Đang tải... (xem toàn văn)
- Mỗi phôton có tần số f ứng với 1 sóng ánh sáng có bước sóng ứng với 1 vạch quang phổ phát xạ - Ngược lại : Khi nguyên tử hidrô đang ở mức năng lượng thấp mà nằm trong vùng ánh sáng[r]
(1)CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ Bài DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I Dao động cơ:
1 Thế dao động :
Chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt, gọi vị trí cân 2 Dao động tuần hoàn :
Sau khoảng thời gian gọi chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ II Phương trình dao động điều hòa :
1 Định nghĩa : Dao động điều hịa dao động li độ vật hàm cosin ( hay sin) thời gian
2 Phương trình : x = Acos( t + ) A; số dương A biên độ dao động (cm) tần sớ góc(rad/s)
( t + ) pha dao động thời điểm t (rad) là pha ban đầu t = (rad)
III Chu kỳ, tần số tần số góc dao động điều hòa : 1 Chu kỳ, tần số :
- Chu kỳ T : Khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần – đơn vị giây (s) - Tần số f : Số dao động toàn phần thực giây – đơn vị Héc (Hz) 2 Tần số góc: f
T
VI Vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa : 1 Vận tốc : v = x’ = -Asin(t + )
Ở vị trí biên : x = ± A v =
Ở vị trí cân : x = vmax = A Liên hệ v x :
2 2 v A
x
2 Gia tốc : a = v’ = x”= -2Acos(t + ) Ở vị trí biên : a 2A
max
Ở vị trí cân a =
Liên hệ : a = - 2x Liên hệ a v : 1 2
2
2
A
v A
a V Đồ thị dao động điều hòa :
Đồ thị biểu diễn phụ thuộc x vào t đường hình sin
-Bài CON LẮC LỊ XO I Con lắc lị xo :
Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lị xo độ cứng k, khới lượng lị xo khơng đáng kể II Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động lực học :
1 Lực tác dụng : F = - kx
2 Định luật II Niutơn : x m
k a
3 Tần sớ góc chu kỳ :
m k
g l k
m
T 2 2 0
k g m l0
: Độ biến dạng lò xo
VTCB
4 Lực kéo : Tỉ lệ với li độ F = - kx
III Khảo sát dao động lắc lò xo mặt lượng : 1 Động :
đ 2mv
1
W =1
2 m
2A2.sin2(ωt + φ). 2 Thế :
2 t
W kx = 1 2m
2A2.cos2(ωt + φ).
3 Cơ : W Wđ Wt Wđmax Wt max kA2 m 2A2 const
2
1
(2)o Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động o Cơ lắc bảo toàn nếu bỏ qua masát
Bài CON LẮC ĐƠN
I Thế lắc đơn: Gồm vật nhỏ khối lượng m, treo đầu sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể
II Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học : - Lực thành phần P
t lực kéo : Pt = - mgsin - Nếu góc nhỏ ( < 100 ) :
l s mg mg
Pt
Khi dao động nhỏ, lắc đơn dao động điều hòa Phương trình s = s0cos(t + ) - Chu kỳ: T2 gl
III Khảo sát dao động lắc đơn mặt lượng :
1 Động năng:
đ mv
2
W Thế : Wt = mgl(1 – cos) 3 Cơ năng: mv mgl(1 cos )
2
W
IV Ứng dụng: Đo gia tốc rơi tự do
-Bài DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I Dao động tắt dần:
1 Thế dao động tắt dần: Biên độ dao động giảm dần theo thời gian. 2 Giải thích: Do lực cản khơng khí
3 Ứng dụng: Thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc.
II Dao động trì : Giữ biên độ dao động lắc không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao động riêng cách cung cấp cho hệ phần lượng phần lượng tiêu hao masát sau chu kỳ
III Dao động cưỡng :
1 Thế dao động cưỡng : Giữ biên độ dao động lắc không đổi cách tác dụng vào hệ ngoại lực cưỡng tuần hoàn
2 Đặc điểm :
- Tần số dao động hệ tần số lực cưỡng bức.
- Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc biên độ lực cưỡng độ chênh lệch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động
IV Hiện tượng cộng hưởng :
1 Định nghĩa : Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f của lực cưỡng tiến đến tần số riêng f0 hệ dao động gọi tượng cộng hưởng
2 Tầm quan trọng tượng cộng hưởng : Hiện tượng cộng hưởng khơng có hại mà cịn có lợi (Điều kiện xảy tượng cộng hưởng: f = f0 ↔ T = T0 ↔ ω = ω0)
-Bài TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN
I Véctơ quay : Một dao động điều hịa có phương trình x = Acos(t + ) biểu diễn véctơ quay có đặc điểm sau : + Có gớc gớc tọa độ trục Ox
+ Có độ dài biên độ dao động, OM = A + Hợp với trục Ox góc pha ban đầu
II Phương pháp giản đồ Fre – nen :Dao động tổng hợp dao động điều hòa phương, tần sớ dao động điều hịa phương, tần sớ với dao động
Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp xác định : )
cos( A A A A
A 1 2 2 1
2 2
2 1
2 1
cos A cos A
sin A sin A tan
Ảnh hưởng độ lệch pha :
(3)- Nếu dao động thành phần ngược pha : = (2k + 1) Biên độ dao động tổng hợp cực tiểu :
2
1 A
A A
CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Bài SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
I Sóng : 1 Sóng : Dao động lan truyền mơi trường
2 Sóng ngang : Phương dao động vng góc với phương truyền sóng sóng ngang truyền chất rắn bề mặt chất lỏng
3 Sóng dọc : Phương dao động trùng với phương truyền sóng sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng chất rắn II Các đặc trưng sóng hình sin :
a Biên độ sóng : Biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua. b Chu kỳ sóng : Chu kỳ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua. c Tốc độ truyền sóng : Tớc độ lan truyền dao động mơi trường.
d Bước sóng : Qng đường mà sóng truyền chu kỳ :
f v vT
Hai phần tử cách bước sóng dao động pha
e Năng lượng sóng : Năng lượng dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua. III Phương trình sóng : Phương trình sóng gớc tọa độ : u0 = Acost
Phương trình sóng M cách gớc tọa độ x : x) T
t cos( A uM
Phương trình sóng hàm t̀n hồn thời gian khơng gian Bài GIAO THOA SÓNG
I Hiện tượng giao thoa hai sóng mặt nước :
1 Định nghĩa : Hiện tượng sóng gặp tạo nên gợn sóng ổn định.
2 Giải thích : - Những điểm đứng yên : sóng gặp ngược pha, triệt tiêu.
- Những điểm dao động mạnh : sóng gặp pha, tăng cường. II Cực đại cực tiểu :
1 Dao động điểm vùng giao thoa :
2Acos (d d )
A
M
2 Vị trí cực đại cực tiểu giao thoa :
a Vị trí cực đại giao thoa : d2 – d1 = k
Những điểm dao động có biên độ cực đại điểm mà hiệu đường sóng từ nguồn truyền tới sớ ngun lần bước sóng
b Vị trí cực tiểu giao thoa : ) k ( d
d2 1
Những điểm dao động có biên độ triệt tiêu điểm mà hiệu đường sóng từ nguồn truyền tới sớ nguyên lần bước sóng
III Điều kiện giao thoa Sóng kết hợp :
Điều kiện để có giao thoa : nguồn sóng nguồn kết hợp o Dao động phương, chu kỳ
o Có hiệu sớ pha khơng đổi theo thời gian
Hiện tượng giao thoa tượng đặc trưng sóng Bài SĨNG DỪNG I Sự phản xạ sóng :
- Khi phản xạ vật cản cớ định, sóng phản xạ ln ln ngược pha với sóng tới điểm phản xạ - Khi phản xạ vật cản tự do, sóng phản xạ ln ln pha với sóng tới điểm phản xạ II Sóng dừng :
1 Định nghĩa : Sóng truyền sợi dây trường hợp xuất nút bụng. Khoảng cách nút liên tiếp bụng liên tiếp bước sóng 2 Sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định :
2 k
(4)Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có hai đầu cớ định chiều dài sợi dây phải số nguyên lần bước sóng
3 Sóng dừng sợi dây có đầu cố định, đầu tự :
4 ) k (
l
Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có đầu cớ định, đầu tự chiều dài sợi dây phải số lẻ lần bước sóng
Bài 10 ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM I Âm Nguồn âm :
1 Âm : Sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn 2 Nguồn âm : Một vật dao động phát âm nguồn âm. 3 Âm nghe được, hạ âm, siêu âm :
- Âm nghe tần số từ : 16Hz đến 20.000Hz - Hạ âm : Tần số < 16Hz
- Siêu âm : Tần số > 20.000Hz 4 Sự truyền âm :
a Môi trường truyền âm : Âm truyền qua chất răn, lỏng khí
b Tốc độ truyền âm : Tốc độ truyền âm chất lỏng lớn chất khí nhỏ chất rắn
II Những đặc trưng vật lý âm :
1 Tần số âm : Đặc trưng vật lý quan trọng âm 2 Cường độ âm mức cường độ âm :
a Cường độ âm I : Đại lượng đo lượng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích vng góc với phương truyền âm đơn vị thời gian Đơn vị W/m2
b Mức cường độ âm :
0
I I lg 10 ) dB (
L Âm chuẩn có f = 1000Hz I0 = 10-12W/m2 3 Âm họa âm :
- Khi nhạc cụ phát âm có tần sớ f0 ( âm ) đồng thời phát âm có tần sớ 2f0, 3f0, 4f0…( họa âm) tập hợp họa âm tạo thành phổ nhạc âm
- Tổng hợp đồ thị dao động tất họa âm ta có đồ thị dao động nhạc âm đặc trưng vật lý âm
Bài 11 ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM I Độ cao : Đặc trưng sinh lí âm gắn liền với tần sớ.
Tần số lớn : Âm cao Tần số nhỏ : Âm trầm
II Độ to : Đặc trưng sinh lí âm gắn liền với mức cường độ âm.Cường độ lớn : Nghe to III Âm sắc : Đặc trưng sinh lí âm giúp ta phân biệt âm nguồn âm khác phát ra.
Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm
CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Khái niệm dòng điện xoay chiều :
Dòng điện có cường độ biến thiên t̀n hồn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cosin
) t cos( I
i
II Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều :
Từ thông qua cuộn dây : = NBScost 0cost
Suất điện động cảm ứng : e = NBSsint = E0sint
dòng điện xoay chiều : iI0cos(t)
III Giá trị hiệu dụng :
Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dịng điện khơng đổi cho qua điện trở R, cơng suất tiêu thụ R dịng điện khơng đổi cơng suất trung bình tiêu thụ R dịng điện xoay chiều nói :
2 I
I
Tương tự :
2 E
E
2 U
U
(5)Bài 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I Mạch điện có R :
Cho u = U0cost i = I0cost Với :
R U
I
0 HĐT tức thời đầu R pha với CĐDĐ II Mạch điện có C :
Cho u = U0cost
)
2 t cos( I
i 0 Với : C 0 C Z U I C 1 Z
HĐT tức thời đầu C chậm pha
2
so với CĐDĐ
III Mạch điện có L : Cho u = U0cost
)
2 t cos( I
i 0 Với :
L 0 L Z U I L Z
HĐT tức thời đầu L lệch pha
2
so với CĐDĐ
Bài 14 MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP I Mạch có R,L,C mắc nối tiếp :
- Tổng trở : C L
2 (Z Z )
R
Z
- Định luật Ohm :
Z U
I
0 - Độ lệch pha :
R Z Z tan L C
Liên hệ u i :
) t cos( U u t cos I i ) t cos( I i t cos U u 0 0
II Cộng hưởng điện :
Khi ZL = ZC LC2 =
+ Dịng điện pha với hiệu điện thế : = + Cường độ dịng điện hiệu dụng có giá trị cực đại :
R U Imax
Bài 15 CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CƠNG SUẤT I Cơng suất mạch điện xoay chiều :
Công suất thức thời : P = ui Cơng suất trung bình : P = UIcos Điện tieu thụ : W = Pt
II Hệ số công suất :
Hệ số công suất : Cos =
Z R
( cos 1) Ý nghĩa :
2 2
2 hp cos U P rI P cos U P I
Nếu Cos nhỏ hao phí đường dây lớn Cơng thức khác tính cơng suất : P = RI2
R
C
L
L
(6)Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA MÁY BIẾN ÁP I Bài toán truyền tải điện xa :
Công suất máy phát : Pphát = Uphát.I Cơng suất hao phí : Phaophí = rI2 =
phát phát
U rP
Giảm hao phí có cách: - Giảm r: cách tớn chi phí
- Tăng U: Bằng cách dùng máy biến thế, cách có hiệu II Máy biến áp :
1 Định nghĩa: Thiết bị có khả biến đổi điện áp xoay chiều
2 Cấu tạo :Gồm khung sắt non có pha silíc (Lõi biến áp) cuộn dây dẫn quấn cạnh của khung.Cuộn dây nối với nguồn điện gọi cuộn sơ cấp.Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp
3 Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây biến thiên từ thông cuộn thứ cấp làm phát sinh dòng điện xoay chiều
4 Cơng thức: N1, U1, I1 sớ vịng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp
N2, U2, I2 sớ vịng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp
2 1
N N I I U U
5 Ứng dụng: Truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện … Bài 17 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I Máy phát điện xoay chiều pha:
- Phần cảm: Là nam châm tạo từ thông biến thiên cách quay quanh trục – Gọi rôto - Phần ứng: Gồm cuộn dây giống cố định vịng trịn
Tần sớ dịng điện xoay chiều : f = pn Trong : p sớ cặp cực, n sớ vịng /giây II Máy phát điện xoay chiều pha:
1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động:
Máy phát điện xoay chiều ba pha máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sớ, biên độ lệch pha 2/3
Cấu tạo:
- Gồm cuộn dây hình trụ giớng gắn cớ định vòng tròn lệch 1200 - Một nam châm quay quanh tâm O đường trịn với tớc độ góc khơng đổi
Ngun tắc: Khi nam châm quay từ thông qua cuộn dây biến thiên lệch pha 2/3 làm xuất suất điện động xoay chiều tần số, biên độ, lệch pha 2/3
2 Cách mắc mạch ba pha: Mắc hình hình tam giác Cơng thức : Udây 3Upha
3 Ưu điểm:
- Tiết kiệm dây dẫn - Cung cấp điện cho động pha Bài 18 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
I Nguyên tắc hoạt động: Khung dây dẫn đặt từ trường quay quay theo từ trường với tớc độ nhỏ
II Động không đồng ba pha:
Stato: gồm cuộn dây giớng đặt lệch 1200 vịng trịn Rơto: Khung dây dẫn quay tác dụng từ trường
CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ. Bài 20 MẠCH DAO ĐỘNG
I Mạch dao động:
Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nới tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín II Dao động điện từ tự mạch dao động:
1 Biến thiên điện tích dịng điện:
t cos q
q 0 (Chọn t = cho = 0) )
2 t cos( I
i 0 Với
LC
1
(7)Dòng điện qua L biến thiên điều hòa sớm pha điện tích tụ điện C góc
2
2 Chu kỳ tầ số riêng mạch dao động: T2 LC
LC
1 f
III Năng lượng điện từ : Tổng lượng điện trường tụ điện lượng tử trường cuộn cảm gọi lượng điện từ
const U
Q C Q CU
LI Li
Cu W
W
W đ t 0
2
0
0
2
2
1
1
1
1
1
Bài 21 ĐIỆN TỪ TRƯỜNG I Mối quan hệ điện trường từ trường :
- Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trừơng xoáy - Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất từ trừơng xốy II Điện từ trường:
Điện trường biến thiên từ trường biến thiên liên quan mật thiết với hai thành phần trường thống gọi điện từ trường
Bài 22 SÓNG ĐIỆN TỪ I Sóng điện từ:
1 Định nghĩa: Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không gian 2 Đặc điểm sóng điện từ:
- Sóng điện từ lan truyền chân không Tốc độ c = 3.108 m/s - Sóng điện từ sóng ngang
- Dao động điện trường từ trường điểm ln đồng pha - Sóng điện từ phản xạ khúc xạ ánh sáng
- Sóng điện từ mang lượng
- Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng thơng tin vơ tún gọi sóng vơ tún. II Sự truyền sóng vơ tuyến khí quyển:
Các phân tử khơng khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn Sóng ngắn phản xạ tớt tầng điện li
III Bước sóng sóng điện từ: (3.108) LC
Bài 23 NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SĨNG VƠ TUYẾN I Ngun tắc chung:
1 Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thơng tin gọi sóng mang Phải biến điệu sóng mang: “Trộn” sóng âm tần với sóng mang Ở nơi thu phải tách sóng âm tần khỏi sóng mang
4 Kh́ch đại tín hiệu thu II Sơ đồ khối máy phát thanh:
Micrô, phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại ăng ten III Sơ đồ khối máy thu thanh:
Anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần loa
CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG Bài 24.TÁN SẮC ÁNH SÁNG I Sự tán sắc ánh sáng
1 Thí nghiệm:
Cho chùm sáng mặt trời qua lăng kính thủy tinh, chùm sáng sau qua lăng kính bị lệch phía đáy, đồng thời bị trải thành dãy màu liên tục có màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím(tia đỏ bị lệch nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất)
(8)3 Ánh sáng trắng: tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
Bài 25 SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG
I Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: Hiện tượng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản gọi tượng nhiễu xạ ánh sáng
II Hiện tượng giao thoa ánh sáng:
TN Y-âng chứng tỏ hai chùm ánh sáng giao thoa với nhau, nghĩa ánh sáng có tính chất sóng
III Hình ảnh giao thoa ánh sáng:
Với ánh sáng đơn sắc: hệ vân gồm vân sáng(vạch sáng) vân tối(vạch tối) nằm xen kẽ cách đặn, vân trung tâm vân sáng
Với ánh sáng trắng: Chính vạch sáng trắng Hai bên vân trắng trung tâm có dải màu giớng cầu vồng: tím trong, đỏ ngồi
IV Vị trí vân: Gọi: a k/c hai nguồn kết hợp D: k/c từ hai nguồn đến : bước sóng ánh sáng
Vị trí vân sáng màn: S k Dk 0, 1, 2, a
k = : VS trung tâm; k = : VS bậc nhất; k = : VS bậc hai; …………2 Vị trí vân tối màn: 0, 1, 2,
2 t
D
k k
a
1 ;
k : VT thứ nhất; k = 1; -2 : VT thứ hai ; k = 2; -3 : VT thứ ba; ………
Khoảng vân (i): Là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp Công thức: i D a V Bước sóng ánh sáng màu sắc:
- Bước sóng ánh sáng: ánh sáng đơn sắc, có bước sóng tần sớ chân khơng hồn tồn xác định
- Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 380nm đến 760nm
- Vì chiết suất mơi trường śt phụ thuộc vào tần sớ (và bước sóng ánh sáng) Ánh sáng có tần sớ nhỏ (bước sóng dài) chiết suất mơi trường bé
V Điều kiện nguồn kết hợp tượng giao thoa: - Hai nguồn phải phát ánh sáng có bước sóng
- Hiệu số pha dao động nguồn phải không đổi theo thời gian Bài 26 CÁC LOẠI QUANG PHỔ I Máy quang phổ:
Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành thành phần đơn sắc Máy quang phổ gồm có hận chính:
+ Ống chuẩn trực: để tạo chùm tia song song + Hệ tán sắc: để tán sắc ánh sáng
+ Buồng tối: để thu ảnh quang phổ II Quang phổ phát xạ:
Quang phổ phát xạ chất quang phổ ánh sáng chất phát nung nóng đến nhiệt độ cao
Quang phổ phát xạ chia làm hai loại quang phổ liên tục quang phổ vạch.
Quang phổ liên tục chất rắn, chất lỏng chất khí có áp suất lớn, phát bị nung nóng Quang phổ liên tục gồm dãy có màu thay đổi cách liên tục
Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng phụ thuộc nhiệt độ
Quang phổ vạch chất áp suất thấp phát ra, bị kích động nhiệt hay điện Quang phổ vạch chứa vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách khoảng tối
Quang phổ vạch ngun tớ đặc trưng cho ngun tớ III Quang phổ hấp thụ:
(9)Quang phổ hấp thụ chất khí chứa vạch hấp thụ đặc trưng cho chất khí
Mợt ngun tớ hóa học có thể phát xạ vạch phổ nào thì cũng có thể hấp thụ lại chính vạch phổ đó. Bài 27 TIA HỒNG NGOẠI VÀ TIA TỬ NGOẠI
I Phát tia hồng ngoại tử ngoại:
Ở quang phổ nhìn thấy được, đầu đỏ tím, cịn có xạ mà mắt khơng nhìn thấy, phát nhờ mối hàn cặp nhiệt điện bột huỳnh quang
II Bản chất tính chất chung:
Tia hồng ngoại tia tử ngoại có chất với ánh sáng
Tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, gây giao thoa, nhiễu xạ III Tia hồng ngoại:
Là xạ không nhìn thấy được, có chất sóng điện từ ngồi vùng màu đỏ Vật có nhiệt độ cao mơi trường xung quanh phát tia hồng ngoại Nguồn hồng ngoại thơng dụng bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điớt hồng ngoại
Tia hồng ngoại có tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học Được ứng dụng để sưởi ấm, sấy khô, làm phận điều khiển từ xa…
IV Tia tử ngoại
Là xạ khơng nhìn thấy được, có chất sóng điện từ ngồi vùng màu tím Vật có nhiệt độ cao 2000 C0 phát tia tử ngoại.
Tia tử ngoại có tác dụng lên kính ảnh, kích thích phát quang sớ chất, làm ion hóa chất khí, gây tượng quang điện, có tác dụng sinh lí
Được ứng dụng : tiệt trùng thực phẩm, dụng cụ y tế, chữa bệch còi xương Bài 28 TIA X
I Nguồn phát tia X: Mỗi chùm tia catôt, tức chùm electron có lượng lớn, đập vào vật rắn có nguyên tử lượng lớn khó nóng chảy vật phát tia X
II Cách tạo tia X:
Ống Culítgiơ: Ống thủy tinh chân khơng, dây nung, anớt, catớt - Dây nung : nguồn phát electron
- Catốt K: Kim loại có hình chỏm cầu
- Anớt: Kim loại có nguyên tử lượng lớn, chịu nhiệt cao Hiệu điện thế U
AK = vài chục ngàn vơn III Bản chất tính chất tia X:
Tia X có chất sóng điện từ, có bước sóng vào khoảng từ 10 m11 đến 10 m8 .
Tia X có khả đâm xuyên: Xuyên qua nhôm vài cm, khơng qua chì vài mm Tia X cứng tia X có bước sóng ngắn, tức có tần sớ cao, tia X mềm có bước sóng dài
Tia X làm đen kính ảnh
Tia X làm phát quang số chất
Tia X làm Ion hóa khơng khí(ngun tắc đo liều lượng tia X) Tia X tác dụng sinh lí
Cơng dụng : Chuẩn đốn chữa sớ bệnh y học(ung thư nơng), tìm khuyết tật vật đúc, kiểm tra hành lí, nghiên cứu cấu trúc vật rắn
IV Thang sóng điện từ:
Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X tia gamma có chất sóng điện từ, khác tần số (hay) bước són nên có tính chất, tác dụng khác nguồn phát, cách thu chúng khác
CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Bài 30 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN.THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I Định nghĩa tượng quang điện
Hiện tượng ánh sáng làm bật electron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện(ngoài) II Định luật giới hạn quang điện
(10)III Công thức Anhstanh tượng quang điện : max
2
mv A
hf
với A cơng electron khỏi kim loại, v0max vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện IV Hiệu điện hãm: là hiệu điện âm cần đặt vào giữa Anốt và Katốt để làm triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện:
max
2
.U mv
e h
V Thuyết lượng tử ánh sáng:
Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf ,trong : f tần sớ ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra, h là số
Lượng tử lượng: hf
c h.
Với: h = 6,625.1034(J.s): gọi số Plăng. Thuyết lượng tử ánh sáng
Ánh sáng tạo hạt gọi phơtơn Với ánh sáng có tần số f, phôtôn giống Mỗi phô tôn mang lượng hf Phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng. Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phơtơn Chỉ có phơtơn trạng thái chuyển động, khơng có phơtơn trạng thái đứng n
VI Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng:
Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt Bài 31 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG
Chất quang dẫn: Chất dẫn điện không bị chiếu sáng trở thành dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp
Hiện tượng quang điệnn trong:Hiện tượng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết chúng trở thành êlectron dẫn đồng thời giải phóng lổ trớng tự gọi tượng quang điện
Giới hạn quang dẫn vùng bước sóng dài giới hạn quang điện vì lượng kích hoạt các êlêctrôn liên kết để chúng trở thành các êlêctrôn dẫn nhỏ công thoát để bứt các êlêctrôn khỏi kim loại.
Pin quang điện: Là nguồn điện chạy lượng ánh sáng, biến đổi trực tiếp quang thành điện năng, Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn
Bài 32 HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG
Hiện tượng quang – phát quang: Là hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác
Huỳnh quang lân quang:
- Sự huỳnh quang: Ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau tắt ánh sáng kích thích.
- Sự lân quang: Ánh sáng phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt ánh sáng kích thích. 3 Đặc điểm ánh sáng huỳnh quang: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng ánh sáng kích thích
Bài 33 MẪU NGUYÊN TỬ BO 2 Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-rơ-pho.
- Ở tâm ngun tử có hạt nhân mang điện tích dương
- Xung quanh hạt nhân có êlêctrơn chuyển động quỹ đạo trịn elip - Khới lượng nguyên tử hầu tập chung hạt nhân
- Độ lớn điện tích dương hạt nhân tổng điện tích âm êlêctrơn Ngun tử trạng thái trung hồ điện
Bế tắc mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-rơ-pho: không giải thích sự bền vững hạt nhân nguyên tử và sự hình thành quang phổ vạch.
Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mơ hình hành tinh ngun tử hai tiên đề Bo Hai tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử:
Tiên đề trạng thái dừng : Nguyên tử tồn sớ trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng, trạng thái dừng ngun tử BO khơng xạ
(11)Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử
Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng (En) sang trạng thái dừng có lượng thấp hơn(Em) phát phơtơncó lượng hiệu En-Em: n m
nm
nm E E
c h
hf
Ngược lại, nếu nguyên tử trạng thái dừng có lượng Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hiệu En-Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao hơnEn
3 Quang phổ phát xạ hấp thụ hidrô:
- Khi electron chuyển từ mức lượng cao xuống mức lượng thấp phát phơtơn có lượng hf = Ecao - Ethấp
- Mỗi phôton có tần sớ f ứng với sóng ánh sáng có bước sóng ứng với vạch quang phổ phát xạ - Ngược lại : Khi nguyên tử hidrô mức lượng thấp mà nằm vùng ánh sáng trắng hấp thụ phơtơn làm quang phổ liên tục xuất vạch tối
Bài 34 SƠ LƯỢC VỀ LAZE
Laze nguồn sáng phát chùm sáng có cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng
Tia laze có đặc điểm: Tính đơn sắc cao, tính định hướng, tính kết hợp cao cường độ lớn. Hiện tượng phát xạ cảm ứng.
Nếu nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phơtơn có lượng hf , bắt gặp phơtơn có lượng' hf, bay lướt qua nó, lập tứcngun tử phát phơtơn , phơtơn có lượng bay phương với phơtơn', ngồi ra, sóng điện từ ứng với phơtơn hồn tồn pha với dao động mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động sóng điện từ ứng với phôtôn '
3 Cấu tạo laze: loại laze: Laze khí, laze rắn, laze bán dẫn
Laze rubi: Gồm rubi hình trụ hai mặt mài nhẵn, mặt mạ bạc mặt mạ lớp mỏng cho 50% cường độ sáng truyền qua Ánh sáng đỏ rubi phát màu laze
4 Ứng dụng laze:
o Trong y học: Làm dao mổ, chữa sớ bệnh ngồi da
o Trong thông tin liên lạc : Vô tuyến định vị, truyền tin cáp quang o Trong công nghiệp: Khoan, cắt kim loại, compôzit
o Trong trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường
CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Bài 35 TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN Cấu tạo hạt nhân:
Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt proton (mp = 1,00728u; qp = + e) nơtron(mp = 1,00866u; khơng mang điện tích) , gọi chung nuclon
Kí hiệu hạt nhân nguyên tớ hóa học X: ZAX
Z: nguyên tử số (số thứ tự bảng hệ thớng t̀n hồn sớ proton hạt nhân số electron vỏ nguyên tử)
A: Số khối tổng số nuclon N = A - Z : Số nơtron Đồng vị: hạt nhân có sớ prơton Z, khác số nơtron.
Khối lượng hạt nhân : Khối lượng hạt nhân lớn so với khới lựơng êlectron, khới lượng ngun tử gần tập trung toàn hạt nhân
Khới lượng hạt nhân tính đơn vị u : 1u = 1,66055.1027 kg = 931,5 MeV/c2 Hệ thức Anh-xtanh : E = mc2
Bài 36 NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Lực hạt nhân : Lực tương tác nuclon gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân.
(12)Khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân X là: m0 = Zmp + (A – Z)mn Khối lượng hạt nhân : mX
Khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclon tạo thành hạt nhân Độ hụt khới: m = Zmp + ( A – Z )mn - mX
Năng lượng liên kết : Năng lượng liên kết hạt nhân tính tích sớ độ hụt khối hạt nhân với thừa số c2: .
lk
W m c
Năng lượng kiên kết riêng: lượng liên kết tính cho nuclon: Wlk A
Mức độ bền vững hạt nhân tùy thuộc vào lượng kiên kết riêng, Năng lượng kiên kết riêng lớn hạt nhân bền vững
Phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân chia làm loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát + Phản ứng hạt nhân kích thích
Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân.
+ Bảo tồn điện tích + Bảo tồn sớ nuclon + Bảo tồn lượng tồn phần + Bảo tồn động lượng Năng lượng phản ứng hạt nhân : W= (mtrước - msau).c20
W > mtrước > msau : Tỏa lượng W < mtrước < msau : Thu lượng Bài 37 PHÓNG XẠ
Hiện tượng phóng xạ: trình phân hủy tự phát hạt nhân khơng bền vững( tự nhiên hay nhân tạo).Quá trình phân hủy kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ địên từ.Hạt nhân tự phân hủy gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành sau phân hủy gọi hạt nhân
B
A tia phóng xạ. Các dạng tia phóng xạ
Phóng xạ : tia dòng hạt nhân
2He Phóng xạ : Tia dịng êlectrơn
1e Phóng xạ : Tia dịng pơzitrơn 0
1e Phóng xạ : Tia sóng điện từ
3 Chu kì bán rã : khoảng thời gian để ½ sớ hạt nhân nguyên tử biến đổi thành hạt nhân khác.
ln2 0.693
T : Hằng sớ phóng xạ(s1)
Định luật phóng xạ : Sớ hạt nhân(khới lượng) phóng xạ giảm theo qui luật hàm sớ mũ N =
t N e
= Nk
0 m = m .et
0 = k
m
N0 , m0 : số hạt nhân khối lượng ban đầu t = N , m : sớ hạt nhân khới lượng cịn lại vào thời điểm t
5 Độ phóng xạ (H) : đại lượng đặc trưng cho tớc độ phóng xạ lượng chất phóng xạ, đo sớ phân rã giây : H = N e t
. . =
t
e H .
0 = k
H
0
Đơn vị : Becơren(Bq) : 1Bq = phân rã/s Curi : 1Ci = 3,7.1010Bq Bài 38 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Phản ứng phân hạch
Là phản ứng hạt nhân nặng vỡthành hai hạt nhân nhẹ hơn(có sớ khới trung bình)
n
1
0 + U 235
92 U 236
92 I
139
53 + Y 94
39 + 3( n
0 ) +
+ Nơtrron chậm nơtron có động 0,01MeV + Mỗi hạt nhân 235U
92 phân rã tỏa lượng khoảng 200MeV
Phản ứng phân hạch tỏa lượng.
(13)Gỉa sử lần phân hạch có k nơtron giải phóng đến kích thích hạt nhân 235U tạo nên những phân hạch Sau n lần phân hạch liên tiếp, sớ nơtron giải phóng kn kích thích kn phân hạch
Khi k1 phản ứng phân hoạch dây chuyền trì
Khới lượng tới thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch trì gọi khối lượng tới hạn Để xảy phản ứng phân hạch khới lượng chất phải lớn khới lượng tới hạn.(đây phản ứng boom nguyên tử)
4 Phản ứng phân hạch có điều khiển.
Khi k = phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì lượng phát không đổi theo thời gian Đây phản ứng phân hạch có điêu khiển thực lò phản ứng hạt nhân
Bài 39 PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
Phản ứng nhiệt hạch : phản ứng hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng
Ví dụ: 12H 21H 23He 01n + 4MeV 12H 31H 42He 01n + 17,6MeV Đặc điểm:
+ Phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng
+ Tính theo phản ứng phản ứng nhiệt hạch toả lượng phản ứng phân hạch, tính theo khới lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch toả lượng nhiều
+ Sản phẩm phản ứng nhiệt hạch ( khơng có tính phóng xạ) Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch xảy ra:
Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ
Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn
Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn
16 14 10 ) 10
(
cm s n
3 Năng lượng nhiệt hạch :
Phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng lớn
Năng lượng nhiệt hạch nguồn gốc lượng hầu hết 4 Ưu điểm lượng nhiệt hạch :
Nguồn nguyên liệu dồi
Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường
CHƯƠNG VIII TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ Bài 40 CÁC HẠT SƠ CẤP
1 Hạt sơ cấp: hạt vi mơ, có kích thước vào cỡ kích thước hạt nhân trở x́ng. 2 Phân loại hạt sơ cấp : Các hạt sơ cấpgồm có loại sau:
Phôtôn
Leptôn : khối lượng từ đến 200me Hađrôn : khối lượng 200me
- Mêzôn , K : nhỏ khối lượng nuclôn - Nuclôn : n, p
- Hipêron : lớn khối lượng nuclôn
3 Tương tác hạt sơ cấp Có loại tương tác sau :
Tương tác điện từ : Tương tác phôtôn hạt mang điện; hạt mang điện Tương tác mạnh : Tương tác hadrôn
Tương tác yếu : Tương tác leptôn
Tương tác hấp dẫn : Tương tác hạt có khới lượng Bài 41 CẤU TẠO VŨ TRỤ
I Hệ mặt trời : Hệ Mặt trời gồm Mặt trời, các hành tinh, tiểu hành tinh, vệ tinh, chổi và thiên thạch Mặt trời đóng vai trị qút định đến hình thành, phát triển chuyển động hệ.
(14)- Khối lượng 333.000 lần khối lượng trái đất - Nhiệt độ bề mặt 6000K
- Công suất phát xạ 3,9.1026W
2 Các hành tinh : - Nhóm trái đất : Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất, Hỏa tinh
- Nhóm mộc tinh : Mộc tinh, Thổ tinh, Hải vương tinh, Thiên vương tinh 3 Các tiểu hành tinh : Là hành tinh có đường kính từ vài kilơmét đến vài trăm kilômét chuyển động quanh mặt trời quỹ đạo bán kính từ 2,2 đvtv đến 3,6 đvtv
4 Sao chổi thiên thạch :
- Sao chổi : Những khới khí đóng băng lẫn đá có đường kính vài kilơmét, chuyển động quanh mặt trời theo quỹ đạo hình elíp
- Thiên thạch : Những tảng đá chuyển động quanh mặt trời Thiên thạch vào khí trái đất, nóng sáng bớc cháy tạo thành băng
II Các thiên hà : 1 Các :
- Sao nóng có nhiệt độ mặt ngồi 50.000K, nguội có nhiệt độ mặt ngồi 3000K - Sao chắt : Bán kính nhỏ bán kinh trái đất hàng trăm đến hàng nghìn lần
- Sao kềnh : Bán kính lớn bán kinh trái đất hàng nghìn lần - Sao đơi : Có khới lượng tương đương, quay quanh khối tâm chung - Punxa : Sao phát sóng vơ tún mạnh
- Lỗ đen : Cấu tạo tư nơtron, khối lượng riêng lớn
- Tinh vân : Đám bụi khổng lồ rọi sáng gần
2 Thiên hà :Hệ thống gồm nhiều loại tinh vân.Tổng số thiên hà hàng trăm tỉ
- Đa sớ thiên hà có dạng hình xoắn ớc, đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng 3 Thiên hà : gọi Ngân Hà, có dạng xoắn ớc phẳng.
Hệ Mặt trời nằm mặt phẳng qua tâm vng góc với trục Ngân Hà cách tâm khoảng cỡ
3 bán kính