Đang tải... (xem toàn văn)
Thiên Hà của chúng ta và các thiên hà lân lận thuộc về Nhóm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm một thể tích không gian có đường kính gần một triệu năm ánh sáng. Nhóm nà[r]
(1)PHẦN : CƠ HỌC VẬT RẮN Chuyển động quay
Tốc độ góc: const Gia tốc góc: 0 Tọa độ góc: 0 t
2 Chuyển động quay biến đổi a Tốc độ góc
Tốc độ góc trung bình: 2
tb t t t
Tốc độ góc tức thời: d '( )t dt
Chú ý: dương; âm tùy theo chiều dương hay âm ta chọn. b Công thức chuyển động quay biến đổi
Gia tốc góc: const Tốc độ góc: 0t
Tọa độ góc: 0
1 t t
Phương trình độc lập với thời gian: 2
0 ( 0)
c Gia tốc góc
Gia tốc góc trung bình: 2
tb
t t t
Gia tốc góc tức thời: d '( )t dt
Chú ý:
: : Vật quay nhanh dần đều
Vật quay chậm dần đều
3 Liên hệ tốc độ dài với tốc độ góc; gia tốc dài gia tốc góc
2 ht
2 2
a = r
a= r
tt
v r
dv d
a r r
dt dt
v r
r r
Gia tốc tiếp tuyến att
: Đặc trưng cho biến thiên nhanh hay chậm độ lớn véc tơ vận tốc v; att v v; att v
Gia tốc pháp tuyến an (hay gia tốc hướng tâm )aht
: Đặc trưng cho biến thiên nhanh hay chậm hướng véc tơ vận tốc v; aht v
Chú ý: Vật quay đều: a
Vật biến đổi đều: a
ht
tt ht
a
a a
Mô men
a Mô men lực trục: M F d
b Mơ men qn tính trục: i
n i i
I m r
* Chú ý: Mô men qn tính số dạng hình học đặc biệt:
(2) Hình trụ rỗng hay vành tròn: I m R Hình trụ đặc hay đóa tròn:
2 I m R Hình cầu đặc:
5
I m R R(m): bán kính
Thanh mảnh có trục quay đường trung trực thanh: 12 I m l Thanh mảnh có trục quay qua đầu thanh: .2
3
I m l , l(m): chiều dài c Định lí trục song song: I IGm d 2; trong d khoảng cách từ trục đến trục qua G.
d Mô men động lượng trục: L I
5 Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định dL d
M I M I
dt dt
6 Định luật bảo tồn mơ men động lượng
1
1 2 Nếu
Hệ vật:
Vật có mơ men qn tính thay đổi:
M L const
L L const
I I
7 Định lí biến thiên mômen động lượng 2 1
hay
L M t I I M t
8 Động vật rắn
Động quay vật rắn: 2
ñ
W I
Động vật rắn vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến: 2
2
ñ c
W I mv Trong m khối lượng, vc vận tốc khối tâm
Định lí động năng: Wđ AF hay Wñ2 Wñ1AF
(3)PHẦN : DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
* Thế dao động :
Chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt, gọi vị trí cân * Dao động tuần hoàn :
Sau khoảng thời gian gọi chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ
* Định nghĩa : Dao động điều hịa dao động li độ vật hàm cosin ( hay sin) thời gian * Chu kỳ T : Khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần.T = 2
= N t
t: thời gian (s) ; T: chu kì (s) ; N số dao động thực thời gian t
*Tần số f : Số dao động toàn phần thực giây , f = T =
đơn vị Héc (Hz) 1 Phương trình dao động: x = Acos(t + )
2 Vận tốc tức thời: v = x’ = -Asin(t + )
v chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương v>0, theo chiều âm v<0) 3 Gia tốc tức thời: a = v’ = x” = -2Acos(t + ) , a ln hướng vị trí cân bằng
4 Vật VTCB: x = 0; vMax = A; aMin = 0 Vật biên: x = ±A; vMin = 0; aMax = 2A 5 Hệ thức độc lập: A2 x2 ( )v
; A2 v2 ( )a
; a = -2x
6 Cơ năng: 2
đ
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
7 Nếu dao động điều hồ có tần số góc , tần số f, chu kỳ T động biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2
8 Động trung bình thời gian nT/2 là: W 2
2 4m A (với nN*, T chu kỳ dao động)
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 Quỹ đạo vật DĐĐH đọan thẳng có chiều dài 2A
11 Quãng đường chu kỳ 4A; 1/2 chu kỳ 2A
Quãng đường l/4 chu kỳ A vật từ VTCB đến VT BIÊN ngược lại 12 Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2
Xác định: 1 2
1 2
Aco s( ) 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 = n 4A, 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
3
A
-A x2 x1
M2 M1
M'1 M'2
O
(4)+ 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 * Một số trường hợp thường gặp
Qng đường:
Nếu
Nếu 2
Nếu T
t s A
T
t s A
t T s A
suy
Nếu
Nếu
4
Nếu
2
t nT s n A
T
t nT s n A A
T
t nT s n A A
Chú ý: 2
2 vật từ
2
vật từ
4
M
s A x A x A
T
t s A x O x A
2
2 vật từ
2
2 vật từ 0 2
2
8 1 vật từ
2
m
M
m
s A x A x A x A
s A x x A
T t
s A x A x A
3 vật từ 0 3
2
vật từ
6 2
3
2 vật từ
2
M
m
s A x x A
T A A
t s x x A
s A x A x A x A
vật từ
2
3
12 1 vật từ
2
M
m
A A
s x x
T t
s A x A x A
* Các hệ quả:
+ Quỹ đạo dao động điều hòa 2A
+ Thời gian ngắn để từ biên đến biên T
+ Thời gian ngắn để từ VTCB VT biên ngược lại T + Thời gian ngắn để từ VTCB có li độ A/2 T/12
+ Thời gian ngắn để từ VTCB có li độ
2
A T/ 8
+ Thời gian ngắn để từ VTCB có li độ
2
A T/ 6
+ Thời gian ngắn để từ có li độ A/2 đến vị trí A T/
+ Quãng đường vật chu kỳ 4A; tốc độ trung bình 4A/T
(5)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 hoà chuyển đường trịn Góc qt = t
Quãng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) ax 2A sin
2 M
S
Quãng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) (1 os )
2 Min
S A c Lưu ý: + Trong trường hợp t > T/2
Tách '
2 T
t n t
*;0 ' T n N t Trong thời gian
2 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 14 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 < 0
+ Trước tính cần xác định rõ thuộc góc phần tư thứ đường tròn lượng giác (thường lấy -π < ≤ π) Chú ý: Tìm , ta dựa vào hệ phương trình
0
cos sin
x A
v A
lúc
0
t * MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP
- Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí cân 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
3 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 2
A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 3 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 2
A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu
3 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 4
5 A
-A
M M
1
O P
x O x
2
1 M
M
-A A
P P1
P
2
2
(6)- Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0 2 A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 34 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 4 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 34 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 6 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều dương v0 0: Pha ban đầu 56 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 6 - Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0
2 A
x theo chiều âm v0 0: Pha ban đầu 56 - cos sin( )
2
; sin cos( )
Giá trị hàm số lượng giác cung (góc ) đặc biệt (ta nên sử dụng đường tròn lượng giác để ghi nhớ giá trị đặc biệt)
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
của t (Với t > phạm vi
giá trị k )
ễn Văn Tónh àn Thuyên
Góc Hslg
00 300 450 600 900 1200 1350 1500 1800 3600
6
4
3
2
3 2
4 3
6
5 2
sin
2
2
2
3
2
2
2
1 0 0
cos 1
2
2
2
1 0
2
2
2
-1
tg 0
3
3 kxñ -1
3
0
cotg kxñ 3
-1 kxñ kxñ
(7)* 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, n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n
+ Có thể giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển 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 chuyển động trịn đều. + 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)
* 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:
*Dạng 1: x = C Acos(t + ) với C = const
Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu , x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ Toạ độ vị trí cân x = C, toạ độ vị trí biên x = C A
Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” Hệ thức độc lập: a = -2x0 ; 2
0 ( ) v
A x
*Dạng 2: x = a Acos2(t + ) (ta hạ bậc) , suy biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2.
II CON LẮC LÒ XO * Định nghĩa :
Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo độ cứng k, khối lượng lị xo khơng đáng kể
1. Tần số góc: k m ; + Chu kỳ: T = 2 m
k = N t
N: số lần dao động thời gian t
+ 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
2 Cơ năng:W 2 2m A 2kA
3 * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB:
mg g
l
k
T l
g
* Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α:
l
giãn O
x A -A
nén
l
giãn O
x A -A
(8)l mgsin k
sin l T
g
+ Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A lCB = (lMin + lMax)/2
+ Khi A >l (Với Ox hướng xuống):
- Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A
- Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến 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 5 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 = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên
+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu A < l FMin = k(l - A) = FKMin
* Nếu A ≥ l FMin = (lúc vật qua vị trí lị xo không biến dạng)
+ Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l) (lúc vật vị trí cao nhất) Chú ý: Lị xo có độ cứng k0 cắt làm hai phần k1k2 k 2k0
6 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 T12T22 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) 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*
x A -A Nénl
Giãn
(9)III CON LẮC ĐƠN * Thế lắc đơn :
Gồm vật nhỏ khối lượng m, treo đầu sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể 1 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 mg s 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 3 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
4 Hệ thức độc lập:
* a = -2s = -2αl * 2
0 ( )
v
S s
*
2
2
0
v gl 5 Năng lượng dao động điều hịa: E E đEt
a Động năng: 2 20 2
1 sin ( ) sin ( )
2
ñ
E mv m s t E t
b Thế năng: 20 2
1
(1 cos ) cos ( ) cos ( );
2
t
g g g
E mgl m s m s t E t
l l l
c Cơ năng: 2 2 2
0 0
1 1
W
2 2
m S mgS mgl m l
l
Chú ý:
2 2
0 0
2 2
0
2
0
1 (1 cos )
2
1 : Vaät qua vị trí cân
2
1 (1 cos ): Vật biên
ñM M
tM
g
E m s m s mgl
l
E mv m s
g
E m s mgl
l
Thế động vật dao động điều hòa với
' '
2 '
f f
T T
Vận tốc: v v02 (1 cos )gl (cosgl cos )0 Lực căng dây: mg(3cos cos )0
6 Tại nơi lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1, lắc đơn chiều dài l2 có 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 T42 T12 T22
7 Khi lắc đơn dao động với biên độ góc 0 Cơ năng, vận tốc lực căng sợi dây dây treo có góc lệch so với phương thẳng đứng :
W = mgl(1-cos0); v2 = 2gl(cosα – cosα0) TC = mg(3cosα – 2cosα0)
(10)Lưu ý: - Các công thức áp dụng cho 0 có giá trị lớn - Khi lắc đơn dao động điều hồ (0 << 1rad) thì:
*W=1 02; * ( 02 2)
2mgl v gl (đã có trên) *
2
(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 là 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 đêm (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: FqE
, độ lớn F = qE (Nếu q > F E
; q < F E
) * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV (Fln 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 + g' g2 ( )F
m
* Nếu F có phương thẳng đứng hướng xuống g' g F
m
* Nếu F có phương thẳng đứng hướng lên g' g F m
IV 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
(11)* Nếu = 2kπ (x1, x2 pha) AMax = A1 + A2 ` * Nếu = π (2k+1)π (x1, x2 ngược pha) AMin = A1 - A2 * Nếu = π/2 (2k+1)π/2 (x1, x2 vuông pha) 2
1
A A A
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).
Trong đó: A22 A2A12 2AA c1 os( 1) 1
1
sin sin
tan
os os
A A
Ac A c
với 1 ≤ ≤ 2 ( 1 ≤ 2 ) 3 Nếu 1vật tham gia đồng thời nhiều DĐĐH 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 hai thành phần : Ax AcosA c1 os1A c2 os2 Ay Asin A1sin1A2sin2 Sau tính A theo cơng thức : 2
x y
A A A tan y x A A
với [Min;Max]
V DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG 1 Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ ban đầu 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
)
2 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 3 Các lọai dao động
DAO ĐỘNG TỰ DO
DAO ĐỘNG DUY TRÌ DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨCSỰ CỘNG HƯỞNG Lực tác dụng *Do t/d nội lực tuần hồn *Do t/d lực
cản(masat)
*Do t/d ngoại lực tuần hoàn Biên độ A * Phụ thuộc đk ban đầu * Giảm dần theo thời
gian *Phụ thuộc biên độ ngoại lực vàhiệu số (fcb f0)
Chu kì T (hoặc tần số f)
* Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng hệ, khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi
*Khơng có chu kì tần số khơng tuần hồn
*Bằng với chu kì ( tần số )của ngoại lực tác dụng lên hệ
11 T
x
t
(12)Hiện tượng đặc biệt DĐ
Khơng có Sẽ khơng dao động masat lớn
* Sẽ xãy HT cộng hưởng ( biên độ A đạt max )khi tần số fcb f0
Ưùng dụng *Chế tạo đồng hồ lắc *Đo gia tốc trọng trường trái đất
*Chế tạo lò xo giảm xóc
trong ôtô, xe máy *Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số máy gắn vào noù
*Chế tạo loại nhạc cụ
PHẦN : SÓNG CƠ
I SÓNG CƠ HỌC : lan truyền dao động đàn hồi môi trường vật chất theo thời gian 1 Phân lọai sóng : + Sóng ngang : phương dao động vng góc với phương truyền sóng
+ Sóng dọc : phương dao động trùng với phương truyền sóng
2 Bước sóng - Chu kì T – Tần số f – Vận tốc v sóng
ĐỊNH NGHĨA HỆ QUẢ Các CT liên hệ với
* Bước sóng quãng đường sóng truyền chu kì sóng
*Trên phương truyền sĩng, các điểm cách nhau số nguyên lần bước sóng (
d k ) dao động pha
*Bước sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha
*Trên phương truyền sĩng, điểm cách nhau số lẻ lần nửa bước sóng (
(2 1)
d k ) dao động ngược pha
v f
3 Phương trình sóng điểm O uO = Acos(t + )
* Phương trình sóng điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng + Nếu Sóng truyền theo chiều dương trục Ox uM = AMcos(t + - x
v
) = AMcos(t + - 2 x ) + Nếu Sóng truyền theo chiều âm trục Ox uM = AMcos(t + + x
v
) = AMcos(t + + 2 x ) 4 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 ( hệ đơn vị )
5 Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dòng điện f tần số dao động dây 2f.
II SÓNG DỪNG 1 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 ln 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 2 Điều kiện để có sóng dừng sợi dây dài l :
* Hai đầu nút sóng: ( *)
l k k N Với : + Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + * Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng: (2 1) ( )
4
l k kN
Với : + 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)
(13)* Đầu B cố định (nút sóng):
+ Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: uB Acos2 ft u'B Acos2 ftAcos(2 ft ) + Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d uM Acos(2 ft 2 d)
'M os(2 ) d
u Ac ft
+ Phương trình sóng dừng M: uM uM u'M= os(2 ) os(2 )
2
d
Ac c ft
sin(2 ) os(2 ) M
d
u 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 Acos2 ft
+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
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 u1Acos(2 ft1) u2 Acos(2 ft2) * Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới:
1M Acos(2 1)
d
u ft
u2M Acos(2ft 2 d2 2)
* Phương trình sóng tổng hợp M: uM = u1M + u2M
2 os os 2 2
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 Khi Hai nguồn dao động pha (1 2 0)
* Điểm dao động cực đại có hiệu đường : d1 – d2 = k (kZ) * Số đường số điểm (không tính hai nguồn): l k l
(14)+ Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1)
(kZ) + Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): 1
2
l l
k
2 Khi 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 lần lượt d1M, d2M, d1N, d2N Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N giả sử dM < dN
+ Hai nguồn dao động pha:
+ Số cực đại: dM < k < dN + Số cực tiểu: dM < (k+0,5) < dN + Hai nguồn dao động ngược pha:
+ Cực đại:dM < (k+0,5) < dN + Số cực tiểu: dM < k < dN Số giá trị nguyên k thoả mãn biểu thức số đường cần tìm
IV SĨNG ÂM :
Là sóng học lan truyền môi trường vật chất rắn, lỏng, khí theo thời gian.
1 Phân biệt :+ âm truyền khơng khí làsóng học dọc có tần số f từ 16Hz đến 20.000Hz và gây cảm giác âm tai người.
+ Siêu âm có tần số f > 20.000Hz nên không gây cảm giác âm tai người
+Hạ âm có tần số f < 16Hz nên không gây cảm giác âm tai người
2 Cường độ âm: I=W= P tS S ;
2 ( );
P E
I W m P
S t
đại lượng đo lượng âm truyền qua đơn vị điện tích đặt vng góc với phương truyền âm đơn vị thời gian.Với :W (J), P (W) lượng, công suất phát âm nguồn, S (m2) diện tích đặt vng góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S diện tích mặt cầu S=4πR2)
3 Mức cường độ âm: 0 12
0 ( ) lg
; 10 : cường độ âm chuẩn ( ) 10 lg
I L B
I
I Wm
I L dB
I
4 Độ to âm: I I Imin; Imin: Ở ngưỡng nghe
Độ to tối thiểu mà tai cịn phân biệt gọi phôn:
1 10 lgI
I phoân dB
I
5 Hiệu ứng Doppler:
a Tần số âm tiến lại gần người quan sát: ; : :
s s
s s
f tần số nguồn phát
v v
f f
v v v vaän tốc nguồn phát
b Tần số âm tiến xa người quan sát: ; : :
s s
s s
f taàn số nguồn phát
v v
f f
v v v vận tốc nguồn phát
c Tần số âm người quan sát tiến lại gần: ; :
:
s
n n
s n
f tần số nguồn phaùt
v v v v
f f
v v vận tốc người
(15)d Tần số âm người quan sát tiến xa: ; : : s n n s n
f tần số nguồn phát
v v v v
f f
v v vận tốc người (v: vận tốc âm nguồn đứng yên)
Tổng quát:
( ) : ( ) : ( ) : ( ) : : ' ; : ; : s M s s s M
Máy thu lại gần Với vM Máy thu xa
Nguồn thu lại gần Với vS Nguo
f tần số nguồn phát v v
f f v vận tốc nguồn phát v v
v vận tốc máy thu
àn thu xa
c Cộng hưởng âm: 2 ch l k v nv f l
6 * Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định hai đầu nút sóng): f k 2vl ( k N*) Ứng với k = âm phát âm có tần số
2 v f
l
v k = 2,3,… có hoạ âm bậc (f =2f1), bậc … *Tần số ống sáo phát (một đầu kín, đầu hở) đầu nút sóng, đầu bụng sóng)
(2 1) ( k N)
v
f k
l
Ứng với k = âm phát âm có tần số
v f
l
k = 1,2,3… có hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)…
4 Các đại lượng đặc trưng sóng âm
Tên đại lượng Độ cao âm Độ to âm Âm sắc Mức cường độ âm
ĐN
là cảm giác âm phụ thuộc vào tần số f
là cảm giác âm phụ thuộc vào tần số f mưc cường độ âm
cảm giác âm phụ thuộc vào dạng đđồ thị âm ( tần số f
biên độ âm A)
là đại lượng L xđ theo CT
0
( ) I
L B lg I
L(dB) = 10 lg I
I
+* I = I0 10L Với L (B)
PHẦN : DÒNG 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 = 0 i = giây 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 15 U u O M'2 M2 M'1 M1
-U U0
0
-U1 Sáng Sáng
(16)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 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
tan ZL ZC;sin ZL ZC; osc R
R Z Z
với
2
+ Khi ZL > ZC hay LC
> u nhanh pha i + Khi ZL < ZC hay
LC
< u chậm pha i + Khi ZL = ZC hay
LC
= u cùg pha với i I = Max U I =
R gọi tượg cộg hưởg dịng điện 5 Cơng suất toả nhiệt đoạn mạch RLC:
* Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + u+i)
* 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 vịng/giây máy phát dịng điện có tần số : f = pn ( Hz )
*Từ thông gửi qua khung dây máy phát điện = NBScos(t +) = 0cos(t + )
Với 0 = NBS từ thông cực đại,N số vòng dây,B cảm ứng từ từ, S diện tích vịng dây, = 2f
*Suất điện động khung dây: e = NSBcos(t + -
) = E0cos(t + -
) Với E0 = NSB suất điện động cực đại
8 Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống dòng điện xoay chiều pha gây suất điện động xoay chiều tần số, biên độ độ lệch pha đôi
3
*Các pt suất điện động dòng điện cảm ứng từ có dạng : (Xét trường hợp tải đối xứng )
os( ) os( ) os( )
e E c t
e E c t
e E c t
os( ) os( ) os( )
i I c t
i I c t
i I c t
os( ) os( ) os( )
B B c t
B B c t
B B c t
+ Dòng điện xoay chiều pha tạo từ máy phát điện xoay chiều pha 16
R L C
(17)*Máy phát mắc hình sao: Ud = 3Up tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip
*Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3Ip Lưu ý: Ở máy phát tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau.
9 Động không đồng pha : nguyên tắc họat động dựa tượng cảm ứng điện từ việc sử dụng từ trường quay Tốc độ quay Rôto nhỏ tốc độ quay từ trường
+ Công suất tiêu thụ động ba pha tổng công suất tiêu thụ cuộn dây : PĐC =3 Up.Ip.cos
+ Hiệu suất động tỉ số công suất sinh với công suất tiêu thụ động 10 Máy biến áp : Công thức biến đổi U I : 1
2 2
U E I N
U E I N + Máy biến áp không làm thay đổi tần số dòng điện xoay chiều
+ Máy biến áp khơng có tác dụng dịng điện khơng đổi ( thường gọi dịng điện chiều) 11 Cơng suất hao phí trình truyền tải điện năng:
2
2
os 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
12 Đoạn mạch RLC có R thay đổi: * Khi R=ZL-ZC
2
ax
2
M
L C
U U
Z Z R
P
* Khi R=R1 R= R2 P có giá trị Ta có 2 ; ( L C)
U
R R R R Z Z
P
Và R R R1
2 ax
1
2
M
U R R
P
* Trường hợp cuộn dây có điện trở R0 (hình vẽ) Khi
2
0 ax
0
2 2( )
L C M
L C
U U
R Z Z R
Z Z R R
P
Khi
2
2
0 ax 2 2
0
0
( )
2( )
2 ( )
L C RM
L C
U U
R R Z Z
R R
R Z Z R
P
13 Đoạn mạch RLC có L thay đổi: * Khi
1 L
C
IMax URmax; PMax cịn ULCMin + Lưu ý: L C mắc liên tiếp * Khi
2
C L
C
R Z
Z
Z
2
ax
C LM
U R Z
U
R
ULM2 ax U2UR2UC2; ULM2 axU UC LMaxU2 0 * Với L = L1 L = L2 UL có giá trị ULmax
1
1
1
2
1 1
( )
2
L L L
L L L
Z Z Z L L * Khi
2
4
C C
L
Z R Z
Z ax 2 2
2 R
RLM
C C
U U
R Z Z
Lưu ý: R L mắc liên tiếp 14 Đoạn mạch RLC có C thay đổi:
* Khi C
L
IMax URmax; PMax ULCMin Lưu ý: L C mắc liên tiếp
17
A B
C
(18)X
X * Khi
2
L C
L
R Z
Z
Z
ax L2
CM
U R Z
U
R
UCM2 ax U2UR2UL2; UCM2 axU UL CMaxU2 0 * Khi C = C1 C = C2 UC có giá trị UCmax
1
1
1 1
( )
2
C C C
C C
C
Z Z Z
* Khi 2
L L
C
Z R Z
Z ax 2 2
2 R
RCM
L L
U U
R Z Z
Lưu ý: R C mắc liên tiếp
15 Mạch RLC có thay đổi: * Khi
LC
IMax URmax; PMax cịn ULCMin Lưu ý: L C mắc liên tiếp nhau
* Khi
1
2 C L R
C
ax 2
2 LM
U L U
R LC R C
* Khi
2
L R
L C
ax 2 2
2 CM
U L U
R LC R C
* Với = 1 = 2 I P UR có giá trị IMax PMax URMax 1 tần số f f f1
16 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 uMB pha tan uAB = tan uAM = tan uMB Hai đoạn mạch R1L1C1 R2L2C2 u i có pha lệch
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 (vuông 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
1 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 > 2 1 - 2 =
Nếu I1 = I2 1 = -2 = /2 Nếu I1 I2 tính
1
tan tan
tan tan tan
17 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
18
R L M C
A B
Hình
R L M C
A B
Hình
R L C
• • X •
(19)X
X
X
X
X X
X
c Nếu UNB trễ pha với i góc 2
suy chứa C0 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 2 suy chứa R0 Vậy chứa (R0, C0)
18 Những điểm giống loại máy điện : +Roto : phần quay máy +Stato: phần đứng yên máy
+ Phần ứng : dùng để tạo suất điện động dòng điện cảm ứng +Phần cảm : dùng để tạo từ trường
MÁY PHÁT ĐIỆN XC 1PHA
MÁY PHÁT ĐIỆN XC 3PHA
ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG
BỘ 3PHA MÁY BIẾN THẾ
Nguyên tắc hoạt động
Dựa
tượng cảm ứng
điện từ
Dựa tượng cảm ứng điện từ
Dựa tượn cảm ứng điện từ từ trường quay
Dựa tượng cảm ứng điện từ
Cấu tạo
*Roto (phần ứng) khung dây dẫn *Stato(phần cảm) nam châm * Bộ góp điện có vành khuyên chổi quét đđể lấy điện mạch ngồi
*Stato (phần ứng) :gồm cuộn dây dẫn gống đặt lệch 1200.
*Roto(phần cảm) nam châm điện
*Stato (phần cảm) :gồm cuộn dây dẫn gống đặt lệch 1200.
*Roto(phần ứng) lõi thép hình trụ đóng vai trị khung dây dẫn kín
Gồm cuộn dây dẫn có số vòng dây khác (N1N2) quấn
trên lõi thép kó thuật
Cuộn sơ cấp nối với nguồn XC Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ
Đặc
Điểm Phát DĐXC 1pha có tần số
/ 60
f pn
n:số vòng quay phút
Phát DĐXC 3pha hệ thống DĐXC 1pha biên độ, tần số lệch pha 1góc 1200 (2
/ 3)
*Dùng từ trường quay DĐXC 3pha
* Tốc độ quay rôto
luôn nhỏ tốc độ quay của từ trường
* Cấu tạo đơn giản,dễ cheá
* Chỉ biến đổi U,I DĐXC
* Không làm thay đổi tần số f DĐXC
19
R L
• • X •
A N B
R C
• • X •
(20)P:số cặp cực máy
tạo, dễ đổi chiều quay
* 1
2
U N
U N VAØ 12 21 21
I U N
I U N
PHẦN : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 1 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC :
* Điện tích tức thời tụ : q = Q0cos(t + ) * Hệ thức liên hệ q i :
2
2
0
i
q Q
w
* Dòng điện tức thời mạch : i = q’ = -Q0sin(t + ) = I0cos(t + +
) * Hiệu điện (điện áp) tức thời
0
os( ) os( )
Q q
u c t U c t
C C
* Tần số góc, tần số, chu kì, pha dao động pha ban đầu:
a Tần số góc: LC
b Tần số: 2 ( )
2
f Hz
LC
c Chu kì: T 2 2 LC s ( )
d Pha dao động: (t)
e Pha ban đầu : Tìm cách giải hệ phương trình 0 0
0
cos
luùc sin
q Q
t
i Q
* 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
* Năng lượng dao động điện từ: E E C EL
a Năng lượng điện trường:
2
2
0
1 cos ( ) cos ( )
2
C
Q q
E t E t
C C
b Năng lượng từ trường:
2 2 2
0
1 sin ( ) sin ( );
2
L
E Li L Q t E t L
C
* Chú ý:
2
2
0
2 2
0
1
2
1 : Điện cực đại
1 =1 : Cường độ dòng điện cực đại
2
CM
LM
Q
E L Q const
C Q
E
C
E L Q LI
Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ.
Khoảng thời gian, hai lần liên tiếp, lượng điện trường tụ điện lượng từ trường trong cuộn dây.
20
q
-Q0 O Q0
2 2 Q0 2
2 Q0
4
4 3
4 3
4
(21)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
+ Khi q, u, WC đạt cực đại i, WL ngược lại
+ 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 đường trịn, vị trí cách cung
2
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
4 T
lượng điện lại lượng từ
Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc , tần số f chu kỳ T lượng điện trường WC lượng từ trường WL biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f chu kỳ T/2 =>
' '
2 '
f f
T T
+ Mạch dao động có điện trở R dao động tắt dần Để trì dao động cần cung cấp cho mạch
lượng công suất tỏa nhiệt điện trở :
2 2 2
2 0
2 2
I C U U RC
P I R R R
L
+ Khi tụ phóng điện q u giảm ngược lại
+ Quy ước: q > ứng với tụ ta xét tích điện dương i > ứng với dòng điện chạy đến tụ mà ta xét 2 SỰ LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ TỪ TRƯỜNG.
+ Mọi điện trường biến thiên theo thời gian sinh không gian từ trường biến thiên (từ trường xoáy) ngược lại
+ Mọi từ trường biến thiên theo thời gian sinh không gian điện trường biến thiên (điện trường xoáy) ngược lại
+ Điện trường biến thiên từ trường biến thiên không tồn độc lập với mà tồn gắn liền với tạo thành trường gọi điện từ trường
3 SÓNG ĐIỆN TỪ
+ Nguồn phát sóng điện từ vật thể tạo điện trường từ trường biến thiên tia lửa điện, dây dẫn mang dòng điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch…
+ Sóng điện từ q trình lan truyền điện từ trường biến thiên không gian theo thời gian + Sóng điện từ sóng ngang có hai thành phần : điện trừơngE vng góc với từ trường B vng góc với phương truyền sóng Điện trường từ trường sóng điện từ biến thiên pha tần số với sóng điện từ.
+ Sóng điện từ có tần số cao ( có lượng lớn ứng dụng thơng tin vơ tuyến nên cịn được gọi sóng vơ tuyến
+ Sóng điện từ có mang lượng tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc tần số có đầy đủ tính chất sóng học ( phản xạ, khúc xạ ,giao thoa …) đặc biệt sóng điện từ truyền chân khơng với tốc độ tốc độ ánh sáng c = 300000 km/s = 3.108 m/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 mà mạch thu v vT v LC
f
hay: cf cT v; cn; : Chiết suất môi trườngn
(22)4 Mạch chọn sóng:
a Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn: 2 c 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
4 SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ DAO ĐỘNG CƠ
Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện
x q x” + 2x = 0 q” + 2q = 0
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 W=Wđ + Wt W=WC + WL
Wđ WL (WC) Wđ =1
2mv
2 WL = 1
2Li
Wt WC (WL) Wt =
2kx
2 WC =
2 q C
5 CAC LỌAI SĨNG VƠ TUYẾN : Dựa vào bước sóngngười ta phân chia loại sóng vơ tuyến sau :
SÓNG DÀI SÓNG TRUNG SÓNG NGẮN SĨNG CỰC NGẮN
Bước sóng > 1000 m 1.000 m – 100 m 100 m – 10 m 10 m – 0,01m Tần số - 300 KHz 0,3 - MHz - 30 MHz 30 - 30000 MHz Đặc điểm Có Năng lựơng
nhỏ, khơng truyền xa mặt
đất bị nước hấp thụ
Có Năng lương lớn, truyền mặt đất Bị tần điện ly hấp thụ vào ban ngày phản xạ vào ban đêm
Có Năng lượng lớn, truyền địa điểm mặt đất Có khả phản xạ nhiều lần tần điện ly mặt đất
Có Năng lương lớn lớn truyền được mặt đất Không bị tần điện ly hấp thụ phản xạ có khả truyền xa theo đường thẳng Ưng dụng Dùng để thông tin
nước
Dùng để thông tin vào ban đêm
Dùng để thông tin mặt đất
Dùng để thông tin vũ trụ
6 TRUYỀN THƠNG BẰNG SĨNG ĐIỆN TỪ.
+ Mạch dao động kín (có hai tụ điện song song với nhau) chưa có khả xạ sóng điện từ khơng gian bên ngồi
+ Angten mạch dao động hở ( mạch dao động có tụ điện quay lệch gó 1800 so với mạch dao động kín) có khả xạ sóng điện từ mạnh
(23)+ Tần điện li tần khí cách mặt đất: 80 km -800 km, chứa nhiều hạt tích điện electron ion
SƠ ĐỒ MÁY PHÁT SƠ ĐỒ MÁY THU
+Ngày người ta cịn dùng dây dẫn để truyền sóng điện từ truyền hình cáp, iternet cáp… PHẦN : SÓNG ÁNH SÁNG
1.SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
a Công thức ĐL khúc xạ as : 21
1
sin sin
n v
i n
r n v
b Chiết suất tuyệt đối n mơi trường : n vc n21:chiết suất tỉ đối môi trườg môi trường + Với c = 3.108 m/s : tốc đđộ as chân không
n n1, :2 chiết suất tuyệt đối môi trường 1,2
+ v: tốc độ as môi trường;v v1, :2 tốc độ ánh sáng truyền môi trường 1,2
c Các công thức LK Với : n :chiết suất tỉ đối LK môi trường ngồi LK ; A : góc chiết quang LK
D : góc lệch tia sáng
+ Trường hợp góc nhỏ : ( A, i1 < 100 ) => D =(n – 1)A
+ Trư ờ ng hợ p Tổng quát :(n > 1)
+ Trường hợp góc lệch cực tiểu Dmin:
min 2
min
min
;
2
2 ; sin sin
2
A
D D i i r r
D A A
D i A n
2 HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG
* Đ/n: Hiện tượng tán sắc ánh sáng tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trường suốt khác
* Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc
Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định có màu định Bước sóng ánh sáng đơn sắcvf , truyền chân không
f c
0
n v
c
0
* Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng : ánh sáng màu đỏ chiết suất nhỏ nhất, ánh sáng màu tím chiết suất lớn
23 sini1 nsinr1 ; sini2 nsinr2
A r r 1 ; D i 1 i2 A
1
2
4
(24)+Nguyên nhân tượng tán sắc as: chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào bước sóng as (hay phụ thuộc vào màu sắc as) n có trị số tăng dần từ đỏ đến tím:
do cam vàng lục lam chàm tím
n n n n n n n * 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
3 HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG (chỉ xét giao thoa ánh sáng thí nghiệm Y-âng)
1, Đ/n: Là tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp khơng gian xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ cách
+Các vạch sáng (vân sáng) vạch tối (vân tối) gọi vân giao thoa 2, Hiệu đường ánh sáng (hiệu quang trình) :
D ax d d
d
2 1
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 khỏang cách từ S1,S2 đến M
+x = OM (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét
3, Khoảng vân i: Là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp: k k;
D
i x x i
a
Vị trí vân
( 1) sáng:
; với 0; 1; 2; 3;
1
toái: ( ) ( )
2
ks
k t
D x ki k
a k
D
x k i k
a
+ k = 0: Vân sáng trung tâm ; k = 1, 2,…: Vân sáng bậc (thứ) 1,2, …
+ k = k = -1 :Vân tối thứ nhất; k = k = -2 :Vân tối thứ hai; k = k = -3 : Vân tối thứ ba ,…… * Nếu thí nghiệm tiến hành mơi trường suốt có chiết suất n bước sóng khoảng vân giảm n lần so với thực khơng khí:
n i n
D i
n
n n
n
* Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S1S2 hệ vân di chuyển ngược chiều khoảng
vân i không đổi
+ Độ dời hệ vân là: 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 4, Khi đường truyền ánh sáng từ khe S1 ( S2 ) đặt mỏng dày e, chiết suất n hệ
vân dịch chuyển phía S1 ( S2) đoạn: Đường từ S1 đến M: d1' d1(n1)e Đường từ S2 đến M: d2' d2
Hiệu quang trình: '
2 ( 1) ;
e
ax
d d d d n e d d
D
24
S1
D S2
d1 d2
I O
x M
(25)Khi có mặt song song; vân sáng trung tâm dời đoạn:
(n 1)eD x
a
-=
Chú ý: Vân sáng trung tâm dịch phía khe bị chắn bỡi mặt song song
5, Xác định số vân sáng,vân tối vùng giao thoa (trường giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm) :
2L N phần thập phâni 2
La N phần thập phân D
a Số vân sáng: Ns 2N1
b Số vân tối:
2 2; neáu: 0,50
2 ; neáu: 0,50
t t
N N phần thập phân N N phần thập phaân
6, 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
Chú ý : +M N phía với vân trung tâm x1 x2 dấu. +M N khác phía với vân trung tâm x1 x2 khác dấu
7, Xác định khoảng vân i khoảng có bề rộng l Biết khoảng l có n vân sáng liên tiếp. + Nếu đầu vân sáng thì:
1
n l
i + Nếu đầu vân tối thì:
n l i
+ Nếu đầu vân sáng cịn đầu vân tối thì: 0,5
n l i
* 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 =
Chú ý : Vị trí có màu màu với vân sáng trung tâm vị trí trùng tất vân sáng xạ
* Trong tượng giao thoa với ánh sáng trắng ( 0,38 m 0,76 m) : hệ vân vân sáng trắng, hai bên dải màu cầu vồng ( tím bên đỏ bên ngịai)
- Bề rộng quang phổ bậc k : ( đ t) a
D k
x
với đ t bước sóng ánh sáng đỏ tím
- Xác định số xạ cho vân sáng vân tối vị trí xác định (đã biết tọa độ x ) :
+ Vân sáng: k Z
kD xa a
D k
x ; Với 0,38 m 0,76 m giá trị k
+ Vân tối: k Z
D k
ax a
D k
x
;
) , ( )
2
( Với 0,38 m 0,76 m giá trị k
8, Khoảng cách dài ngắn vân sáng vân tối bậc k: * Min [k t ( 0,5) ]đ
D
x k
a
* Maxđ [k ( 0,5) ]t D
x k
a
, vân sáng vân tối nằm khác phía vân trung tâm
* Maxđ [k ( 0,5) ]t
D
x k
a
, vân sáng vân tối nằm phía vân trung tâm
* Khoảng cách n vân sáng liên tiếp l: l(n 1)i * Khoảng cách m khoảng vân liên tiếp l: l mi
(26)* Tại vị trí M mà
: Vân sáng thứ
1 : Vân tối thứ ( 1)
x k k
i
x k k
i
9 Khoảng cách từ vân sáng thứ n đến vân sáng thứ mlà: dnm xn xm n m D a Chú ý:
: :
Nếu n m Hai vân sáng nằm phía với vân trung tâm Nếu n m Hai vân sáng nằm khác phía với vân trung tâm 10 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:
Nguồn sáng dịch chuyển đoạn y:
Hiệu quang trình: ( 'S S2 S O2 ') ( 'S S S O1 1 ') ( 'S S S S2 ' ) (1 S O S O2 ' 1 ') ay ax
d D
Vị trí vân sáng: ay ax k
d D
Vị trí vân tối: (2 1)
ay ax k
d D
Vân sáng trung tâm: k x yD d
Chú ý: Vân sáng trung tâm dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển nguồn II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP)
1 Mắt nhìn thấy ánh sáng cĩ bước sĩng : T Đ với Đ 0,400,76 T
m m
Bề rộng quang phổ bậc k: k (Ñ T) ( Ñ T)
D
x k i i k
a
3 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
4 MÁY QUANG PHỔ - CÁC LOẠI QUANG PHỔ
+Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác nhau.
+ Máy hoạt động dựa tượng tán sắc ánh sáng , máy gồm phận : + Ống chuẩn trực T: dùng để tạo chùm tia sáng song song.
+ Lăng Kính P : dùng để làm tán sắc chùm tia sáng song song thành nhiều chùm tia sáng đơn sắc song song.
+ Buồng ảnh B: dùng để thu ảnh quang phổ nguồn sáng cần nghiên cứu Lọai
QP
QUANG PHOÅ LIÊN TỤC QP VẠCH PHÁT XẠ QP VẠCH HẤP THỤ Định
nghóa
gồm dãy sáng có màu biến đổi liên tục
gồm vạch màu riêng rẽ nằm tối
gồm vạch tối nằm quang phổ liên tục
(27)ĐK phát sinh
chật rắn, lỏng, khí áp suất cao (có tỉ khối lớn) bị nung nóng phát
do chất khí áp suất thấp phát ság phát
chùm as trắng bay ngang qua khí bị nun nóng t0 <
NStrắng
t
Đặc điểm
+ Không phụ thuộc thành phần cấu tạo mà phụ thuộc nhiệt độ nguồn sáng
+ t0 cao miền phát sáng
càng mở rộng phía as có bước sóng ngắn
+ Các nun tố khác cho quang phổ vạch khác về: số lượng, vị trí, màu sắc, độ sáng vạch + Mỗi ngtố cho qpvạch phát xạ riêng đặc trưng cho ngtố
+ HT đảo sắc :Khi bỏ nguồn sáng trắng vạch tối trở thành vạch màu
+ Nguyên tố phát as đơn sắc có khả hấp thụ as + Mỗi ngtố cho qp vạch hấp thụ riêng đặc trưng cho ngtố
Ứng dụng
xaùc định t0 nguồn sáng xđ thành phần cấu tạo
của nguồn phát sáng xđ thành phần cấu tạo nguồn phát sáng
+ Chú ý : Aùnh sáng nhìn thấy sóng điện từ có tu 0,38m as tím den( ) 0,76m as do( ) CÁC LOẠI BỨC XẠ KHƠNG NHÌN THẤY ĐƯỢC
TIA HỒNG NGOẠI TIA TỬ NGOẠI TIA RƠN-GHEN ( TIA X)
ĐN bản chất
là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ ,
HN đỏ
( HN 0,76 m 7,6.10 m)
là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ ,TN tím
( TN 0, m 4.10 m)
là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ X TN
( : 10 9 1012 )
X m m
Nguồn phát
+các vật bị nung nóng t0 thấp
(t0 > 00 K) + thể người
+ Bóng đèn dây tóc vonfram
+50% lượng as mặt trời
+ vật bị nung nóng > 30000 C +
đèn Hg, hồ quang điện… +9% lượng as mặt trời + Bị nước thủy tinh hấp thụ mạnh
+ ống Rơnghen
+ chùm electron có động lớn đập vào chất có ng.tử lượng lớn bạch kim (platin) hay vonfram
Tác dụng
+nổi bậc tác dụng nhiệt +lên kính ảnh hồng ngoại
lên kính ảnh, ion hố khơng khí,làm phát quang, gây phản ứng quang hố, quang hợp, sinh học…
đâm xuyên mạnh, lên kính ảnh, ion hố khơng khí, làm phát quang , sinh lí …
Công dụng
+ sưởi ấm, sấy khơ nông sản + chụp ảnh hồng ngoại
+Phát vết nứt, vết xước mặt sản phẩm,trị bệnh còi xương
+ Phát khuyết tật lòng sản phẩm +Chiếu điện, chụp điện,
trị bệnh ung thư gần da 6 THANG SĨNG 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
(28)+ Đặc đỉểm :
*Sóng điện từ có bước sóng dài thì thể tính sóng rõ nét như dễ quan sát giao thoa chúng
*Sóng điện từ có bước sóng ngắn thì thể tính hạt rõ nét như có tính đâm xun , ion hố chất khí, làm phát quang chất
PHẦN 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1 NĂNG LƯỢNG CỦA MỘT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG( HẠT PHÔTÔN )
mc hc
hf
, lượng phôton ánh sáng đơn sắc có giá trị khơng đổi, khơng phụ thuộc vị trí khỏang cách tới nguồn sáng
Trong : + h = 6,625.10-34 Js số Plăng, c = 3.108m/s vận tốc ánh sáng chân không. + f, tần số, bước sóng ánh sáng (của xạ) chân khơng ( khơng khí ) + m khối lượng phôtôn
2 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGÒAI : tượng êlectron bị khỏi kim lọai có ánh sáng thích hợp chiếu vào
Điều kiện để xảy tượng quang điện ngòai là: 0 Với 0 giới hạn quang điện kim lọai xác định từ hệ thức :
A hc
0
, A cơng thóat kim lọai
*Cơng thức Anhxtanh : ax2
M
mv
hf = +A =>
2
max
mv A c
h
Trong : 0
hc
A
Với : +A cơng kim loại dùng làm catốt + 0 giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt + v0Max , vận tốc ban đầu thoát khỏi catốt, m khối lượng electron quang điện
+ f, tần số, bước sóng ánh sáng kích thích
* Điều kiện để cường độ dòng quag điện triệt tiêu UAK - Uh với Uh gọi hiệu điện hãm:
2 ax
M h
mv
eU =
Chú ý : Trong tốn người ta lấy Uh > độ lớn.
* Xét vật dẫn cô 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 công thức: ax ax2 ax
M M M
e V = mv = 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: 1 1
2 A 2 K
e U = mv - mv
* Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện) H% (ne 100)%
ng
= ´
Với ne số electron quang điện bứt khỏi catốt nglà số phôtôn đập vào catốt khoảng thời
gian t
* Công suất nguồn xạ thời gian t :
t hc n t
hf n t
e n
p g g g
* Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh q n ee
t t
(29)Do hiệu suất quang điện tính theo cơng thức H Ipbhe Ibhphfe Ipbhhce
* Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B + Trường hợp tổng quát : R= e Bmvsina với : (v,B)
+ Trường hợp đặc biệt: Khi electron vừa rời khỏi catốt với v = v0Max vr^Burthì quỹ đạo êlectron đường trịn có bán kính : R = mve B0 max
Chú ý : Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ Vận tốc ban đầu cực đại
v0Max,
hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, tính ứng với xạ có Min (hoặc fMax)
3 BÀI TÓAN TIA RƠN-GHEN ( TIA X ) : *Bước sóng ngắn tia Rơnghen :
min
hc U
e AK
min
hc
Wđ với
2
0 đ
2 AK
mv mv
W = = e U +
e UAK =hfmax Wd =hfmax
Trong đó:+ Wđ động electron đập vào đối catốt (đối âm cực), UAK hiệu điện anốt catốt,
+ v vận tốc êlectron đập vào đối catốt, v0 vận tốc electron rời catốt (thường v0 = 0) + m = 9,1.10-31 kg khối lượng êlectron
+ Điều kiện để triệt tiêu hồn tồn dịng quang điện: Iqñ 0 W0ñM eU Uh; h 0
+ Dòng quang điện bão hòa: bh bh
I t n q
I n
t q
: Số electron bứt + Năng lượng chùm photon: E N N E
: Số photon đập vào + Công suất xạ nguồn: P E ( )W
t
+ Hiệu suất lượng tử: H n 100%
N
+ Định lí động năng: đ F với đ cosđ 0đ F
W W W
W A
A Fs
+ Năng lượng tia Röentgen: X X X
X ñ AK
hc hf
W eU
4 Các định luật quang điện( ĐLQĐ) thuyết lượng tử ánh sáng (LTAS)
ĐLQĐ1 (0) ĐLQĐ2 ĐLQĐ3 THUYẾT LT AS Nội
dung
Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ hơn giới hạn quang điện
Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận
với cường độ của chùm as kích thích
d0 max
(W ) và v0.max khơng phụ thuộc cường độ chùm as kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng
của as kích thích bản chất kim lọai làm catôt (A)
Nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ lượng không liên tục mà thành phần riêng biệt đứt quãng Mỗi phần gọi lượng tử ánh sáng hay phơtơn Mỗi phơtơn có mang lượng là hf hc
(30)5. Các tượng đặc trưng cho tính hạt ánh sáng
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN HIỆN TƯƠNG QUANG DẪN ĐỊNH
NGHÓA
+là tượng electron bị bứt khỏi mặt kim loại khi bị chiếu sáng
+Hiện tượng gọi hiện tượng quang điện ngòai
+là tượng giảm mạnh điện trở chất bán dẫn bị chiếu sáng
+ thực chất tượng giải phóng electron khỏi mối liên kết bán dẫn bị chiếu sáng
+ Hiện tượng gọi tượng quang điện trong
Điều kiện xaûy ra
+ 0 A
+ T T0 f f0 + T: chu kì as
+ f : Tần số as
+ 0 A + T T0 hoặc f f0 Trong :+ 0 : giới hạn quang điện gh quang dẫn
+ : bước sóng as + T0 : chu kì giới hạn
+f0 : tần số giới hạn Ưùng
dụng
Chế tạo tế bào quang điện dùng mạch ñieàu
khiển tự động
Chế tạo quang trở , pin quang điện dùng mạch tự động đóng ngắt đèn đường, máy tính bỏ túi, máy đêm tự động
6 Hiện tượng hấp thụ ás – Hiện tượng quang-phát quang – Tia Laze
Hiện tượng hấp thụ as Hiện tượng quang-phát quang Tia LAZE
Định nghĩa
*Là tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng chiếu qua nó
* tượng số chất có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng /
>
Laze nguồn sáng có cường độ lớn dựa ứng dụng phát xạ cảm ứng
Đặc
điểm *Cường độ chùm as giảm theo định luật hàm mũ độ dài d của đường tia sáng
* ánh sáng hùynh quang chất khí hoặc lỏng bị kích thích phát hầu tắt sau tắt as kích thích.
* ánh sáng lân quang chất rắn bị kích thích phát kéo dài lâu sau tắt as kích thích.
+Có cường độ lớn có tính chất : đơn sắc , định hướng, kết hợp cao. + ban đầu có phơtơn bay ngang qua lọat ngun tử đang trạng thái kích thích số phơ tơn sau tăng lên theo cấp số nhân 2n
7 CÁC TIÊN ĐỀ BO VÀ QUANG PHỔ CỦA HIDRO
* Tiên đề Bo mn m n
mn
hc
hf E E
e
l
= = =
-* Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô:
rn = n2r0
Với r0 = 5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K) *CT tính Các mức lượng nguyên tử hiđrô:
2
13, ( )
n
E eV
n
=- Với n N*
* Sơ đồ mô tả mức lượng nguyên tử hiđrô - Dãy Laiman: Nằm vùng tử ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo K
Biên tập : GV Nguyễn Văn Tónh Trường THPT Hàn Thuyên 30
hfmn hfmn
nhận phôtôn Em phát phôtôn En
E m > En
K M N O
L P
Banme
Pasen H
H
H
H
n=1 n=2
(31)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:
31 32 21
1 1 1
32 31 21
1 1 1
f31 = f32 + f21 hoặc f32 = f31 - f21
( Cách viết hệ thức tương tự nhưcông thức cộng véctơ hệ thức Sa-lơ tóan học)
++ Chú ý ù : + Khi làm tập đơn vị đại lượng phải dùng hệ đơn vị SI. + Các đơn vị khác thường sử dụng dạng tập :
*Electron voân (eV) : 1eV= 1,6 1019J. *Micrô met (µm): µm = 106m
*Nanoâ met (nm) : 1nm = 109m *Picoâ met (pm) : 1pm =1012m
*AÊngstrong ( A0) : 1A0= 1010m
*Hằng số Plăng : h = 6,625 1034J s. *Tốc độ ánh sáng : c = 108 m s .
*Khối lượng electron : m 9,1.1031kg
* Điện tích electron e 1,6.1019C
PHẦN 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 qn tính, khơng phụ thuộc vào phương truyền vận tốc nguồn sáng hay máy thu
* 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
0 2
t
t t
v c
(32) Khối lượng tương đối: 2 m m v c
Động lượng tương đối:
0 2
m
p mv v
v c
Năng lượng tương đối:
2
2
m
E mc c
v c Chú ý: 2 0
2 2
0
E m c m v
E m c p c
2 Đối với photon:
Năng lượng photon: hf hc m c2
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
PHẦN VẬT LÝ HẠT NHÂN 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
a Đơn vị khối lượng nguyên tử (u):
27 1,007276 1,66055.10 1,008665 p n m u u kg m u
b Các công thức liên hệ:
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
c Bán kính hạt nhân: R 1,2.1015A m13( )
2 Hiện tượng phóng xạ
* Số ngun tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t
(33)1 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
Trong đó: N0, m0 số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T chu kỳ bán rã
T không phụ thuộc vào tác động bên mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ
Chu kì bán rã số chất Chất phóng xạ 12
6
Cacbon C 16
8
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 rãT 5730 năm T 122 s 8
7,13.10 năm
T
138 ngày
T T=160năm T 4 s T 8 ngaøy
2 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
3 Chất phóng xạ bị phân rã:
a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã: N N N N 0(1 et)
b Khối lượng hạt nhân nguyên tử bị phân rã: m m 0 m m 0(1 et) * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: e t
m
m
1
0
Phần trăm chất phóng xạ cịn lại: T e t m
m
2
* Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t ) ( )
1
(
0 1
t t
A A
e m A A e
N N A A N
N
m
Trong đó: A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ.
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ +, - A = A1 m1 = m
2 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết
* Hệ thức Anhxtanh khối lượng lượng Vật có khối lượng m có lượng nghỉ E = m.c2 Với c = 3.108 m/s vận tốc ánh sáng chân không. * Độ hụt khối hạt nhân A
ZX m = m0 – m
Trong m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn khối lượng nuclôn m khối lượng hạt nhân X
* Năng lượng liên kết WLK = m.c2 = (m0-m)c2
* Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho nuclơn): WLK A Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững.
3 Phản ứng hạt nhân
(34)* Phương trình phản ứng: 44
31
2
1X X X X
A Z A Z A
Z A
Z
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 * Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động lượng: p1 p2 p3p4 haym1v1m2v2 m3v3m4v4 (các đại lượng véctơ)
+ Bảo toàn lượng: KX1+KX2+Wpu =KX3 +KX4
Trong đó: * WPU lượng phản ứng hạt nhân * 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: P P1 P2
biết j (p1,p2)
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 1(p1,p ) 2(p2,p )
Trường hợp đặc biệt:p1 p2
2 2
1
p =p +p
Tương tự p1p p2p
v = (p = 0) p1 = p2 1 2
2 1
K v m A
K =v =m » A Tương tự v1 = v2 =
* Năng lượng phản ứng hạt nhân
Wpu = ( 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 phản ứng toả lượng W dạng động hạt X3, X4 phôtôn .
Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững
- Nếu M0 < M phản ứng thu lượng W dạng động hạt X1, X2 phôtôn .
Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững * Trong phản ứng hạt nhân 44
31
2
1X X X X
A Z A Z A
Z A
Z
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 WLK1, WLK2, WLK3, WLK4 *Độ hụt khối tương ứng m1, m2, m3, m4
*Năng lượng phản ứng hạt nhân cịn tính theo hệ thức sau : *Wpu = A33 +A44 – A11 – A22
*Wpu = WLK3 + WLK4 – WLK1– WLK2 *Wpu = (m3 + m4 – m1 – m2)c2
* Các quy tắc dịch chuyển phóng xạ.
a Tia : 24 hạt 24He, bị lệch điện trường, từ trường: X He AZ Y A
Z
4
2
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị
34
p ur
p uur
(35)b Tia :
0
1
0
1
( ) : +
( ) : +
là pozitron e p n e có hai loại
laø electron e n p e , bị lệch điện trường, từ trường nhiều tia .
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ - chùm hạt electrôn (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
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 nơtrinô: Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ + chùm hạt pơzitrơn (e+)
c. Phóng xạ (hạt phơtơn)
Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyển xuống mức lượng E2 đồng thời phóng phơtơn có lượng
1
hc
hf E E
e
l
= = =
Lưu ý: Tia : Có bước sóng ngắn 10 11m
, có lượng lớn, không bị lệch điện trường, từ trường Trong phóng xạ khơng có biến đổi hạt nhân phóng xạ thường kèm theo phóng xạ
4 Các số đơn vị thường sử dụng * Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1
* Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J
* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2 * Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C
* Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u * Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u * Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u
PHẦN 10 VẬT LÝ VŨ TRỤ I CÁC HẠT SƠ CẤP
1 Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt bản) hạt nhỏ hạt nhân 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
932
T s, 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 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 Mêzôn: 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 Tương tác hạt sơ cấp:
(36)a Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vô 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 tương 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, Diêm 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
2 Mặt Trời:
a Cấu trúc Mặt Trời: Gồm quang cầu khí
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 có độ dày 10000km có 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 vuông 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 khi 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, …
(37)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 22
7,35.10 kg; 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
0
150 C
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 đã
biết Thủy tinh 0,39 2440 0,052 5,4 59 ngày 87,0 ngày 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 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 > 8 Diêm Vương tinh 39,5 1160 0,002 0,2 6,4 ngày 248,50 năm 1
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, …
Ngồi 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 naêm aùnh saùng9,46.10 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 cơng 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
(38)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 và bụi
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 Mặt Trời phóng luồng gió mạnh)
Từ Trái Đất, nhìn hình chiếu thiên Hà vòm 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 thiên 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 chòm 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
(39)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 khơng 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 là thời điểm Planck
Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ 1035m, nhiệt độ 1032K mật độ 10 kg/cm91 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 prôtôn nơtrôn, lượng trung bình hạt vũ trụ lúc cịn 1GeV
Tại thời điểm t3 phút, 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 21H, 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
, vũ trụ trạng thái với nhiệt độ trung bình T 2,7K