Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Vật lý đại cương A2 gồm 8 chương với các nội dung trường tĩnh điện; vật dẫn; điện môi; những định luật cơ bản của dòng điện không đổi; từ trường; hiện tượng cảm ứng điện từ, hiện tượng tự cảm; mối liên hệ giữa điện và từ; bản chất sóng, hạt của ánh sáng.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 GV biên soạn: Nguyễn Văn Sáu Trà Vinh, ngày 20 tháng năm 2014 Lưu hành nội Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Chương TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN BÀI HƯỚNG DẪN 1: ĐIỆN TÍCH, VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MƠI Mục tiêu Kiến thức: Hiểu biết khái niệm điện tích, vật dẫn, điện mơi; phân biệt vật dẫn với điện môi Kỹ năng: Tư nhận xét, phân tích vấn đề, tổng hợp thơng qua phân tích tổng hợp lực Thái độ: Ý thức tự nhiên tồn hai loại điện tích, từ có nhận xét vật tượng điện toàn diện Điện tích Tương tác điện Các tượng tự nhiên thể nhiều dạng khác nhau, vật lý học đại cho chúng thuộc vào bốn dạng tương tác sau: tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ, tương tác mạnh, tương tác yếu; tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ phổ biến Đối với vật thể có kích thước thơng thường tương tác hấp dẫn yếu bỏ qua Nhưng tương tác điện từ nói chung đáng kể, chí nhiều đáng kể Trong tương tác hấp dẫn hai vật có loại, lực hút hai vật Cịn tương tác điện từ có lực hút lẫn lực đẩy Tương tác hấp dẫn phụ thuộc khối lượng vật thể Cịn tương tác điện từ phụ thuộc điện tích chúng Trong q trình hình thành, tồn phát triển, người tìm hiểu tự nhiên, chinh phục cải tạo Các tượng tự nhiên nhiễm điện ma sát số vật người phát từ xa xưa nghiên cứu chúng Khi vật bị nhiễm điện chúng mang điện dương âm bảo chúng chứa điện tích [1] Thực nghiệm chứng tỏ điện tích ln ln tương tác với nhau: điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút Tương tác điện tích đứng yên gọi tương tác tĩnh điện (hay tương tác Coulomb) Điện tích vật có cấu tạo gián đoạn, độ lớn ln số nguyên lần điện tích nguyên tố Điện tích nguyên tố điện tích nhỏ biết tự nhiên, có độ lớn e = 1,6 10-19(C) Proton hạt mang điện tích nguyên tố dương +e, Electron hạt mang điện tích nguyên tố âm –e Proton electron có thành phần cấu tạo nguyên tử chất Proton nằm hạt nhân nguyên tử, electron chuyển động xung quanh hạt nhân Nguyên tử nhiều electron, trở thành phần tử mang điện dương, nguyên tử gọi ion dương Nếu nguyên tử nhận thêm electron, trở thành phần tử mang điện âm, nguyên tử gọi ion âm Như vậy, vật mang điện tích dương hay âm vật nhận thêm electron so với lúc vật không mang điện Thuyết dự vào chuyển dời electron để giải thích tượng điện gọi thuyết điện tử Theo thuyết này, trình nhiễm điện thủy tinh cọ xát vào lụa q trình chuyển dời electron từ thủy tinh sang lụa: thủy tinh electron, mang điện tích dương; ngược lại lụa nhận thêm electron từ thủy tinh nên lụa mang điện âm Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Đơn vị đo điện tích Coulomb, ký hiệu C Trị tuyệt đối điện tích gọi điện lượng Định luật bảo tồn điện tích: “ Các điện tích khơng tự sinh mà khơng tự đi, chúng truyền từ vật sang vật khác dịch chuyển bên vật mà thơi ” hay nói cách khác: “Tổng đại số điện tích hệ lập điện khơng đổi” Các điện tích ngun tố Khối lượng (gam) Điện tích (Coulomb) Electron (e-) 9,1091.10-28 -1,6021.10-19 Pronton (p) 1,67252.10-24 +1,6021.10-19 Hình 1.1 Cấu trúc nguyên tử Vật dẫn chất điện môi Vật dẫn điện (vật dẫn) vật có điện tích chuyển động tự tồn thể tích vật, trạng thái nhiễm điện truyền vật ( Ví dụ: kim loại, dd axid bazơ…) Điện mơi (chất cách điện) chất khơng có điện tích chuyển động tự do, mà điện tích xuất đâu định xứ (thuỷ tinh, cao su, dầu, nước, nguyên chất…) Vật dẫn chất điện mơi mang tính tương đối Thật vậy, điều kiện định, vật dẫn điện được, chúng khác chổ dẫn điện nhiều hay Thí dụ: Thuỷ tinh nhiệt độ bình thường khơng dẫn điện, nhiệt độ cao trở thành chất dẫn điện Ngoài cịn có nhóm chất có tính chất dẫn điện trung gian Người ta gọi chất chất bán dẫn BÀI HƯỚNG DẪN ĐỊNH LUẬT COULOMB & VÉCTƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Mục tiêu Kiến thức: Hiểu biết định luật Coulomb, cường độ điện trường tính chất điện trường Kỹ năng: Tư nhận xét, phân tích, tổng hợp vấn đề, thơng qua phân tích, tổng hợp lực Thái độ: Ý thức tồn dạng vật chất “ điện trường” tính chất Từ đó, có nhìn nhận, phân tích tượng điện đầy đủ Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Đinh luật Coulomb Thực nghiệm chứng tỏ điện tích ln ln tương tác với nhau: điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút Tương tác điện tích đứng yên gọi tương tác tĩnh điện (hay tương tác Coulomb) Năm 1785, Coulomb xác định lực tương tác hai điện tích điểm Điện tích điểm vật mang điện có kích thước nhỏ khơng đáng kể so với khoảng cách từ điện tích tới điểm vật mang điện khác mà ta xét Định luật Coulomb: Lực tương tác tĩnh điện hai điện tích điểm q1, q2 đứng yên mơi trường có: - phương nằm đường thẳng nối liền hai điện tích điểm - chiều phụ thuộc vào dấu hai điện tích (hai điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau) - độ lớn F q1 q r2 (1.1) Trong đó, phụ thuộc vào tính chất mơi trường (gọi số điện môi), nguyên Đối với chân không = k với 109 0 8,86 10 khơng có thứ Nm2 C2 12 C2 gọi số điện, r khoảng cách hai điện tích Nm2 Biểu thức vectơ định luật Coulomb F o ri q1 q2 r (1.2) Hình 1.2 Lực tương tác hai điện tích Nếu có nhiều hai điện tích phương trình cho cặp điện tích Lực tổng hợp tác dụng lên điện tích tìm nguyên lý chồng chất: Tức tổng vectơ lực tác dụng lên điện tích từ điện tích khác hệ Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Điện trường Như ta biết, điện tích tương tác với chúng cách khoảng r Ở ta đặt nhiều câu hỏi: lực tương tác điện tích truyền nào? Có tham gia mơi trường xung quanh khơng? Khi có điện tích khơng gian bao quanh điện tích có thay đổi? 2.1.Khái niệm điện trường Thực nghiệm cho rằng: không gian bao quanh điện tích có xuất dạng vật chất đặc biệt gọi điện trường Chính nhờ điện trường làm nhân tố trung gian lực tương tác tĩnh điện truyền từ điện tích tới điện tích Tính chất điện trường điện tích đặt điện trường bị điện trường tác dụng lực 2.2.Véctơ cường độ điện trường Định nghĩa: Đặt điện tích dương qo điểm M điện trường (điện tích đủ nhỏ để khơng làm thay đổi điện trường mà ta xét - gọi điện tích thử), qo F bị điện trường tác dụng lực F Thực nghiệm chứng tỏ không phụ thuộc vào điện q0 tích qo mà phụ thuộc vị trí điểm M, nghĩa điểm xác định điện trường F tỷ số E số q0 Như vậy, E đặc trưng cho điện trường phương diện tác dụng lực điểm xét E gọi vectơ cường độ điện trường, độ lớn E gọi cường độ điện trường Trong hệ SI, đơn vị điện trường V/m Vectơ cường độ điện trường gây điện tích điểm Giả sử có điện tích q tạo khơng gian xung quanh điện trường Vectơ cường độ điện trường q gây M cách q khoảng r E q r r2 r E hướng xa q q > E hướng vào q q < (1.3) Vậy, để tìm véctơ cường độ điện trường khơng gian điện tích điểm gây cách di chuyển điện tích thử quanh khơng gian Ngun lý chồng chất điện trường: Bài toán tĩnh điện học là: biết phân bố điện tích (nguồn sinh điện trường) không gian, xác định vectơ cường độ điện trường điểm điện trường Để giải toán người ta đưa vào nguyên lý gọi nguyên lý chồng chất điện trường Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Cụ thể, ta xét hệ điện tích điểm q1, q2, q3… qn phân bố không liên tục không gian Ta xác định vectơ cường độ điện trường điểm điện trường Đặt điện tích thử q0 vào điện trường hệ điện tích nói trên, lực tổng hợp tác dụng lên qo bằng: F n , Fi Fi : lực tác dụng điện trường lên điện tích thứ i i Theo định nghĩa: E F q0 n Fi n i q0 Ei ( 1.4) i Vậy: Véctơ cường độ điện trường gây hệ điện tích điểm tổng vectơ cường độ điện trường gây điện tích điểm hệ Đây nguyên lý chồng chất điện trường Trường hợp vật mang điện ( Xem hệ điện tích phân bố liên tục): (1.5) E dE Khi khảo sát hệ điện tích phân bố liên tục thuận lợi ta dùng khái niệm mật độ điện tích Trường hợp điện tích phân bố liên tục tồn thể tích vật, để mơ tả điện tích đơn vị thể tích người ta dùng khái niệm mật độ điện khối : dq q (C m ) dv v Trường hợp điện tích phân bố liên tục toàn bề mặt vật, để mơ tả điện tích đơn vị diện tích người ta dùng khái niệm “mật độ điện mặt” dq q (C m ) ds s Trường hợp điện tích phân bố liên tục theo chiều dài, để mơ tả điện tích đơn vị thể tích người ta dùng khái niệm “mật độ điện dài”: dq dl q (C m) Câu hỏi & Bài tập Phân biệt thông số hạt protôn, electron Cho thí dụ cụ thể vật dẫn điện, vật cách điện Điện trường ? Nêu tính chất Đại lượng đặc cho điện trường Phuong diện tác dụng lực đại lượng ? Hai cầu giống treo đầu hai sợi dây có chiều dài l = 10 Cm đặt chân không Hai sợi dây buộc vào điểm O đầu Mỗi cầu mang điện tích q có khối lượng m = 0,1g Do lực đẩy hai cầu, hai sợi dây treo tạo nên góc 2α = 10o Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Tìm độ lớn q ? Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Cho hai điện tích q1 = 8.10-8C q2 = - 3.10-8C, q3 = 8.10-8C đặt khơng khí đỉnh tam giác ABC cạnh d = 10- 1m Tìm véctơ cường độ điện trường trung điểm BC BÀI HƯỚNG DẪN 3: TÌM VÉCTƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Mục tiêu Kiến thức: Hiểu biết cách tìm véctơ cường độ điện trường vật mang điện gây Kỹ năng: Tư duy, phân tích, tổng hợp thơng qua phân tích, tổng hợp véctơ cường độ điện trường Thái độ: Ý thức việc vận dụng lý thuyết sang toán thực tế điện trường vật mang điện gây ra; liên hệ phương pháp tìm điện trường vật mang điện gây với việc giải vấn đề sống Bây xét hệ điện tích gồm nhiều điện tích điểm gần nhau, trãi dài đường, mặt thể tích Các hệ coi liên tục Ta tìm véctơ cường độ điện trường hệ điện tích gây Ta khơng thể áp dụng phương trình: E F q0 q r2 Vì vịng dây mang điện, mặt cầu mang điện, mặt phẳng mang điện,… điện tích điểm Để tìm véctơ cường độ điện trường trường hợp này, ta thực bước sau: Bước 1: Chia vật mang điện thành điện tích điểm Bước 2: Xác định véctơ cường độ điện trường điện tích điểm (vừa chia bước 1) gây điểm xét dE dEn Bước 3: Vẽ hình Bước 4: Dùng nguyên lý chồng chất điện trường, tìm véctơ cường độ điện trường tổng hợp điểm xét P dEt Bước 5: Biến đổi tốn học lấy tích phân Bài Vectơ cường độ điện trường tạo vịng dây tích điện Cho vịng dây mảnh bán kính R, tích điện với mật độ điện dài λ Ta tìm vectơ cường độ điện trường vòng dây gây điểm P cách mặt phẳng chứa vòng dây khoảng h nằm trục qua tâm Bước 1: chia vịng dây thành nhiều đoạn dl bé, đoạn dl mang điện tích nhỏ dq Bước 2&3: dq gây diện trường P dE Ta có: r d l h dq R O Hình 1.3 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) dq d d dq Điện tích dq tạo P điện trường dE có: Phương: đường nối liền d1 P Chiều Hình 1.1 Độ lớn: dE dq r2 d r2 Mà: r2 = R2 + h2 dE d r2 d (1.6) (R h ) Véctơ dE hợp với trục đường dây góc , có thành phần vng góc dEt thành phần song song với trục dE n Mỗi yếu tố điện tích vịng dây tạo điện trường dE điểm P có độ lớn biểu thức (1.6) thành phần song song vng góc với trục vịng dây Bước 4: Do tính chất đối xứng nên thành phần dEt triệt tiêu Bước 5: Cường độ điện trường P, vòng dây tạo ra: E dE n E dE.cos h r Ta có: Cos h (R E 2 h ) h dE.Cos Cavongday cavongday h E cavongday E h (h R2 ) (h (R R2 ) h ) 3 d (R h2 ) dl h (2 R) d 2 R 4 (h R2 ) Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Mà: dq d q q R R q q.h E R2 ) (Nếu vịng dây tích điện âm E hướng vào vịng dây) (h Trường hợp h>>R: E q h2 Trường hợp h = (ở tâm vòng dây) E E=0 Bài Điện trường gây đĩa tròn mang điện: Cho đĩa trịn mang điện, bán kính R Giả sử đĩa điện tích phân bố liên tục với mật độ điện mặt σ Tìm Vectơ cường độ điện trường đĩa tròn mang điện gây điểm nằm trục đĩa cách mặt phẳng đĩa khỏang h Thực bước nêu 1, ta E có: Phương nằm trục đĩa Chiều hướng xa đĩa ( σ >0 ) Độ lớn: E Nếu R 1 R h2 (đĩa mang điện trở thành mặt phẳng vơ hạn mang điện đều) ta có: E (1.7) Nhận xét: - Cường độ điện trường mặt phẳng mang điện gây điểm M điện trường không phụ thuộc vào vị trí điểm M ( E const ) - Tại điểm điện trường, vectơ E (do mặt phẳng vơ hạn mang điện Hình 1.5 Mơ tả điện trường tụ điện, điện tích điểm, hệ điện tích điểm trái dấu Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) gây ra) có phương vng góc với mặt phẳng, hướng phía ngồi mặt phẳng mặt phẳng mang điện dương, hướng phía mặt phẳng mặt phẳng mang điện âm Bài tập Cho dây mảnh hình vịng cung, bán kính R, góc mở 2α, tích điện đều, mật độ điện dài λ Tìm độ lớn cường độ điện trường E tâm O Cho hai mặt phẳng song song rộng vô hạn mang điện với mật độ điện mặt trái dấu (+σ,-σ) Hãy xác định điện trường hai mặt phẳng gây điểm bên bên ngồi mặt phẳng BÀI HƯỚNG DẪN ĐIỆN THƠNG ĐỊNH LÍ OSTROGRADKI-GAUSS (O-G) Mục tiêu Kiến thức: Hiểu biết khái niệm đường sức điện trường, điện thông, định lý O-G điện trường Kỹ năng: Tư nhận xét, phân tích vấn đề, tổng hợp thơng qua phân tích, tổng hợp véctơ cường độ điện trường vật mang điện có tính đối xứng gây Thái độ: Ý thức việc vận dụng bước giải toán điện trường vật mang điện gây theo định lý O – G để liên hệ giải toán thực tế xảy hàng ngày sống Đường sức điện trường Đường sức điện trường đường cong vẽ điện trường cho tiếp tuyến điểm có phương tiếp tuyến với phương cường độ điện trường điểm có chiều chiều vectơ điện trường điểm Qui ước: Các đường sức vẽ cho số đường sức đơn vị diện tích mặt phẳng thẳng góc với đường sức tỉ lệ với độ lớn E Điều có nghĩa nơi đường sức sát E lớn, nơi đường sức thưa E nhỏ Tập hợp đường sức điện trường gọi phổ đường sức điện trường hay điện phổ Tính chất: Đường sức điện trường đường không khép kín, xuất phát từ điện tích dương (+) kết thúc điện tích âm (-) Các đường sức khơng cắt Véctơ điện cảm Các nghiên cứu hướng dẫn số (Kết học tập 1) cho ta thấy cường độ điện trường gây điện tích điểm, lưỡng cực điện, đĩa trịn mang điện, phụ thuộc vào tính chất mơi trường (E tỷ lệ nghịch với ε) Khi qua mặt phân cách hai môi trường, cường độ điện trường biến đổi đột ngột; phổ đường sức điện trường bị gián đoạn mặt phân cách hai môi trường Để mơ tả điện trường, người ta cịn dùng đại lượng vật lý khác, không phụ thuộc vào tính chất mơi trường gọi véctơ cảm ứng điện D 10 Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) a12 I = a2 = (8.26) Khi lỗ tròn chứa số lẻ đới cầu: a= (8.27) an a1 I= cầu thì: an a1 2 (8.28) Nếu I >Io , điểm M sáng khơng có AB Đặc biệt lỗ tròn chứa đới a1 a= a1 a1 I = a12 = 4Io (8.27) Cường độ sáng điểm P gấp lần so với khơng có Nếu lỗ trịn chứa số chẳn đới cầu: a= I= an a1 a1 an (8.28) (8.29) Nếu I < Io , điểm M tối khơng có lỗ trịn Nếu lỗ trịn chứa hai đới cầu thì: a = a1 a2 , I = , điểm 2 P tối Tóm lại, điểm P sáng tối khơng có lỗ trịn tùy theo kích thước lỗ vị trí quan sát (Lỗ trịn chứa số chẳn lần đới cầu, P tối Lỗ trịn chứa số lẻ lần đới cầu, P sáng hơn) L2 φ A L1 E M S O B Hình 8.13 ∑3 ∑1 ∑o Nhiễu xạ qua khe hẹp (nhiễu xạ Fraunhofer) Chiếu chùm sáng đơn sắc song song bước sóng λ vào khe hẹp có bề rộng b (Hình 13) Sau qua khe hẹp, tia sáng bị nhiễu xạ góc φ, tia nhiễu xạ gặp vô Để quan sát ảnh nhiễu xạ, ta sử dụng thấu kính hội tụ L, chùm tia nhiễu xạ hội tụ điểm M mặt phẳng tiêu thấu kính hội tụ L Với giá trị φ khác chùm 88 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) nhiễu xạ hội tụ điểm khác Tùy theo giá trị φ điểm M sáng tối Những điểm sáng, tối nằm dọc đường thẳng vng góc với chiều dài khe hẹp gọi cực đại, cực tiểu nhiễu xạ Ánh sáng gởi đến khe sóng phẳng nên mặt phẳng khe mặt sóng, sóng thứ cấp mặt khe dao động pha Trường hợp φ = 0, tia nhiễu xạ hội tụ O Mặt phẳng khe mặt phẳng quan sát hai mặt phẳng trực giao Theo định lý Malus, tia sáng gởi từ mặt phẳng khe tới điểm O có quang lộ dao động pha nên O sáng gọi cực đại Trường hợp φ ≠ Áp dụng ý tưởng phương pháp đới cầu Fresnel ta vẽ mặt phẳng ∑o, ∑1, ∑3, …vng góc với chùm tia nhiễu xạ Hình 8.14-cường độ nhiễu xạ cách khoảng , chúng chia mặt khe thành dải sáng nằm song song với bề rộng khe hẹp Bề rộng dải : l= sin số dải khe là: N = b l 2b sin (8.30) Quang lộ hai tia sáng từ hai dải liên tiếp gởi đến điểm M sai khác nên dao động sáng hai dải gởi tới M ngược pha chúng khử Kết quả: Nếu khe chứa số chẳn dải ( N = 2k ) dao động sáng cặp dải gởi tới điểm M khử lẫn điểm M tối, gòi cực tiểu nhiễu xạ Điều kiện để có cực tiểu nhiễu xạ M là: Sinφ = k b với k = ± 1, ± 2, ±3, … (8.31) Nếu khe chứa số lả dải ( N = 2k + 1) dao động sáng cặp dải gởi tới điểm M khử lẫn nhau, dải cuối gởi tới điểm M không bị khử, điểm M sáng, gọi cực đại nhiễu xạ Điều kiện để có cực đại nhiễu xạ M là: Sinφ = k (2k 1) 2b với k = ± 1, ± 2, ±3, … (8.32) Tóm lại, điều kiện để có cực đại, cực tiểu nhiễu xạ qua khe hẹp là: Cực đại (k = 0): Sinφ = (8.33) 89 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Cực đại nhiễu xạ : Sinφ = k Cực tiểu nhiễu xạ : Sinφ = k (2k 1) (8.34) b 2b (8.35) * Hình ảnh nhiễu xạ: - Tại C0 có vân sáng trung tâm sáng rộng gấp đôi cực đại phụ - Hai bên vân sáng trung tâm vân tối xen kẽ với cực đại phụ có độ sáng nhỏ - Các hệ thức (8.34) (8.35) cho thấy vị trí cực đại cực tiểu giao thoa khơng phụ thuộc vào vị trí khe hẹp, nên dịch chuyển khe hẹp mặt phẳng song song với giữ ngun vị trí thấu kính ảnh hình ảnh giao thoa không thay đổi Khi a>>l vân sáng trung tâm hẹp cực đại phụ gần nhau, nên thực tế quan sát ảnh khe qua thấu kính Hiện tượng nhiễu xạ ảnh hưởng khơng đáng kể đến truyền ánh sáng Các định luật quang hình học lại nghiệm Cách tử nhiễu xạ 5.1 Định nghĩa Tập hợp khe hẹp giống nhau, song song cách nằm tronh mặt phẳng gọi cách tử nhiễu xạ Khoảng cách d hai khe gọi chu kì cách tử (hình 8.18) Số khe trê đơn vị chiều dài cách tử là: n = l/d (8.36) 5.2 Hiện tượng giao thoa qua cách tử: Từ kết ta nhận thấy khe hẹp cho hệ vân nhiễu xạ có vân trùn tâm C0, hệ vân chồng khít lên Ánh sáng nhiễu xạ kết hợp nên lần chúng lại giao thoa với Kết ảnh vân sáng nhiễu xạ lại xuất hệ vân giao thoa: Trên ảnh điểm có cực tiểu nhiễu xạ qua khe hẹp cực tiểu hệ vân giao thoa qua N khe gọi cực tiểu chính, có vị trí: Sinφ = k b Sự phân bố cường độ sáng hai cực tiểu chính, hai tia sáng phát từ hai khe liên tiếp đến M Hình 8.18-giao thoa qua cách tử 90 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) có hiệu quang lộ là: ΔL= d.sinφ Để có cực đại giao thoa: ΔL=mλ Vậy: sinφ = m d với m = ±1,±2,… Số nguyên m bậc cực đại Cực đại (m = 0) nằm tiêu điểm O thấu kính ( hình 8.13 ) Vì d > b nên hai cực tiểu có nhiều cực đại Ví dụ: k =1 d/b =3 Do m nên m k d b Như hai cực tiểu có cực đại k b , nghĩa m = 0, ±1, ±2 Thông thường ta quan sát cực đại giao thoa nằm vân sáng trung tâm gồm vạch sáng song song cách với độ sáng giảm dần Sự phân bố cường độ sáng hai cực đại chính, điểm hai cực đại kế tiếp, góc nhiễu xạ thỏa mãn điều kiện: sinφ = ( 2m+1) 2d với m = 0, ±1,±2,… Tại điểm này, hiệu quang trình hai tia gởi từ hai khe có giá trị: dsinφ = ( 2m+1) Đây cực tiểu giao thoa, hai tia khử lẫn Tuy nhiên điểm chưa tối Để minh họa cụ thể trường hợp trên, ta xét ví dụ sau: - Nếu số khe hẹp N = (số chẵn) dao động sáng hai khe hẹp gởi tới khử hồn tồn điểm tối Điểm tối gọi cực tiểu phụ - Nếu số khe hẹp N = (số lẻ ) dao động sáng hai khe hẹp gởi tới khử nhau, dao động sáng khe thứ ba gây không bị khử Kết hai cực đại cực đại Cực đại có cường độ nhỏ nên gọi cực đại phụ Bài đọc thêm Phương pháp Nhiễu xạ tia X Máy SIEMEN D5000 Hiện tượng nhiễu xạ tia X: Bức xạ tia X có dải bước sóng từ 0.1 – 100 A0, tương đương với dải lượng từ 0.1keV đến 100keV Bức xạ tia X nhanh chóng tìm ứng dụng khoa học kỹ thuật Trong tinh thể học, tia X công cụ quan trọng, hữu hiệu, thay Năm 1913, W.L Bragg đưa phương trình n = 2d sin làm sở khoa học cho phương pháp nhiễu xạ 1 Nguồn phát tia X: 91 Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Một chùm điện tử tạo xạ nhiệt điện từ từ bề mặt Katod, đựơc gia tốc điện trường lớn, có lượng cao, chuyển động nhanh bị hãm dừng đột ngột vật cản gọi anod (bia hãm), phần lượng chúng biến thành xạ sóng điện từ (tia X) Tồn anod, catod đặt chân không áp suất 10-5 -10-6torr + Katod: sợi sây làm wonfram đốt nóng 2000oK Tùy theo trường hợp cụ thể, katod có hình xoắn kéo dài Khi bị đốt nóng, điện tử phát từ bề mặt sợi Wolfram theo phương Để tập trung chúng lại hướng chúng anod, người ta đặt sợi dây đốt cốc kim loại có điện điện katod + Anod: khối đồng làm sạch, gắn miếng kim loại mài bóng Miếng kim loại phần làm việc anod thường gọi gương anod Chùm điện tử chiếu lên gương anod tạo thành vết tiêu điểm ống phóng Tia X phát từ tiêu điểm Thơng thường, người ta làm anod đồng đồng kim loại dẫn nhiệt tốt có độ nóng chảy cao (1000oC) Trong phân tích cấu trúc quang phổ cần có nhiều loại xạ, người ta gắn nhiều kim loại khác (các gương anod ) lên khối đồng (của thân anod) Đặc trưng cho khả làm việc anod, công suất cho phép đơn vị diện tích bề mặt anod Nếu làm lạnh tốt, công suất cho phép đồng 80W/mm2, với wolfram 150w/mm2 Tiêu điểm anod (diện tích mà chùm điện tử đập lên) máy dùng phân tích cấu trúc thường 10mm2 vng góc với chùm điện tử Bức xạ tia X với phổ vạch: Nguyên tử có cấu tạo gồm hạt nhân electron chuyển động mức lượng bao quanh có kí hiệu: K, L, M … Ngun tử trạng thái bình thường điện tử ln có xu hướng tồn mức lượng thấp tuân theo quy luật phân bố điện tử thuộc vỏ nguyên tử Khi điện tử đựơc cấp thêm lượng đủ lớn điện tử nhảy lên mức cao (xa hạt nhân) Điện tử trạng thái khơng bền có xu hướng nhảy xuống mức hc lượng có giá trị thấp giải phóng xạ điện từ có lượng E h Năng lượng xạ hòan tòan xác định đặc trưng cho nguyên tố hóa học Để làm bắn điện tử lớp K nguyên tử nguyên tố khác cần giá trị lượng khác nhau, tượng hấp thụ tia X nguyên tử Khi điện tử nhảy từ lớp M xuống K giải phóng lượng có giá trị nằm vùng phổ tia X, tượng phát xạ tia X Khi electron nguyên tử thay đổi trạng thái lượng, chúng xạ hấp thụ lượng hoàn toàn xác định Khi electron thuộc lớp K, L M nguyên tử thay đổi trạng thái lượng, chúng xạ hay hấp thụ xạ có bước sóng vùng tia X Đó phổ vạch, đặc trưng cho nguyên tố hóa học Tuy nhiên, để làm thay đổi trạng thái lượng electron lớp K, L, M cần có xạ với lượng đủ lớn : tia X, tia , tia âm cực … Bức xạ tia X phát từ bia hãm luôn song song tồn lọai phổ: phổ vạch, đặc trưng cho vật liệu bia phổ liên tục phục thuộc vào điện gia tốc Các vạch phổ tia X đặc trưng cho nguyên tố hóa học phân thành dãy Tương tác tia X với vật chất Cho chùm tia X có bước sóng cường độ I0 qua lớp vật chất đồng nhất, đẳng hướng có bề dày l, cường độ chùm tia X bị suy giảm theo định luật Lambert Những hiệu ứng xảy chùm tia X qua vật liệu: Hiệu ứng tán xạ: 92 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) - Tia tới thay đổi phương trình, không thay đổi lượng, gọi tán xạ đàn hồi Trường hợp vật liệu xét có cấu trúc tinh thể tượng tán xạ đàn hồi tia X đưa đến tượng nhiễu xạ tia X - Tia tới thay đổi theo phương truyền thay đổi lượng gọi tán xạ không đàn hồi Hiệu ứng nhiệt: Tia X làm tăng biên độ dao động nhiệt electron liên kết vật liệu Hiệu ứng truyền thẳng: Một số vật liệu suốt tia X Hiệu ứng đựơc ứng dụng rộng rãi lĩnh vực điện quang, thăm dị khuyết tật, kiểm tra hàng hóa… mà khơng phá mẫu Hiệu ứng hùynh quang tia X: Tia tới có lượng đủ lớn, kích thích electron từ lớp K, L, M nguyên tử vật liệu làm cho điện tử nhảy sang mức lượng cao hơn, xa hạt nhân Khi điện tử trở lại trạng thái ban đầu, nguyên tử phát vạch tia X đặc trưng cho nguyên tố hóa học tạo nên vật liệu Hiệu ứng đựơc phát triển thành phương pháp phân tích hùynh quang tia X, phân tích định tính định lượng ngun tố hóa học Hiệu ứng electron: Là trường hợp xạ tia X (kα) sản sinh từ nguyên tử, bi electron lớp ngồi ngun tử hấp thụ tự rời khỏi nguyên tử Nhiễu xạ tia X: Hiện tượng nhiễu xạ X xảy với điều kiện: Vật liệu có cấu trúc tinh thể Có tán xạ đàn hồi - Bước sóng tia X sơ cấp (tia tới) có giá trị bậc với khoảng cách nguyên tử mạng tinh thể ( ( Chiếu chùm tia X đơn sắc có bước sóng vào tinh thể tạo với mặt tinh thể góc Khoảng cách hai mặt phản xạ tinh thể Họ mặt phẳng nguyên tử (hkl) mạng tinh thể song song cách khỏang dhkl cắt mặt phẳng hình vẽ với giao tuyến đường thẳng song song Chùm tia X tương tác với điện tử lớp vỏ nguyên tử tán xạ I0 đàn hồi truyền hướng Góc A ) ( phương tới phương tán xạ Do tia X có lượng cao nên có khả B D xuyên sâu vào lớp phía d C bề mặt mẫu đo, gây phản xạ nhiều mặt mạng tinh thể (hkl) Sơ đồ minh hoạ tượng nhiễu xạ tia X Tất tia phản xạ tạo nên chùm tia X song song có bước sóng làm với phương truyền góc Số lượng mặt phẳng thuộc họ (hkl) mặt phẳng phản xạ phụ thuộc vào bước sóng tia X tới, vào nguyên tố hóa học cấu trúc tinh thể vật liệu Khi hiệu số pha tia X phản xạ 2n , điểm hội tụ chùm tia có vân giao thoa với cường độ ánh sáng cực đại (cực đại nhiễu xạ) Điều kiện để có nhiễu xạ, theo Bragg: n = 2d sin Phương trình Bragg hệ tất yếu đặc trưng tinh thể: trật tự, tuần hồn vơ hạn mà khơng phụ thuộc thành phần hoá học, vào nguyên tử mặt phản xạ 93 Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Trong phương pháp đa tinh thể, từ thực nghiệm ghi giản đồ nhiễu xạ tia X với bước sóng (bước sóng ống phát tia X sử dụng), xác định góc nhiễu xạ, tính khoảng cách mặt mạng d hkl Hằng số mạng a, b, c xác định từ d100 , d 010 d 001 Bảng tập hợp d hkl với cường độ nhiễu xạ có tệp liệu cấu trúc tinh thể (hiện phần mềm thiết bị có sẵn tệp tra cứu này), so sánh đối chiếu tập hợp d hkl nhận từ thực nghiệm phù hợp với cấu trúc biết Máy SIEMEN D5000 2.1 Cấu tạo máy D5000: Phương pháp dùng nhiễu xạ tia X phương pháp ghi nhận số lượng tử tia X nhiễu xạ ống đếm Mỗi thời điểm ống đếm ghi nhận cường độ nhiễu xạ theo phương ống đếm quay mặt phẳng cố định Do phải ghi nhận đựơc họ mặt phản xạ mạng khơng gian cần có kết hợp nghiêng mẫu quay mẫu theo chương trình xác định máy tính Máy SIEMEN D 5000 thiết bị xác cao, điều khiển tự động Cấu tạo máy gồm: - Ống phát tia X: nguồn phát tia X sơ cấp, tên ống tia trùng với tên kim lọai dùng làm anốt (Cu), xạ đặc trưng CuKα , bước sóng λ = 1,54056Ao Hình Máy đo nhiễu xạ tia XSIEMENS D5000 - Nguồn điện dùng cho ống tia X có điện áp chiều (20kV-60kV, cường độ dịng điện (5mA45mA) - Bàn đo góc: thiết bị khí xác, có độ lặp lại cao phải thỏa mãn điều kiện tụ tiêu cho tia nhiễu xạ vị trí ống đếm Do tia X ln ln có độ phân kì, nên điều kiện tụ tiêu đựơc thỏa mãn bề mặt mẫu đo phải phần mặt trụ có bán kính r phụ thuộc vào góc (góc phương tia tới bề mặt mẫu đo) Thực tế ta đo với bề mặt phẳng Do để hạn chế sai số, ta giảm độ phân kỳ chùm tia X Để giảm thiểu tối đa độ phân kì, máy D 5000 ta đẽ sử dụng hệ thống khe chắn có độ rộng 0.1; 0.2 ; 0.4 khe có độ rộng thay đổi theo góc nhằm tạo chùm tia tới hẹp bề rộng dùng hệ thống khe chắn soller Các chế độ làm việc: + Mẫu đo ống đếm quay theo tỉ lệ vận tốc góc 1/2 (θ/2θ) + Ống đếm quét, mẫu đo không quay, ống đếm quay + Lắc mẫu đo: mẫu đo lắc quanh góc 00, ống đếm đứng yên vị trí đựơc chọn Bàn đo góc máy tự ghi đồng quay liên tục - Ống đếm: Ghi nhận tia X có lọai ống đếm đựơc dùng phổ biến kỹ thuật tia X: ống đếm chứa khí, ống đếm nhấp nháy, ống đếm bán dẫn Đối với máy SIEMEN D5000, thiết bị sử dụng lọai ống đếm: nhấp nháy( sử dụng đo loại vật liệu màng) bán dẫn Si(Li) - Các thiết bị điện tử, máy tính dùng để ghi nhận tín hiệu, xử lý thơng báo kết chương trình Diffrac AT 94 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) - Độ nhạy phương pháp: Độ nhạy phụ thuộc vào chất cấu trúc tinh thể như: hệ tinh thể, bậc đối xứng nguyên tố hóa học - Kết đo xác giản đồ thu gần với đường phân bố thực Vì vậy, khoảng cách điểm đo phải bé thời gian đếm xung đủ lớn 2.2 Phân tích cấu trúc tinh thể: 2.2.1 Phân tính định tính pha tinh thể: Là phát có mặt pha tinh thể đối tượng khảo sát Một pha tinh thể khơng đựơc phát hiểu khơng có hàm lượng nằm giới hạn phát Giới hạn phát phương pháp nhiễu xạ X phụ thuộc vào nguyên tố hóa học vật liệu, độ kết tinh,… Mỗi vật liệu có thông số tinh thể học đặc trưng đựơc tập hợp thành thư viện thẻ tra cứu tinh thể Phân tích định tính so sánh vạch tương ứng với d hkl cường độ tỉ đối có thẻ tra cứu Khi có trùng lặp hịan tịan vị trí, cường độ tỉ đối vạch có cường độ mạnh có đựơc kết Để có thơng tin đầy đủ, phải xem thẻ PDF (Powder Data File): thành phần hóa học, tên gọi quốc tế, hệ tinh thể, nhóm đối xứng khơng gian, thơng số mạng…Đối với mẫu nhiều pha tinh thể giản đồ nhiễu xạ có vạch nhiễu xạ đan xen lẫn theo giá trị dhkl giảm dần Các pha tinh thể có hàm lượng thấp xuất vạch nhiễu xạ có cường độ mạnh Nếu hàm lượng q khơng xuất 2.2.2 Phân tích định lượng pha tinh thể: Cơ sở lý thuyết chung cho phân tích định lượng cường độ vạch nhiễu xạ pha phụ thuộc với hàm lượng cấu trúc tinh thể Cường độ cực đại nhiễu xạ xác định theo biểu thức: Ihkl = K2n2PV/F/2 D2(PL)(1/2μ) (1) e2 3Io số phép đo tiến hành điều kiện m2c thực nghiệm, nhiễu xạ kế Trong đó: K = n số ô mạng sở đơn vị thể tích khối tinh thể; P thừa số lặp lại họ mặt mạng tinh thể (hkl) với dhkl tương ứng; V thể tích mẫu tham gia nhiễu xạ; /F/2 thừa số cấu trúc; μ thừ số hấp thụ D2 thừa số nhiệt = exp(-2M); M = 2 R2 sin Lorentz-Thomson, R = , R độ lệch trung bình dao động nhiệt nguyên tử thừa số cos2 sin cos Trường hợp mẫu đa tinh thể, thừa số V biểu thức (1) thay Vi (phần thể tích pha thứ I tham gia nhiễu xạ), biểu thức (1) viết lại cho pha i: Qhkl Vi i I hkl Với Qhkl = K2n2Phkl/F/2 D2(PL) 95 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Vì để có kết phân tích định lượng xác cần có mẫu chuẩn có pha tinh thể mẫu phân tích 2.2.3 Xác định kích thước hạt: Bản chất vật lý phương pháp nhiễu xạ tia X mối liên hệ kích thước hạt độ rộng vạch nhiễu xạ Kích thước bé độ rộng đường lớn Khi xem xét đường phân bố cường độ nhiễu xạ tia X mạng tinh thể Ta thấy có dạng đỉnh nhọn (hạt có kích thước lớn), vạch nhiễu xạ có độ mở rộng (hạt có kích thước nhỏ), vạch nhiễu xạ nhịa rộng gần với phơng nền, khó xác định đựơc đỉnh (vật liệu vơ định hình) Kích thước hạt (D) tính theo cơng thức Scherre: D = kλ/βcosθ β độ rộng vật lý; λ bước sóng kα1; θ góc tính theo phương trình Bragg; k la số Scherre, phụ thụoc vào hình dạng hạt số Miller vạch nhiễu xạ Câu hỏi & Bài tập Dùng nguyên lý Huyghens giải thích tượnmg nhiễu xạ Giải thích định tính trường hợp sau: Chiếu chùm sóng ánh sáng đơn sắc qua hai khe hở hẹp k giống nhau, kích tước hai khe giống thỏa điều kiện sin phía sau b hai khe ln tối Chiếu chùm tia sáng song song bước sóng λ thẳng góc với khe chữ nhật hẹp có bề rộng 0,1(mm) Ngay sau khe có đặt thấu kính hội tụ tiêu cự 1(m) Cách thấu kính 1(m) người ta đặt quan sát Hãy xác định bước sóng λ, biết bề rộng vân cực đại 1,2 (cm) Chiếu chùm tia sáng song song bước sóng λ = 0,45μm thẳng góc với cách tử nhiễu xạ, phía sau sát cách tử đặt thấu kính hội tụ tiêu cự 1m Cách thấu kính 1m, đặt quan sát Trên ta đo khoảng cách hai cực đại bậc 202mm Tìm: Chu kỳ cách tử, số khe cách tử có 1m, số vạch cực đại cho cách tử Câu hỏi trắc nghiệm chương Sóng ánh sáng S1, S2 có biểu thức u = Uocosωt, điểm M nằm phương truyền sóng hai nguồn S1, S2 Cho L1, L2 quang trình ánh sáng từ S1, S2 đến M Điều kiện để biên độ dao động sáng M lớn nhất, nhỏ là: A L1 –L2 = k , L1 –L2 = k /2 C L1 –L2 = k , L1 –L2 = k 2k B L1 –L2 = k , L1 –L2 = k 2k D L1 –L2 = k , L1 –L2 = k 2k Mệnh đề sau sai: A Điều kiện để có cực tiểu nhiễu xạ qua khe sinφ = k b B Điều kiện để có cực đại nhiễu xạ qua khe sinφ = (2k 1) 2b C Điều kiện để có cực đại cho nhiễu xạ qua nhiều khe sinφ = k d 96 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) D Điều kiện để có cực tiểu cho nhiễu xạ qua nhiều khe sinφ = k d Một thấu kính thủy tinh tráng mỏng mặt chất có chiết suất 1,4 để làm giảm phản xạ từ mặt thấu kính Tìm bề dầy tối thiểu lớp mỏng để khử ánh sáng phản xạ từ vùng phổ khả kiến λ = 0,6μm Cho biết ánh sáng tới gần vng góc với mặt thấu kính, chiết suất thủy tinh 1,5 A e = 0,11μm B e = 171,87mm C e = 0,17187m D.e = 171,87cm Một thấu kính thủy tinh tráng mỏng mặt chất MgF có chiết suất 1,38 để làm giảm phản xạ từ mặt thấu kính Tìm bề dầy tối thiểu lớp mỏng để khử ánh sáng phản xạ từ vùng phổ khả kiến λ = 0,55μm Cho biết ánh sáng tới gần vng góc với mặt thấu kính, chiết suất thủy tinh 1,5 A e = 0,11μm B e = 171,87mm C e = 0,17187μm D e = 99,6μm Ánh nắng mặt trời có cường độ đồng với bước sóng nằm vùng khả khiến 430nm690nm đến đập vng góc với mỏng nước có bề dày 320nm, chiết suất 1,33 lơ lửng khơng khí Ứng với bước sóng ánh sáng phản từ mỏng sáng người quan sát A λ = 0,6μm B λ = 567nm C λ = 1700nm D λ = 340nm Khi ánh sáng truyền từ chân không vào thủy tinh, đại lượng không đổi ? A Bước sóng B tần số C vận tốc D A B Chiếu chùm sáng đơn sắc có bước sóng 480nm thẳng góc với hai khe hẹp, sát hai khe có đặt thấu kính hội tụ tiêu cự 52cm Phía sau cách hai khe 52cm đặt quan sát Nếu độ rộng khe 0,025mm khoảng cách từ cực đại đến cực tiểu nhiễu xạ thứ bằng: A 9,98mm B 6,89mm C 16,89mm D Đáp án khác 97 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ BIÊN SOẠN NỘI DUNG MƠN HỌC: Giáo trình Vật lý đại cương A1, Đặng Diệp Minh Tân Đại học Trà Vinh Giáo trình Vật lý đại cương A2, Nguyễn Văn Sáu Đại học Trà Vinh Cơ sở Vật lý: tập I, tập II, tập III, tập IV, tập V, tập VI - Cơ học - I – David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker XNB Giáo dục – 1996 Vật lý đại cương tập III- Ngô Phú An, Lương Duyên Bình, Vũ Đình Cự- NXB Giáo Dục1986 Kỹ thuật điện đại cương- Hoàng Hữu Thiện, Đỗ Quang Đạt NXB Đại học & THCN-1978 Vật lý đại cương – Phan Đình Giớ, Lê Minh Ngọc, NXB- Đại học Huế Bài tập Vật lý đại cương - Phạm Viết Trinh, Nguyễn Văn Khánh, Lê Văn – 1982 Vật lý đại cương tập III, tập IV- Ngô Phú An, Lương Duyên Bình, Vũ Đình Cự- NXB Giáo Dục- 1996 Vật lý đại cương-tậpIII-Nguyễn Hữu Hồ-Lê Văn Nghĩa-Nguyễn Tụng-NXBTHCN-1986 10 Bài tập vật lý đaị cương-tập hai- Lương Duyên Bình- Lê Văn Nghĩa- Nguyễn Quang Snh, nguyễn Hữu Hồ-NXBGiáo dục-1997 11 www.ctu.edu.vn/courseweres/khoahoc/conhietdc, 12 www.agu.edu.vn/thuvien/giaotrinhdientu/DHDC-VL02 13 www.physisclassroom.com.mmedia/index.html TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ NGHỊ CHO HỌC VIÊN: Giáo trình Vật lý đại cương A1, Đặng Diệp Minh Tân Đại học Trà Vinh Giáo trình Vật lý đại cương A2, Nguyễn Văn Sáu Đại học Trà Vinh Cơ sở Vật lý: tập IV, tập V, tập VI– David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker XNB Giáo dục – 1996 Vật lý đại cương tập III, tập IV- Ngô Phú An, Lương Duyên Bình, Vũ Đình Cự- NXB Giáo Dục- 1996 Bài tập vật lý đaị cương-tập hai- Lương Duyên Bình- Lê Văn Nghĩa- Nguyễn Quang Snh, nguyễn Hữu Hồ-NXBGiáo dục-1997 98 Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) MỤC LỤC Chương TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN BÀI HƯỚNG DẪN 1: ĐIỆN TÍCH, VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MƠI Điện tích 2 Vật dẫn chất điện môi BÀI HƯỚNG DẪN ĐỊNH LUẬT COULOMB & VÉCTƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Đinh luật Coulomb Điện trường BÀI HƯỚNG DẪN 3: TÌM VÉCTƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG BÀI HƯỚNG DẪN 10 ĐIỆN THƠNG ĐỊNH LÍ OSTROGRADKI-GAUSS (O-G) 10 Đường sức điện trường 10 Véctơ điện cảm 10 Thơng lượng điện (ĐIỆN THƠNG) 11 Định lý O-G (OSTROGRASKI-GAUSS) 11 BÀI HƯỚNG DẪN 5: LƯỠNG CỰC ĐIỆN 14 Định nghĩa 14 Tính chất 14 Lưỡng cực điện đặt điện trường 15 Lưỡng cực điện đặt điện trường không 15 BÀI HƯỚNG DẪN 6: ĐIỆN THẾ 16 Công lực tĩnh điện 16 Thế điện tích điểm điện trường 17 Thế hệ điện tích điểm 18 Điện hiệu điện 18 Mặt đẳng 19 Liên hệ vectơ cường độ điện trường E điện 19 Câu hỏi trắc nghiệm chương 21 Chương 23 VẬT DẪN 23 BÀI HƯỚNG DẪN1: VẬT DẪN TRONG ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 23 Điều kiện cân tĩnh điện 23 2.Tính chất vật dẫn mang điện 23 Hiện tượng điện hưởng 23 BÀI HƯỚNG DẪN 2: TỤ ĐIỆN ĐIỆN DUNG 24 Điện dung vật dẫn cô lập 24 Điện dung tụ điện 25 Các tụ điện thường dùng (phân theo hình dạng) 25 Ghép tụ điện 26 BÀI HƯỚNG DẪN 3: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG 28 Năng lượng tụ điện 28 Năng lượng điện trường 29 Câu hỏi & tập chương 30 Chương 32 ĐIỆN MÔI 32 Hiện tượng phân cực chất điện môi 32 Điện trường tổng hợp chất điện môi 34 Bài đọc thêm: HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN 34 99 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Ứng dụng 35 Chương 36 NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI 36 BÀI HƯỚNG DẪN : DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI 36 Định nghĩa 36 Bản chất hạt chuyển dời có hướng 36 Các đaị lượng đặc trưng dòng điện 36 Định luật Ohm 37 Cơng cơng suất dịng điện 38 Suất điện động nguồn điện 38 BÀI HƯỚNG DẪN 2: CÁC ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF 39 Mạch phân nhánh 39 Định luật Kirchoff 40 Câu hỏi tập chương 41 Chương 43 TỪ TRƯỜNG 43 BÀI HƯỚNG DẪN 1: TƯƠNG TÁC TỪ ĐỊNH LUẬT AMPERE 43 Khái niệm tương tác từ 43 Định luật Ampe 43 BÀI HƯỚNG DẪN 44 VÉCTƠ CẢM ƯNG TỪ VÀ VÉCTƠ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG 44 Véctơ cảm ứng từ 44 Nguyên lý chồng chất từ trường 44 Vectơ cường độ từ trường 45 BÀI HƯỚNG DẪN 48 TỪ THƠNG-ĐỊNH LÍ O-G ĐỐI VỚI TỪTRƯỜNG 48 ĐỊNH LÍ AMPERE VỀ DỊNG ĐIỆN TỒN PHẦN 48 Đường cảm ứng từ (Đường sức từ trường) 48 Từ thông 48 3.Tính chất xốy từ trường 49 Định lý O-G 49 Định luật Ampere dịng điện tồn phần 49 BÀI HƯỚNG DẪN 4: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN PHÂN TỬ DÒNG ĐIỆN 51 Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện 51 Tác dụng từ trường lên hạt mang điện chuyển động (lực Lorentz) 51 Tác dụng tương hỗ hai dịng điện thẳng dài vơ hạn đặt song song 52 Tác dụng từ trường lên mạch kín 52 BÀI ĐỌC THÊM: SỰ TỪ HOÁ 54 Khái niệm 54 Vectơ từ hóa 54 Cường độ từ trường chất từ môi 55 Câu hỏi trắc nghiệm chương 55 Chương 57 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ, HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM 57 BÀI HƯỚNG DẪN 57 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 57 CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 57 Thí nghiệm Faraday 57 Định luật Lenz 57 Định luật tượng cảm ứng điện từ 57 100 Tài liệu giảng dạy Môn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Cách tạo dòng điện xoay chiều 58 Dòng điện Fucô 59 BÀI HƯỚNG DẪN 2: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM VÀ HIỆN TƯỢNG HỔ CẢM 60 Hiện tượng tự cảm 60 Hiện tượng hổ cảm 61 Biến điện 61 BÀI HƯỚNG DẪN 3: NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG 62 Năng lượng từ trường ống dây 62 Năng lượng từ trường 64 Câu hỏi trắc nghiệm chương 64 Chương 66 MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN & TỪ 66 BÀI HƯỚNG DẪN 66 CÁC LUẬN ĐIỂM CỦA MAXELL - HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXELL 66 Luận điểm thứ nhất: Điện trường xốy - Phương trình Maxell - Faraday 66 Luận điểm thứ hai Maxell - dịng điện dịch - phương trình Maxell - Ampere 67 BÀI HƯỚNG DẪN 2: HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL 68 Hệ phương trình Maxwell thứ 69 Hệ phương trình Maxwell thứ hai 69 BÀI HƯỚNG DẪN 3: SÓNG ĐIỆN TỪ 70 Sự hình thành sóng điện từ 70 2.Phương trình sóng điện từ 70 Các tính chất 71 Thang sóng điện từ 72 Câu hỏi trắc nghiệm chương 72 Chương 74 BẢN CHẤT SÓNG, HẠT CỦA ÁNH SÁNG, 74 HIỆN TƯỢNG GIAO THOA, NHIỄU XẠ 74 BÀI HƯỚNG DẪN : MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 74 Sóng 74 Bức xạ 74 Ánh sáng 75 Định lý Malus quang lộ 76 Hàm sóng ánh sáng 77 Cường độ sáng 77 BÀI HƯỚNG DẪN 2: HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 78 Hiện tượng giao thoa ánh sáng 78 Khảo sát tượng giao thoa 79 Giao thoa với ánh sáng trắng 80 Giao thoa gây mỏng 81 BÀI HƯỚNG DẪN 3: ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG GIAO THOA 84 Kiểm tra mặt kính phẳng lồi 84 Khử phản xạ mặt kính 84 Đo chiết suất chất (dùng giao thoa kế Rayleigh) 85 Đo chiều dài (dùng giao thoa kế Micheson) 85 BÀI HƯỚNG DẪN 4: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 85 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 85 Nhiễu xạ sóng cầu 86 Nhiễu xạ qua lỗ tròn 87 Nhiễu xạ qua khe hẹp (nhiễu xạ Fraunhofer) 88 101 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Cách tử nhiễu xạ 90 Bài đọc thêm 91 Phương pháp Nhiễu xạ tia X Máy SIEMEN D5000 91 Câu hỏi trắc nghiệm chương 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 102 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) ... Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Chương VẬT DẪN BÀI HƯỚNG DẪN1: VẬT DẪN TRONG ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN Mục tiêu: Kiến thức: Hiểu biết khái niệm vật dẫn, điều kiện cân tĩnh điện vật. .. điện trường, người ta cịn dùng đại lượng vật lý khác, khơng phụ thuộc vào tính chất môi trường gọi véctơ cảm ứng điện D 10 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) Trong trường... hưởng đến phân bố điện tích vật dẫn xét Khi ta tích điện cho vật dẫn lập điện tích Q vật dẫn tỉ lệ với điện nó: Q CV , 24 Tài liệu giảng dạy Mơn Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) C : hệ số tỉ