắc truyền môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ độ dài đường truyền tia sáng:
0 d
I I e
Trong đó:
0
I cường độ chùm sáng tới môi trường là hệ số hấp thụ môi trường
d độ dài đường truyền tia sáng b Hấp thụ lọc lựa:
+ Vật suốt (vật không màu) vật không hấp thụ ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ + Vật có màu đen vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ
+ Vật suốt có màu vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng miền nhìn thấy quang phổ
2 Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng:
Các vật hấp thụ lọc lựa số ánh sáng đơn sắc, vật phản xạ (tán sắc) số ánh sáng đơn sắc Hiện tượng gọi phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng
Chú ý: Yếu tố định đến việc hấp thụ, phản xạ (tán sắc) ánh sáng bước sóng ánh sáng IV LASER
Hiện tượng phát quang:
a Sự phát quang: Có số chất thể rắn, lỏng, khí hấp thụ lượng dạng có khả phát xạ điện từ Nếu xạ có bước sóng nằm giới hạn ánh sáng nhìn thấy gọi phát quang
Đặc điểm
Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng riêng cho
Sau ngừng kích thích, phát quang số chất cịn trì khoảng thời gian
+ Thời gian phát quang khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang kéo dài từ 1010s đến vài ngày.
+ Hiện tượng phát quang tượng vật hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác
b Các dạng phát quang:
+ Huỳnh quang phát quang có thời gian ngắn 108s, thường xảy với chất lỏng khí
+ Lân quang phát quang có thời gian dài 108s, thường xảy với chất rắn.
Chú ý: Thực tế khoảng
8
10 s t 10 s không xác định lân quang hay huỳnh quang.
c Định luật Xtốc phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng kích
thích: aspqaskt aspq askt.
2 Laser: a Đặc điểm:
+ Tia Laser có tính đơn sắc cao Độ sai lệch
10 15
f
f
+ Tia Laser chùm sáng kết hợp, photon chùm sáng có tần số pha + Tia Laser chùm sáng song song, có tính định hướng cao
+ Tia Laser có cường độ lớn I ~10 W/cm6 2.
b Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser CO2, Laser bán dẫn, …
c Ứng dụng:
+ Trong thông tin liên lạc: cáp quang, vô tuyến định vị, …
+ Trong y học: làm dao mổ, chữa số bệnh da nhờ tác dụng nhiệt, … + Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, …
(27)CHƯƠNG : THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP
1 Các tiên đề Einstein:
a Tiên đề I (nguyên lí tương đối): Các tượng vật lí diễn hệ quy chiếu quán tính b Tiên đề II (nguyên lí bất biến vận tốc ánh sáng): Vận tốc ánh sáng chân khơng có giá trị c hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền vận tốc nguồn sáng hay máy thu
2 Các hệ quả:
+ Sự co độ dài: Độ dài bị co lại dọc theo phương chuyển động nó:
2
0
v
l l l
c
+ Sự dãn khoảng thời gian: Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên:
0 2 t t t v c
+ Khối lượng tương đối:
0 2 m m v c
+ Động lượng tương đối:
0 2
1 m
p mv v
v c
+ Năng lượng tương đối:
2
2
1 m
E mc c
v c
Chú ý:
2
0
2 2
0
1 E m c m v E m c p c
3 Đối với photon:
+ Năng lượng photon: hf hc m c
+ Khối lượng tương đối tính photon:
0
2 2
2 m hf h m c
c c v
c
, suy
2
0
v
m m
c
Mà v c nên m0
CHƯƠNG : VẬT LÝ HẠT NHÂN I HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1 Cấu tạo hạt nhân:
27 19 27 1,67262.10 prôtôn 1,6.10 tạo nên từ
1,67493.10 ( - ) nơtrôn
0 : không mang điện p p A Z n p m kg Z q C X m kg
N A Z
q
2 Đơn vị khối lượng nguyên tử (u):
27 1,007276 1,66055.10 1,008665 p n m u u kg m u
3 Các công thức liên hệ:
(28)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET a Số mol:
23 A
; A: khối lượng mol(g/mol) hay số khối (u) : khối lượng N: số hạt nhân nguyên tử
;
N 6,023.10 nguyên tử/mol
A A A
m NA
n m
A N
N mN
n N
N A
4 Bán kính hạt nhân: R 1,2.1015A m13( )
II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Độ hụt khối:
0
( ) : khối lượng nuclôn riêng lẻ
p n
m Zm A Z m m m m
( m khối lượng hạt nhân) Hệ thức Einstein: E mc2
; 1uc2 931,5MeV ; 1MeV 1,6.1013J
Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng:
a Năng lượng liên kết: E mc2
b Năng lượng liên kết riêng: E : tính cho nucloân A
Chú ý: + Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững.
+ Hạt nhân có số khối khoảng từ 50 đến 70, lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn vào khoảng 8,8 MeV nu/
III PHÓNG XẠ.
1 Định nghĩa : Hiện tượng hạt nhân không bền , tự phát phân rã phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác gọi tượng phóng xạ
2 Đặc điểm : Hiện tượng phóng xạ hồn tồn nguyên nhân bên hạt nhân gây nên, không phụ thuộc
vào yếu tố bên : nhiệt độ , áp suất, điện từ trường…
3 Định luật phóng xạ:
0
0
ln
2 ; với : số phân rã ( )
2
t t
T
t t
T N
N N e
m T s
m m e
* Số ngun tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t :
0.2
t
t T
N=N - =N e-l
* Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt ( e- e+)
tạo thành: 0(1 ) t
N N N N e-l
D = - =
-* Khối lượng chất phóng xạ lại sau thời gian t :
0.2
t
t T
m=m - =m e-l
Trong đó: N0, m0 số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu
T chu kỳ bán rã ln2 0,693
T T
l = = số phóng xạ T không phụ thuộc vào tác động bên mà
chỉ phụ thuộc chất bên chất phóng xạ
* Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t : 0(1 ) t
m m m m e-l
D = - = -* Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:
0
1 t
m
e m
l
-D =
Phần trăm chất phóng xạ cịn lại:
0
2
t t T
m
e m
l
-
(29)* Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t : 0(1 ) 0(1 )
t t
c c
c c
A A m
A N A
N
m A e m e
N N A
l l
-
-D
= = - =
-Trong đó: Am, Ac số khối chất phóng xạ ban đầu (mẹ) chất tạo thành (con)
NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ +, - Ac = Am mc = m
4 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
0.2
t
t T
H =H - =H e-l =l N H0 = N0 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) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s)
* Cơng thức độ phóng xạ:
0
10
0
ln
; với : số phân rã ( )
2
; ( ); 3,7.10 Bq t
t T H
H H e
T s H N H N Bq Ci
* Thể tích dung dịch chứa chất phóng xạ: 0
2tT
H
V V
H
, Trong đĩ: V ø la the åtích dung dịch chứa H
Chu kì bán rã số chất
Chất phóng xạ Cacbon126C
16
Oxi O 235
92
Urani U 210
84
Poloni Po 226
88
Rañi Ra 219
86
Radon Ra 131
53
Ioât I
Chu kì bán rã T5730 năm T122 s
7,13.10 năm
T T138 ngày T1620 năm T4 s T8 ngày
5 Các tia phóng xạ:
a Tia : 24 hạt 24He * Những tính chất tia α :
+ Bị lệch điện trường, từ trường
+ Phóng từ hạt nhân phóng xạ với tốc độ khoảng 2.107m/s.
+ Có khả iơn hố mạnh ngun tử đường đi, lượng nhanh, tối đa 8cm khơng khí , khả đâm xun yếu, khơng xun qua bìa dày cỡ 1mm
b Tia :
0
1
0
1
( ) : +
( ) : +
là pozitron e p n e có hai loại
laø electron e n p e , * Những tính chất tia β :
+ Bị lệch điện trường, từ trường nhiều tia .
+ Phóng từ hạt nhân với tốc độ gần tốc độ ánh sang
+ Có khả iơn hố mơi trường, yếu tia α , tia β có khả qng đường dài khơng khí ( cỡ vài m ) khả đâm xuyên tia β mạnh tia α , xun qua nhơm dày vài mm
* Lưu ý : Trong phóng xạ β có giải phóng hạt nơtrino vàphản nơtrino. c Tia :
* Bản chất sóng điện từ có bước sóng cực ngắn 10 11m
, hạt photon có lượng cao * Những tính chất tia γ :
+ Không bị lệch điện trường, từ trường + Phóng với tốc độ tốc độ ánh sáng
+ Có khả iơn hố mơi trường khả đâm xun cực mạnh IV PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1 Phương trình phản ứng:
1 2 3 4
A
A A A
Z X +Z X ®Z X +Z X
(30)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
Trong số hạt hạt sơ cấp nuclôn, eletrôn, phôtôn Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1 X2 + X3
X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt 2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân.
+ Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
+ Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động lượng: uur uur uur uurp1+p2=p3+p hay4 m1 1vur+m2 2vur=m4 3vur+m4 4vur + Bảo toàn lượng: KX1+KX2+D =E KX3+KX4
Trong đó: E lượng phản ứng hạt nhân; E = (m1+m2 – m3 - m4 )c2 = ( M0 – M ) c2
2
X x x
K = m v động chuyển động hạt X Lưu ý: - Khơng có định luật bảo toàn khối lượng
- Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p2X =2m KX X
- Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: ur uur uurp=p1+p2 biết j =·uur uurp p1, 2
2 2
1 2
p =p +p + p p cosj
hay 2
1 2 2
(mv) =(m v) +(m v ) +2m m v v cosj
haymK=m K1 1+m K2 2+2 m m K K cos1 2 j
Tương tự biết φ1=uur ur·p p1, φ2 =uur ur·p p2,
Trường hợp đặc biệt:p1^p2
uur uur
p2=p12+p22
Tương tự uurp1^urp uur urp2^p v = (p = 0) p1 = p2
1 2
2 1
K v m A
K =v =m » A Tương tự v1 = v2 =
3 Phản ứng hạt nhân
* Năng lượng phản ứng hạt nhân : E = (M0 - M)c2
Trong đó: M0=mX1+mX2là tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng
M =mX3+mX4 tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng
Lưu ý: - Nếu M0 > M pứ toả lượng E dạng động hạt X3, X4 phôtôn
Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững
- Nếu M0 < M pứ thu lượng E dạng động hạt X1, X2 phôtôn
Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững
- Muốn phản ứng xảy phải cung cấp lượng dạng động hạt A B Năng lượng cung cấp cho pứ bao gồm E (m m c 0) 2và động năngWd hạt sinh : W E Wd
* Trong phản ứng hạt nhân
1 2 3 4
A
A A A
Z X +Z X ® Z X +Z X
Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có:
Năng lượng liên kết riêng tương ứng 1, 2, 3, 4
Năng lượng liên kết tương ứng E1, E2, E3, E4
Độ hụt khối tương ứng m1, m2, m3, m4
Năng lượng phản ứng hạt nhân : E = A33 +A44 - A11 - A22
E = E3 + E4 – E1 – E2
E = (m3 + m4 - m1 - m2)c2 4 Quy tắc dịch chuyển phóng xạ
+ Phóng xạ (24He):
4
2
A A
ZX He Z Y
-® +
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị p
ur
p
uur
2
p
uur
(31)+ Phóng xạ - ( 01e
-): 01
A A
ZX ®- e+Z+Y
+ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến bảng tuần hồn có số khối
+ Thực chất phóng xạ - hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrơn hạt nơtrinơ:
n® +p e- +v
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ - hạt electrơn (e-)
- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng không tương tác với vật chất
+ Phóng xạ + ( 01e
+
): 10
A A
ZX ®+e+Z- Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hồn có số khối
+ Thực chất phóng xạ + hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinơ:
p® +n e++v
Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ + hạt pơzitrơn (e+)
+ Phóng xạ (hạt phôtôn)
Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyển xuống mức lượng E2
đồng thời phóng phơtơn có lượng :
hc
hf E E
e
l
= = =
* Lưu ý: Trong phóng xạ khơng có biến đổi hạt nhân phóng xạ thường kèm theo pxạ
5 Hai loại phản ứng tỏa lượng :
- Phản ứng nhiệt hạch :
+ Hai hạt nhân nhẹ có (số khối A < 10), Hidro, heli… hợp lại thành hạt nhân nặng Vì tổng hợp hạt nhân xảy nhiệt độ cao nên phản ứng gọi phản ứng nhiệt hạch
Ví dụ : 1
2H3He 2He0n tỏa lượng khoảng 18MeV
+ Ngoài điều kiện nhiệt độ cao, phải thỏa mãn hai điều kiện để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy Đó : mật độ hạt nhân n phải đủ lớn, đồng thời thời giantduy trì nhiệt độ cao (cỡ 108K) phải đủ dài Lo-sơn (Lawson) chứng minh điều kiện n t 1014s cm/
+ Phản ứng nhiệt hạch lòng mặt trời nguồn gốc lượng chúng + Trên Trái Đất người thực phản ứng nhiệt hạch dạng không kiểm sốt Đó gọi nổ bom nhiệt hạch hay bom H
Năng lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch lớn lượng tỏa phản ứng phân hạch rất nhiều Nhiên liệu nhiệt hạch coi vơ tận thiên nhiên.
- Phản ứng phân hạch :
+ Một hạt nhân nặng hấp thụ notron chậm (notron nhiệt) vỡ thành hai mảnh nhẹ (có khối lượng cỡ) Phản ứng gọi phản ứng phân hạch
+ Đặc điểm : Sau phản ứng có notron phóng ra, phân hạch giải phóng lượng lớn Người ta gọi lượng hạt nhân
+ Phản ứng phân hạch dây chuyền : Các nơtron sinh sau phân của urani lại bị hấp thụ hạt nhân urani khác gần thế, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền Trên thực tế notron sinh nhiều nguyên nhân khác nên không tiếp tục tham gia vào phản ứng phân hạch Thành thử, muốn phản ứng dây chuyền xảy ta phải xét tới số notron trung bình s lại sau lần phân hạch (hệ số notron)
+ Nếu s <1 phản ứng dây chuyền không xảy
+ Nếu s = phản ứng xây chuyền xảy với mật độ notron khơng đổi Đó phản ứng dây chuyền điều khiển xảy lò phản ứng hạt nhân
+ Nếu s> 1thì dịng notron tăng lên liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử Đó phản ứng dây chuyền khơng điều khiển
Để giảm thiểu số notron bị nhằm đảm bảo k1, khối lượng nhiên liệu hạt nhân cần phải có
một giá trị tối thiểu, gọi khối lượng giới hạn mth 6 Các số đơn vị thường sử dụng
(32)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET * 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 : TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ.
I CÁC HẠT SƠ CẤP
1 Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt bản) hạt nhỏ hạt nhân
2 Các đặc trương hạt sơ cấp:
a Khối lượng nghỉ m0: Phơtơn , nơtrinơ , gravitơn có khối lượng nghỉ khơng
b Điện tích: Các hạt sơ cấp có điện tích điện tích ngun tố Q 1, khơng mang điện Q gọi số lượng tử điện tích
c Spin s: Mỗi hạt sơ cấp đứng yên có momen động lượng riêng momen từ riêng Các momen đặc trưng số lượng tử spin Prơtơn, nơtrơn có
2
s , phơtơn có s1, piơn có s0 d Thời gian sống trung bình T: Trong hạt sơ cấp có hạt không phân rã (proton, electron, photon, notrino) gọi hạt nhân bền Còn hạt khác gọi hạt không bền phân rã thành hạt khác Notron có T 932s, hạt khơng bền có thời gian ngắn từ 1024s đến 106s.
3 Phản hạt: Các hạt sơ cấp thường tạo thành cặp; cặp gồm hai hạt có khối lượng nghỉ spin
nhau có điện tích trái dấu Trong q trình tương tác sinh cặp hủy cặp
4 Phân loại hạt sơ cấp:
a Photon (lượng tử ánh sáng):
b Lepton: Gồm hạt nhẹ electron, muyon ( , ), hạt tau ( , ), …
c Mêzơn: Gồm hạt có khối lượng trung bình, chia thành mêzơn mêzơn K.
Barion: Gồm hạt nặng có khối lượng lớn, chia thành nuclon hipêrôn Tập hợp mêzôn bariôn gọi hađrôn
5 Tương tác hạt sơ cấp:
a Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vơ cùng, lực tương tác nhỏ
b Tương tác điện từ: Bán kính lớn vơ hạn, lực tương tác mạnh tương tác hấp dẫn cỡ 1038 lần.
c Tương tác yếu: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 1018m, lực tương tác yếu t/ tác hấp dẫn cỡ 1011 lần.
d Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng nhỏ cỡ 1015m, lực tương tác yếu tương tác hấp dẫn cỡ 102
lần Tương tác hađrôn
6 Hạt quark:
a Hạt quark: Tất hạt hađrôn tạo nên từ hạt nhỏ
b Các loại quark: Có loại quark u, d, s, c, b, t phản quark tương ứng Điện tích quark
2e ;
3
e
c Các baraiôn: Tổ hợp quark tạo nên baraiôn II MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI
1 Hệ Mặt Trời: Gồm hành tinh lớn, tiểu hành tinh, chổi
Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh,
+ Để đo đơn vị hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: 1ñvtv150trKm
+ Các hành tinh quay quanh mặt trời theo chiều thuận phẳng, Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quay theo chiều thận trừ Kim tinh
(33)a Cấu trúc Mặt Trời: Gồm quang cầu khí quyển
+ Quang cầu: Khối khí hình cầu nóng sáng, nhìn từ Trái Đất có bán kính góc 16 phút, bán kính khối cầu khoảng 7.105Km, khối lượng riêng trung bình vật chất quang cầu 1400kg/m3, nhiệt độ
hiệu dụng 6000K
+ Khí quyển: Bao quanh Mặt Trời có khí Mặt Trời: Chủ yếu Hiđrơ, Heli Khí chia hai lớp có tính chất vật lí khác nhau: Sắc cầu nhật hoa
- Sắc cầu lớp khí nằm sát mặt quang cầu cĩ độ dày 10000km cĩ nhiệt độ khoảng 4500K - Phía sắc cầu nhật hoa: Các phân tử vật chất tồn trạng thái ion hĩa mạnh (trạng thái plasma), nhiệt độ khoảng triệu độ Nhật hoa cĩ hình dạng thay đổi theo thời gian
b Năng lượng Mặt Trời:
+ Năng lượng Mặt Trời trì nhờ lịng diễn phản ứng nhiệt hạch + Hằng số Mặt Trời H 1360W/m2
lượng lượng xạ Mặt trời truyền vng góc tới đơn vị diện tích cách đơn vị thiên văn đơn vị thời gian
+ Công suất xạ lượng Mặt Trời P 3,9.1026W
c Sự hoạt động Mặt Trời:
+ Quang cầu sáng khơng đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm hạt sáng biến đổi tối đối lưu mà tạo thành: vết đen, bùng sáng, tai lửa:
Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vào khoảng 4000K.
Bùng sáng thường xuất có vết đen, bùng sáng phóng tia X dịng hạt tích điện gọi gió Mặt Trời.
Tai lửa lưỡi phun lửa cao sắc cầu.
+ Năm Mặt Trời có nhiều vết đen xuất gọi Năm Mặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có vết đen xuất gọi Năm Mặt Trời tĩnh Chu kì hoạt động Mặt Trời có trị số trung bình 11 năm
+ Sự hoạt động Mặt Trời có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất Tia X dịng hạt tích điện từ bùng sáng truyền đến Trái Đất gây nhiều tác động:
Làm nhiễu thông tin liên lạc sóng vơ tuyến ngắn.
Làm cho từ trường Trái Đất biến thiên, gây bão từ: bão từ xuất sau khoảng 20 kể từ bùng sáng xuất sắc cầu
Sự hoạt động Mặt Trời cịn có ảnh hưởng đến trạng thái thời tiết Trái Đất, đến trình phát triển sinh vật, …
3 Trái Đất:
a Cấu tạo: + Trái Đất có dạng hình cầu, bán kính xích đạo 6378km, bán kính hai cực
6357km, khối lượng riêng trung bình 5520kg/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 lượng riêng 3300kg/m3 b Từ trường Trái Đất:
Trục từ nam châm nghiêng so với trục địa cực góc 11 50 thay đổi theo thời gian.
c Mặt Trăng – vệ tinh Trái Đất:
+ Mặt Trăng cách Trái Đất 384000km; có bán kính 1738km; có khối lượng 7,35.1022kg; gia tốc trọng trường 1,63m/s2; quay quanh Trái Đất với chu kì 27,32ngày; Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với chu kì chu kì quay Trái Đất quanh trục; quay chiều với chiều quay quanh trái Đất, nên Mặt Trăng hướng nửa định vào Trái Đất; nhiệt độ lúc trưa 1000C, lúc nửa đêm 1500C
+ Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất thủy triều, …
4 Các hành tinh khác Sao chổi:
a Các đặc trưng hành tinh
Thiên thể Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv)
Bán kính (km)
Khối lượng (so với Trái Đất)
Khối lượng riêng (103kg/m3)
Chu kì tự quay
Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời
Số vệ tinh biết
Thủy tinh 0,39 2440 0,052 5,4 59 ngày 87,0 ngày
Kim tinh 0,72 6056 0,82 5,3 243 ngày 224,7 ngày
(34)Hệ thống kiến thức vật lí 12 – Tài liệu ST từ thư vện VIOLET
Trái Đất 6375 5,5 23g56ph 365,25 ngày (1 năm)
Hỏa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 24g37ph 1,88 năm
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 Vương tinh 19,19 25,760 15 1,2 17g14ph 84,00 năm 15 Hải Vương tinh 30,07 25,270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm > Diêm Vương tinh 39,5 1160 0,002 0,2 6,4 ngày 248,50 năm
b Sao chổi:
+ Sao chổi chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp; có kích thước khối lượng nhỏ Được cấu tạo từ chất dễ bốc tinh thể băng, amoniac, mêtan, …
Ngoài có chổi thuộc thiên thể bền vững III CÁC SAO THIÊN HÀ
1 Các sao:
a Định nghĩa: Sao thiên thể nóng sáng giống Mặt Trời Các xa, biết gần cách đến hàng chục tỉ kilơmet; cịn ngơi xa cách xa đến 14 tỉ năm ánh sáng (
12
1 năm ánh sáng9,46.10 Km)
b Độ sáng sao:
Độ sáng mà ta nhìn thấy ngơi thục chất độ rọi sáng lên 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 công suất xạ nhỏ Mặt Trời hàng vạn lần
c Các loại đặc biệt:
+ Đa số tồn trạng thái ổn định; có kích thước, nhiệt độ khơng đổi thời gian dài + Ngoài ra; người ta phát thấy có số đặc biệt 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 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 trình biến hóa hệ
Punxa, nơtron ngồi xạ lượng cịn có phần xạ lượng thành xung sóng vơ tuyến
Sao nơtron cấu tạo bỡi hạt nơtron với mật độ lớn 10 g/cm14 3.
Punxa (pulsar) lõi nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ góc 640 vòng/s phát
sóng vơ tuyến Bức xạ thu Trái Đất có dạng xung sáng giống sáng hải đăng mà tàu biển nhận được.
2 Thiên hà:
Các tồn Vũ trụ thành hệ tương đối độc lập với Mỗi hệ thống gồm hàng trăm tỉ gọi thiên hà
a Các loại thiên hà:
Thiên hà xoắn ốc có hình dạng dẹt đĩa, có cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí.
Thiên hà elip có hình elip, chứa khí có khối lượng trải dải rộng Có loại thiên hà
elip nguồn phát sóng vơ tuyến điện mạnh.
Thiên hà khơng định hình trơng đám mây (thiên hà Ma gien-lăng).
b Thiên Hà chúng ta:
Thiên Hà thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng có khối
lượng khoảng 150 tỉ khối lượng Mặt Trời Nó hệ phẳng giống 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 tạo bỡi già, khí
(35)Ngay trung tâm Thiên Hà có nguồn phát xạ hồng ngoại nguồn phát sóng vơ tuyến
điện (tương đương với độ sáng chừng 20 triệu ngơi Mặt Trời phóng ra1 luồng gió mạnh)
Từ Trái Đất, nhìn hình chiếu thiên Hà vịm trời gọi dải Ngân Hà nằm
theo hướng Đông Bắc – Tây Nam trời sao. c Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hà:
+ Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, thiên hà thường cách khoảng mười lần kích thước Thiên Hà Các thiên hà có xu hướng hợp lại với thành nhóm từ vài chục đến vài nghìn t / hà + Thiên Hà thiên hà lân lận thuộc Nhóm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm thể tích khơng gian có đường kính gần triệu năm ánh sáng Nhóm bị chi phối chủ yếu bỡi 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 khơng định hình tí hon
+ Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng bầu trời chịm Trinh Nữ
+ Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhóm thiên hà địa phương có tâm nằm Nhóm Trinh Nữ chứa tất nhóm bao quanh nó, có nhóm thiên hà địa phương
IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG)
1 Định luật Hubble (Hớp-bơn): Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà chúng
ta:
1,7.10 m/(s.năm ánh sáng)2
v Hd
H ; năm ánh sáng9,46.1012Km
2 Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang):
+ Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn 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 tương đối rộng không áp dụng Vật lí học đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đoán tượng xảy thời điểm tp 10 43s
sau Vụ nổ lớn gọi thời điểm Planck
+ Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ 1035m, nhiệt độ 1032K mật độ 10 kg/cm91 3 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 bỡi hạt có lượng cao electron, notrino quark, lượng 1015GeV
+ Tại thời điểm t 106s
, chuyển động quark phản quark đủ chậm để lực tương tác mạnh gom chúng lại gắn kết chúng lại thành prơtơn nơtrơn, lượng trung bình hạt vũ trụ lúc 1GeV
+ Tại thời điểm t3 phuùt, hạt nhân Heli tạo thành Trước đó, prơtơn nơtrôn kết hợp với để tạo thành hạt nhân đơteri 12H Khi đó, xuất hạt nhân đơteri 12H, triti 13H, heli 24He bền Các hạt nhân hiđrô hêli chiếm 98% khối lượng thiên hà, khối lượng hạt nhân nặng chiếm 2% Ở thiên thể, có 14 khối lượng hêli có 34 khối lượng hiđrơ Điều chứng tỏ, thiên thể, thiên hà có chung nguồn gốc
+ Tại thời điểm t300000 naêm, loại hạt nhân khác tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ tương tác điện từ Các lực điện từ gắn electron với hạt nhân, tạo thành nguyên tử H He + Tại thời điểm t 10 9 naêm
, nguyên tử tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ tương 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
+ Tại thời điểm t 14.10 9 naêm
(36)