ñoäng naêng vaø naêng löôïng nghæ): Toång naêng löôïng toaøn phaàn cuûa caùc haït töông taùc baèng toång naêng löôïng toaøn phaàn cuûa caùc haït saûn phaåm. o Ñònh luaät baûo toaøn [r]
(1)DAO ðỘNG ðIỆN TỪ 1 Mạch dao động LC:
• Mạch dao động mạch điện kín gồm cuộn cảm có độ tự cảm L tụđiện C tích điện
• Nguyên tắc hoạt ñộng mạch LC dựa hiện tượng tự cảm
• ðiện tích tức thời tụñiện:q Q c= os
(
ω ϕt+)
(C)Q0: ðiện tích cực đại tụ điện (điện tích ban đầu nạp cho tụđiện)
• Cường độ dịng điện tức thời mạch:
= = + +
0
' os (A)
2 i q Q cω ω ϕt π
=
0
I Qω
• ðiện áp tức thời hai hai ñầu cuộn dây hay hai ñầu tụ ñiện
π ω ϕ
= = + +
0 os 2 (V)
q
u U c t
c với =
0
Q U
C
3
9 12
3
1 10 = 10 1n = 10 1p = 10
1k = 10 1M 10
m
Hz Hz Hz Hz
µ
− −
− −
=
=
DAO ðỘNG CƠ 1 ðịnh nghĩa dao động điều hịa:
•Dao động chuyển ñộng lặp ñi lặp lại quanh vị trí cân
•Dao động tuần hồn dao động mà trạng thái dao ñộng ñược lặp lại cũ sau khoảng thời gian
•Dao động điều hịa chuyển động có phương trình tn theo quy luật sin hoặc cosin theo thời gian Chú ý: Hình chiếu chuyển động trịn lên trục ñi qua mặt phẳng quỹ ñạo dao động điều hịa
2. Phương trình dao động:
(
)
cos
x
=
A
ω ϕ
t
+
o A: Biên ñộ dao ñộng
- ðộ dời lớn vật so với vị trí cân - Phụ thuộc vào cách kích thích dao động o ω: Tần số góc (rad/s) 2 f
T π
ω= π =
o f: Tần số (Hz): Số dao ñộng giây
o T: Chu kì (s)
- Thời gian thực dao ñộng tuần hoàn - Thời gian ngắn vật lấy lại trạng thái ban ñầu o
(
ω ϕt+)
: Pha dao ñộng, ñặc trưng cho trạng thái dao ñộng thời ñiểm t (2)3 Vận tốc, gia tốc
Vận tốc: v = x’ = - Aωωωωsin(ωωωωt + ϕϕϕϕ)
• vmax = Aω x = (tại VTCB):
Khi vật qua VTCB độ lớn vận tốc cực đại • v = x = ± A (tại vị trí biên):
Khi vật ở vị trí biên, vận tốc bằng không
Gia tốc: a = v’ = x’’ = – ωωωω2Acos(ωωωωt + ϕϕϕϕ) = – ωωωω2x
• amax = ω2A x = ± A (tại vị trí biên): Khi vật ở vị trí biên độ lớn gia tốc cực đại • a = x = (tại VTCB):
Khi vật qua VTCB, gia tốc bằng không
Hệ thức ñộc lập:
2 2 2
2
v v a
A x
ω ω ω
= + = +
• Hiệu suất máy biến thế:
1
H=Ρ 100% Ρ
Nếu H = 100% (máy biến lý tưởng)
1
2
U I N
U = I = N
+ Neáu H≠100% Ρ = Ρ ⇔2 H 1 U I2 2 =H.U I1 1
• Truyền tải điện xa:Cơng suất hao phí đường dây:
2
P
P I.R R
U cos
∆ = =
ϕ
(*)
• Cơng thức (*) cho thấy, để giảm cơng suất hao phí ta tăng
(3)d. Động không đồng pha:
• Thiết bị điện biến điện dòng điện xoay chiều
thành
• Ngun tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện
từ từ trường quay
• Cách tạo từ trường quay: cách:
* Cho nam châm quay
* Tạo dòng xoay chiều pha (hay dùng)
• Tốc độ quay nhỏ hơn tốc độ quay từ trường (quay
khơng đồng bộ)
e. Máy biến – Truyền tải điện
• Thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà khơng
làm thay đổi tần số
• Cấu tạo: phần
+ Một lõi thép gồm nhiều thép kĩ thuật mỏng ghép cách điện để tránh dịng điện Phucơ
+ Hai cuộn dây đồng quấn cách điện quanh lõi thép với
số vòng dây khác Cuộn sơ cấp có N1 vịng dây nối với
mạng điện xoay chiều Cuộn thứ cấp có N2 vịng dây nối với tải
tiêu thụ
• Ngun tắc hoạt động: Cảm ứng điện từ
1
2
U N
U = N
Nếu N1 < N2 : Máy tăng thế; N1 > N2 : Máy hạ
Chú ý:
o Li ñộ, vận tốc, gia tốc biến thiên điều hịa tần số
o Vận tốc nhanh pha li độ góc π o Li ñộ ngược pha với gia tốc
o Vector vận tốc ln chiều chuyển động, vector gia tốc ln hướng về vị trí cân bằng
4 Con lắc lò xo treo thẳng đứng:
• k g
m l
ω = =
∆
• l mg
k ∆ =
• lcb = + ∆l0 l
• l = + ∆ +l0 l x
• lmax = + ∆ +l0 l A
• lmin = + ∆ −l0 l A
• m ax
2
cb
l l
l = +
• m ax
2
l l
A= −
Chú ý: Các cơng thức áp dụng cho lắc lò xo nằm ngang ∆l= 0
O (VTCB) x
ℓo ℓcb
∆ℓ
-A
+A +A
(4)5 Pha ban ñầu – gốc thời gian
• Tìm ϕ: Gốc thời gian (t = 0) lúc vật qua vị trí x = x0 và theo chiều dương v >0 (chiều âm v < 0):
( )
0
os
0; ; ( 0) ?
sin 0
x c
t x x v ϕ A ϕ
ϕ
=
= = > < ⇒ ⇔ =
< >
• Có ϕ => trạng thái ban ñầu (vật ởñâu di chuyển theo chiều nào)
x(t = 0) = x0
v(t = 0) = v0 > (< 0)
6 Thời ñiểm – thời gian:
Gốc thời gian lúc vật qua x0
theo chiều dương (âm)
-A
2
-A
2
-A
2
A
2
A
+A
6 T
6 T 12
T
12 T
T
8 T
8 T
8 T
b. Dòng điện xoay chiều pha:
Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay chiều có tần số, biên độ lệch pha đôi
2
π hay thời gian 1/3 chu kỳ T
Biểu thức suất điện động tương ứng:
e =E cos tω ; e2 E cos0 t
π
= ω −
;
2
e E cos t
3 π
= ω +
Ưùng dụng quan trọng dòng điện xoay chiều ba pha tạo từ trường quay
c. Máy phát điện xoay chiều ba pha:
Cấu tạo:
Máy phát điện xoay chiều pha gồm hai phần: - Phần cảm: Là rôto, thường nam châm điện - Phần ứng: Là stato, gồm cuộn dây giống
quấn quanh lõi sắt đặt lệch 1200 vòng tròn
Cách mắc dòng điện pha:
* Mắc hình sao: Mắc dây gồm dây pha dây trung hoà Ud = Up ; Id = Ip
(5)7 Thay ñổi R, L, C
• Thay đổi R để Pmax:
2 L C max
U
R Z Z P
2R
= − ⇒ =
• Thay ñổi C ñể UC(max):
2+
= L
C
L
R Z
Z
Z
• Thay đổi L để UL(max)
2+
= C
L
C
R Z
Z
Z
• Các trường hợp lại => cộng hưởng
8 Các dụng cụđiện:
a. Máy phát điện xoay chiều pha:
• Nguyên tắc hoạt động:
Dựa tượng cảm ứng điện từ
• Cấu tạo: Gồm phần phần cảm (Phần tạo từ trường)
phần ứng (Phần tạo dịng điện)
• Hoạt động: Máy phát điện xoay chiều pha hoạt
động theo hai cách:
Cách 1: Phần ứng quay (rôto), phần cảm cố định (stato) Cách 2: Phần ứng cố định (stato), phần cảm quay (rơto)
• Để dẫn dịng điện ngồi máy phát điện, ta dùng góp
điện gồm vành khuyên chổi quét • Tần số dòng điện xoay chiều: f np
60
=
p: số cặp cực; n (vòng /phút))
Nhận xét:
o Thời gian ñể vật ñi từ vị trí biên ñến vị trí trung ñiểm T
o Thời gian ñể vật ñi từ vị trí cân ñền vị trí trung điểm 12
T
o Quãng ñường lớn mà vật ñi ñược thời gian T
A o Quãng ñường lớn mà vật ñi ñược thời gian
4 T
A
o Quãng ñường nhỏ mà vật ñi ñược thời gian T
là A
7 Năng lượng dao động điều hịa
• ðộng năng: 2
W os ( )
2
= = +
d mv kA c ω ϕt
• Thế năng: W 2 os (2 )
2
= = +
t kx kA c ω ϕt
• Cơ năng: W W W 2
2
d t kA mω A
= + = =
Nhận xét:
• Khi động tăng giảm, động đạt giá trị cực đại ñạt giá trị cực tiểu ngược lại Cơ khơng đổi theo thời gian • Thế động vật biến thiên điều hồ với tần
số f’ = 2f chu kì T’ =
• Cứ sau khoảng thời gian
4
T thì
động lại năng
(6)8 Lực kéo - lực ñàn hồi Lực kéo về:
Lực kéo ln hướng vị trí cân tỉ lệ với ñộ lớn li ñộ
= k
F k x
Lúc vật qua vị trí cân bằng:
(min)
0
= → k =
x F
Lúc vật vị trí biên:
( ax )
= ± → k m =
x A F kA
Lực ñàn hồi:
Lực ñàn hồi Fdh
lực tác dụng vào vật lò xo bị biến dạng
= ∆ + dh
F k l x
(
)
( ax ) dh m
F = ∆ +k l A
(
)
(min) = ∆ − dh
F k l A ∆ >l A
(min) =0 dh
F ∆ ≤l A
6 Cuộn dây không cảm:
• Tổng trở: Z=
(
R+R0) (
2+ ZL−ZC)
2• Tổng trở cuộn dây: 2
d L
Z = R +Z
• Hiệu ñiện hiệu dụng hai ñầu cuộn dây: Ud =I.Zd
• ðộ lệch pha hiệu điện tức thời hai đầu cuộn dây cường độ dịng ñiện tức thời mạch:
L d
0
Z tan
R
ϕ = ( d
2
π
ϕ ≠ )
• ðộ lệch pha u so với i: L C
Z Z
tan
R R
− ϕ =
+
• Cơng suất tỏa nhiệt cuộn dây:
d d d
P =I R =U I.cosϕ
• Hệ số công suất: d
R R
cos
Z
+ ϕ =
• Cơng suất tỏa nhiệt ñoạn mạch:
(
)
2
R d
P=P + =P I R+R =U.I.cosϕ
• Dấu hiệu nhận biết cuộn dây có R0:
o uMN không lệch pha
2
π
so với dịng điện i
o Ud ≠I.ZL
o Dựa vào hiệu ñiện ñoạn mạch ñiện
A
C L,R0
R
B
(7)4 Công suất – hệ số công suất:
•Cơng suất mạch điện xoay chiều: P=I R2 =UI cosϕ
•Hệ số cơng suất: R 0R
U U R cos
Z U U
ϕ = = =
•Nhiệt lượng tỏa ñiện trở R:
2
Q=Pt=I R.t=UI cos tϕ 5 Cộng hưởng:
Mạch R, L, C nối tiếp xảy cộng hưởng:
• L C
1
Z Z L fL
C fC
= ⇔ ω = ⇔ π =
ω π
• tanϕ = ⇔ ϕ =0 0: u i pha • Cơng suất cực đại:
2 max
U P
R
=
• Hệ số cơng suất lớn nhất: cos R Z
ϕ = ⇔ =
• Tổng trở nhỏ nhất: Zmin = => =R U UR
• Cường độ dịng ñiện ñạt giá trị cực ñại: Imax U R
=
Chú ý:
o
(
1 2)
→ = + → < 1 21
1 1
nt ( , )
nt
C nt C C C C
C C C
o
(
C1 // C2)
→C/ / =C1+C2 →C// >( , )C C1 29 Con lắc đơn:
• Dao động lắc ñơn ñược xem dao ñộng ñiều hòa biên độ góc nhỏ 10o
•
2
= g → =T l → =f g
l g l
ω π
π
• Chu kỳ tần phụ thuộc vào chiều dài dây treo gia tốc trọng trường g (chú ý: lên cao gia tốc g giảm)
• Cơ lắc ñơn: 20
1
W = mglα ; α0là biên độ góc,
tính rad
• A=lα0 x=lα
10 Tổng hợp dao động:
• Biên độ dao động tổng hợp:
2
1
2
os
A
=
A
+
A
+
A A c
∆
ϕ
∆ =
ϕ ϕ ϕ
−
+∆ =ϕ ϕ ϕ2− =1 k2π : Hai dao động thành phần pha
thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại: A = Amax = A1 + A2
+ ∆ =ϕ ϕ ϕ2− = +1 π k2π : Hai dao ñộng thành phần ngược pha dao ñộng tổng hợp có biên độ cực tiểu:
A = Amin = |A1 - A2| Chú ý: Amin ≤ ≤A Amax
• Pha ban đầu: 1 2
1 2
sin sin tan
os os
A A
A c A c
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
+ =
+
(8)11 Dao ñộng tắt dần – cưỡng bức, cộng hưởng :
a. Dao động tắt dần:
• Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
• Nguyên nhân: Do lực cản
• Sự tắt dần dao ñộng có có lợi, có có hại tùy theo mục đích u cầu cụ thể
b. Dao động cưỡng bức:
• Dao ñộng cưỡng dao ñộng vật chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng tuần hoàn
• ðặc điểm :
o Dao ñộng cưỡng dao ñộng ñiều hòa
o Dao động cưỡng ổn định có tần số tần số
của lực cưỡng
o Biên độ dao động cưỡng khơng phụ thuộc vào biên ñộ lực cưỡng bức, mà phụ thuộc vào cả
tần số ngoại lực Khi tần số lực cưỡng gần với tần số riêng biên độ lực cưỡng lớn
c. Cộng hưởng:
o ðiều kiện: Tần số riêng f0 hệ tần số ngoại lực f o ðặc ñiểm:Biên ñộ dao ñộng ñạt giá trị cực ñại
3 ðộ lệch pha ñiện áp dịng điện:
• ðộ lệch pha cuả điện áp so với cường độ dịng điện:
= u − i
ϕ ϕ ϕ với tanϕ =ZL−ZC
R
• ZL > ZC => ϕ >0 : u sớm pha (nhanh pha) i ðoạn mạch có tính cảm kháng
• ZL < ZC =>ϕ <0 : u trễ pha (chậm pha) i ðoạn mạch có tính dung kháng
• ϕ=0 : u pha i Hiện tượng cộng hưởng (xét sau) • Chú ý:
0 0
tanϕ= L− C = L− C
R R
U U U U
U U
• Mạch chỉ có R: uR pha i (
R
u i
ϕ − ϕ = )
• Mạch chỉ có C:
uC chậm pha i góc
2 π
(
C u i
2
π
ϕ − ϕ = − )
• Mạch chỉ có L:
uL nhanh pha i góc
2 π
(
L u i
2
π
ϕ − ϕ = )
• Mạch chỉ có L C: u sớm pha
2 π
so vơi i ZL > ZC
u trễ pha
2 π
(9)DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU
1.
ðại cương dịng điện xoay chiều:
• Ngun tắc tạo dịng điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng ñiện từ (cho khung dây quay từ trường đều)
• Suất điện động xoay chiều: e= − =φ' E c0 os
(
ω ϕt+)
0
E =N B Sω: Suất ñiện ñộng cực ñại
=
φmax B S : Từ thơng cực đại qua vịng dây
• Biểu thức điện áp: u U c= 0 os
(
ω ϕt+ u)
• Biểu thức cường độ dịng ñiện: i=I c0 os
(
ω ϕt+ i)
2 Mạch RLC nối tiếp:
• Cảm kháng: ZL =Lω =2π fL ( )Ω ; L: ñộ tự cảm (H) • Dung kháng: = ( )
2
ω π
= Ω
C
Z
C fC ; C: ðiện dung (F)
• Tổng trở: 2
( )
= + L− C
Z R Z Z
• ðịnh luật Ohm:
0 = ; = = = = =
C MN
R L
L C MN
U U U U U U
I I
Z Z R Z Z Z
• Chú ý: U = UR2+(UL−UC) (V)2
SÓNG CƠ
1 ðại cương sóng cơ
• Sóng những dao động lan truyền mơi trường vật chất theo thời gian
• Sóng ngang: Sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng
• Sóng dọc: Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng
• Chu kì (T), tần số (f) biên ñộ (a) chu kỳ, tần số biên độ dao động
• Khi sóng truyền từ môi trường sang môi trường khác, tần số khơng thay đổi
• Vận tốc truyền sóng v: (vận tốc truyền pha dao động):
o Vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào chất mơi trường truyền sóng
o Vận tốc truyền sóng khác vận tốc dao động phần tử
Bước sóng :
o Qng đường sóng truyền chu kì
o Khoảng cách ngắn giữa điểm phương truyền sóng mà dao ñộng pha
v f
T λ λ
(10)Quá trình truyền sóng:
o Q trình truyền sóng một trình truyền lượng
o Q trình truyền sóng một q trình truyền trạng thái dao ñộng (pha dao ñộng)
o Khi sóng truyền đi, có pha dao động (trạng thái dao động) truyền cịn phần tử vật chất mơi trường dao động chổ
2 ðộ lệch pha – phương trình truyền sóng:
• ðộ lệch pha hai điểm phương truyền sóng cách đoạn d: ϕ 2 dπ
λ
∆ =
• Các trường hợp ñặc biệt:
o Hai ñiểm dao ñộng pha:
d =kλ (cách số ngun lần bước sóng)
o Hai điểm dao ñộng ngược pha:
2
d =k+ λ
(cách số bán nguyên lần λ)
• Phương trình sóng M sóng từ O truyền tới, cách nguồn O đoạn x:
2
cos x
u a ωt π
λ
= −
Chú ý: x λ đơn vị
• Cường độ âm I tại ñiểm ñại lượng ño lượng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phuơng truyền sóng đơn vị thời gian ðơn vị cường ñộ âm W/m2
• Cường ñộ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến nguồn
• Mức Cường độ âm : Mức cường độ âm L ñại lượng ñể so sánh ñộ to âm nghe có cường độ I với độ to âm chuẩn có cường độ I0
0
( )=10 lg I L db
I 1B = 10dB
• Âm hoạ âm : Sóng âm một người hay nhạc cụ phát tổng hợp nhiều sóng âm phát lúc Các sóng có tần số f, 2f, 3f, … Âm có tần số f gọi hoạ âm bản, âm có tần số 2f, 3f, … gọi hoạ âm thứ 2, thứ 3, … Tập hợp hoạ âm tạo thành phổ nhạc âm nói
• ðộ cao âm: Phụ vào tần số âm Âm cao (hoặc thanh) có tần số lớn, âm thấp (hoặc trầm) có tần số nhỏ • ðộ to âm: Gắn liền với ñặc trưng vật lý mức cường độ
âm
(11)• Sợi dây với ñầu nút ñầu bụng (một đầu dao động tự do) chiều dài sợi dây phải số lẻ
4 bước sóng
(
2 1)
4
= −
l n λ
n = (Số nút) = (số bụng)
5 Sóng âm:
• Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn Sóng âm có tần số với nguồn âm
• Cảm giác âm phụ thuộc vào nguồn âm tai người nghe
• Âm nghe có tần số từ 16Hz ñến 20000Hz gây cảm giác âm tai người
• Hạ âm có tần số nhỏ 16Hz, tai người khơng nghe
• Siêu âm có tần số lớn 20000Hz, tai người khơng nghe
được
• Nhạc âm có tần số xác định Tạp âm khơng có tần số xác
định
• Sóng âm truyền tốt chất rắn, ñến chất lỏng sau cùng chất khí Sóng âm khơng truyền chân khơng
• Khi âm truyền từ mơi trường sang mơi trường khác tần số khơng thay ñổi
3 Giao thoa sóng:
• ðiều kiện giao thoa: Hai nguồn thõa điều kiện kết hợp: Cùng tần số, phương dao động, có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian
• Giao thoa tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chổ cố định mà biên độ sóng tăng cường bị giảm bớt
(các kết ñây ñược áp dụng cho hai nguồn pha)
• ðộ lệch pha M:
(
1)
2
d d
π ϕ
λ
∆ = −
• Biên độ sóng tổng hợp:
(
1)
2 cos cos
2
M
A A π d d A ϕ
λ
∆
= − =
• Vị trí điểm dao động với biên độ cực ñại: (gợn lồi)
2
d − =d kλ
+ Hiệu ñường ñi số nguyên lần bước sóng
+ Vị trí cực đại bậc n ứng với k = n n = 0; ±1; ± • Vị trí điểm dao động với biên ñộ cực tiểu: (gợn lõm)
2
1
d − =d k+ λ
+ Hiệu ñường ñi số bán ngun lần bước sóng + Vị trí cực tiểu thứ n ứng với k = n - n = 1; 2…
S1
S2
M d1
(12)Hình ảnh giao thoa:
o Ở vị trí đường trung trực S1 S2 gợn lồi
o Về phía đường trung trực gợn lồi lõm, xen kẽ hình dạng Hypecbol
Số dãy cực đại, cực tiểu
• Số cực ñại ñoạn S1S2: 2
S S S S
k
λ λ
− < < k∈ℤ→ =k ?
• Số gợn lõm (cực tiểu): 1
2
−S S − < <k S S −
λ λ
• Khoảng cách hai cực ñại liên tiếp khoảng cách hai cực tiểu liên tiếp ñoạn S1S2
2 λ
4 Sóng dừng
• Sóng tới gặp vật cản bị phản xạ lại tạo sóng phản xạ Nếu vật cản cốđịnh, sóng tới sóng phản xạ ngược pha
• Sóng dừng giao thoa sóng tới sóng phản xạ sóng tới đó, xuất nút bụng khong gian
• Nút sóng điểm khơng dao động
• Bụng sóng điểm dao động với biên độ cực đại
• Sợi dây với hai nút hai ñầu (hai ñầu cố ñịnh hoặc một ñầu cố ñịnh một ñầu dao ñộng với biên ñộ nhỏ) chiều dài sợi dây phải số nguyên lần nửa bước sóng
2
l
=
n
λ
n: số bụng = (Số nút) –
• Khoảng cách nút bụng liên tiếp λ
• Khoảng cách nút bụng liên tiếp λ
• Khoảng thời gian lần sợi dây duỗi thẳng T
λ
2
λ
4
(13)Phản ứng phân hạch:
o Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ
o Phản ứng phân hạch dây chuyền:
1 0n +
135 92U →
1
A Z X1 +
2
A
Z X2 + k 0n
Số nơtron trung bình k phản ứng lại sau phân hạch (hệ số nhân nơtron)
- Nếu k < phản ứng dây chuyền không xảy
- Nếu k = phản ứng dây chuyền xảy với mật độ nơtron khơng đổi Đó phản ứng dây chuyền điều khiển (dùng nhà máy điện hạt nhân)
- Nếu k > dịng nơtron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ nguyên tử Đó phản ứng dây chuyền khơng điều khiển (dùng chế tạo bom nguyên tử)
Phản ứng nhiệt hạch:
Hai hạt nhân nhẹ (có số khối A < 10) hiđrô, hêli, … kết hợp với thành hạt nhân nặng Vì tổng hợp hạt nhân xảy nhiệt độ cao nên phản ứng gọi phản ứng nhiệt hạch
2 1H +
2 1H →
3
2He +
1
0n + 4MeV
- Phản ứng nhiệt hạch lòng Mặt Trời
sao nguồn gốc lượng chúng
• Chú ý:
1 0
1 1 1
p≡ p ; n≡ n ; β ≡+ +e ; β ≡− − e ; D≡ D ; T≡ T ; α ≡ He ; γ ≡ γ
Nhận xét:
o ðiện áp tức thời u điện tích tức thời q pha
o Cường độ dịng ñiện tức thời i sớm pha ñiện áp u (hoặc điện tích q) một góc
2
π (vuông pha) o q, i u tần số chu kỳ
Tần số góc: = LC
ω Chu kì: T =2π =2π LC
ω
Tần số: = =1 f
T π LC 2. Năng lượng mạch dao động:
• Năng lượng điện trường tụñiện: = =
2 C
1
2
q
E Cu
C • Năng lượng từ trường cuộn cảm: =1
2
L
E Li • Năng lượng mạch dao ñộng:
= + = = =
2
2
0
L 0
1 1
2 2
C
Q
E E E CU LI
(14)Nhận xét:
o Năng lượng ñiện trường lượng từ trường biến thiên tần số chu kỳ
o Năng lượng ñiện trường lượng từ trường biến thiên với tần số hai lần tần số điện tích tụđiện
o Năng lượng điện trường tăng lượng từ trường giảm ngược lại tổng lượng điện trường từ trường ln khơng đổi (mạch LC lí tưởng) phụ thuộc vào điện tích mà tụñiện C ñược nạp ban ñầu (Q0)
o Cứ sau khoảng thời gian
4
T n
ăng lượng điện trường lại lượng từ trường
3 ðiện từ trường
• Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xốy
• Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xốy
• Vùng khơng gian chứa điện trường từ trường biến thiên theo thời gian gọi ñiện từ trường (trường ñiện từ)
• ðiện trường xốy từ trường xốy có đường sức ñường cong khép kín
4. Phản ứng hạt nhân
• Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi
hạt nhân
• Phóng xạ phản ứng hạt nhân tỏa lượng
• Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân
o Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A): Trong phản
ứng hạt nhân, tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm
o Định luật bảo tồn điện tích: Tổng đại số điện tích
các hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm
o Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm
động lượng nghỉ): Tổng lượng toàn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm
o Định luật bảo toàn động lượng: Véc tơ tổng động
lượng hạt tương tác véc tơ tổng động lượng hạt sản phẩm
Năng lượng phản ứng hạt nhân
Xét phản ứng hạt nhân: A + B →→→→ C + D
M1 = mA + mB: Tổng khối lượng hạt nhân ban đầu
M2 = mC + mD Tổng khối lượng hạt nhân lúc sau
o M1 > M2: Phản ứng tỏa lượng:
Etoûa = (M1 – M2)c2
o M1 < M2: Phản ứng thu
(15)Yù nghĩa đại lượng:
N0: Số hạt ban đầu N: Số hạt lại sau thời gian t
m0: Khối lượng ban đầu m: Khối lượng lại sau thời
gian t λ =
T T
693 , ln
= gọi số phóng xạ
Số hạt nhân:
A
m
N N
A =
NA = 6,02 1023 hạt/mol
Độ phóng xạ :
• Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ thời điểm t
bằng tích số phóng xạ số lượng hạt nhân phóng xạ chứa lượng chất phóng xạ vào thời điểm
H = λλλλN = λλλλNo e-λλλλt = Ho e-λλλλt = Ho T
t
−
2
H0: Độ phóng xạ ban đầu H: Độ phóng xạ sau thời gian t
• Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ giảm theo thời
gian theo quy luật hàm mũ giống số hạt nhân (số nguyên tử)
4 Sóng điện từ
• ðiện từ trường lan truyền không gian tạo thành sóng điện từ
• Sóng điện từ truyền chân không với vận tốc vận tốc ánh sáng
• Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình truyền sóng điện từ, vector điện trường
E vector cảm ứng từ B vuông góc với vng góc với phương truyền sóng • Hai thành phần ñiện trường từ trường pha
• Sóng điện từ có bước sóng là: λ=c T =c2π LC (c: Vận tốc ánh sóng điện từ chân khơng, T: chu kì sóng sóng ñiện từ)
SÓNG ÁNH SÁNG 1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng:
• Chiếu chùm ánh sáng trắng qua lăng kính, chùm sáng khơng bị khúc xạ phía đáy lăng kính, mà cịn bị tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác biến thiên từđỏ đến tím Tia tím bị lệch nhiều nhất, tia đỏ
bị lệch
• Hiện tượng tán sắc ánh sáng: Sự phân tích chùm sáng phức tạp thành chùm sáng ñơn sắc khác
(16)Bước sóng của ánh sáng tỉ lệ nghịch với chiết suất môi
trường
'
n
λ
λ
=
Ánh sáng ñơn sắc:
o Là ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính
o Mỗi ánh đơn sắc có màu sắc xác ñịnh gọi màu ñơn sắc
Ánh sáng trắng Là ánh sáng ñược tổng hợp từ vơ số ánh sáng đơn sắc khác có màu sắc biến thiên liên tục từđỏ đến tím màu (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím)
• Ứng dụng tượng tán sắc:
o Giải thích tượng cầu vồng
o Chế tạo máy quang phổ
Nhiễu xạ ánh sáng: Hiện tượng ánh sáng khơng tn theo định luật truyền thẳng, quan sát ñược ánh sáng qua lỗ nhỏ, gần mép vật suốt khơng suốt
Các tia phóng xạ
o Tia αααα: Là chùm hạt nhân hêli 42He, gọi hạt α, tia α
được tối đa 8cm khơng khí khơng xun qua tờ bìa dày 1mm
o Tia ββββ: Tia β quãng đường hàng trăm mét
khơng khí xun qua nhơm dày cỡ vài mm Có hai loại tia β:
tia ββββ- Đó electron (kí hiệu
− e)
tia ββββ+ Đó pơzitron (phản hạt
electron), hay electron dương (kí hiệu
1
+ e, có khối lượng
như electron mang điện tích nguyên tố dương
o Tia γγγγ: sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10-11m
Trong phân rã α β, hạt nhân trạng thái kích thích phóng xạ tia γ để trở trạng thái
Định luật phóng xạ :
o Trong trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo
thời gian theo định luật hàm mũ
o Sau chu kỳ bán rã T, nửa (50%) chất phóng xạ
biến đổi thành chất khác
Công thức theo số nguyên tử: N = No T
t
−
2 = No e-λλλλt
Công thức theo khối lượng: m = mo T
t
−
(17)2. Độ hụt khối – lượng liên kết
• Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng:
E = mc2
• Độ hụt khối: Hiệu số tổng khối lượng tổng nuclôn cấu tạo nên hạt nhân khối lượng hạt nhân
∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn
• Năng lượng liên kết: Năng lượng toả nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân lượng cần cung cấp để phá hạt nhân thành nuclôn riêng lẽ :
Elk = ∆∆∆∆m.c2
• Năng lượng liên kết riêng: Năng lượng tính cho nuclơn đặc trưng cho bền vững hạt nhân
= lk lkr
E E
A
3. Phóng xạ – độ phóng xạ: Hiện tượng phóng xạ
o Phóng xạ tượng hạt nhân khơng bền vững
tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác
o Quá trình phân rã phóng xạ nguyên nhân
bên gây hồn tồn khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi nhiệt độ, áp suất, …
o Quá trình phân rã phóng xạ q trình dẫn đến
sự biến đổi hạt nhân
o Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ hạt nhân
mẹ hạt nhân phân rã hạt nhaân
2 Giao thoa ánh sáng:
• Hiện tượng hai chùm sáng kết hợp gặp vùng gặp có điểm có cường độ sáng tăng cường (vân sáng) có điểm cường độ sáng triệt tiêu
(vân tối), tạo thành vân sáng vân tối nằm xen kẽ lẫn nhau
• Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng
Vị trí vân, khoảng vân
o Khoảng vân: i D a λ
= Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp hai vân tối liên tiếp
o Vị trí vân sáng: = = λ
s
D
x k ki
a :
Vân sáng bậc n: k =n (n≥0, n ∈N)
o Vị trí vân tối:
1
2
= + = +
λ t
D
x k k i
a
Vân tối thứ n khi: k = −n (n≥1, n ∈N)
x a
O M
S1
S2 D
(18)Xác ñịnh khoảng vân:
• Khoảng cách n vân sáng vân tối liên tiếp có (n – 1) khoảng vân
• Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc n có n khoảng vân
• Khoảng cách từ vân sáng bậc m ñến vân sáng bậc n có (m -
n) khoảng vân nếu bên có (m + n) khoảng vân khác bên
Xác ñịnh vân sáng, vân tối:
ðiểm M giao thoa, khoảng cách từ M ñến VSTT xM, M vân sáng hay vân tối
Xét : xM
t i
=
Nếu: t số nguyên => M vân sáng bậc t
Nếu: (k )
2
t= +k ∈Z => M vân tối thứ k +
Xác ñịnh số vân giao thoa:
Số vân sáng bề rộng vùng giao thoa L ñối xứng qua VSTT
2 L
i =α (L: Bề rộng vùng giao thoa)
Số vân sáng = (phần nguyên α) ൈ
Số vân tối = (làm tròn α) ൈ
Đơn vị khối lượng nguyên tử
o Khối lượng nguyên tử ký hiệu u
o Một đơn vị u có giá trị
12
1 khối lượng đồng vị
cacbon 12
6C
o 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5MeV/c2
Lực hạt nhân
o Lực tương tác nuclơn hạt nhân, có tác
dụng liên kết nuclôn lại với
o Lực hạt nhân lực tĩnh điện, khơng phụ
thuộc vào điện tích nuclôn
o Lực hạt nhân có cường độ lớn (còn gọi lực tương
(19)Sơ lược Laze:
o Laze là nguồn sáng phát chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc cao có cường độ lớn
o Tia Laze có nhiều ứng dụng quan trọng trong: Thông tin liên lạc; y tế (dao mổ); ðọc ñĩa CD…
HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1 Cấu tạo hạt nhân:
• Hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi
nuclôn
• Có hai loại nuclơn: Prơton: kí hiệu p, điện tích +e
Nơtron: kí hiệu n, không mang điện
• Kí hiệu hạt nhân: ZA
X
• Tổng số nuclôn hạt nhân gọi số khối, kí hiệu A
• Số nơtron hạt nhân là: N = A – Z
• Nếu coi hạt nhân cầu bán kính R R phụ thuộc
vào số khối theo công thức gần đúng: R = 1,2.10-15A31m
Đồng vị
o Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chứa số
proâtoân Z (có vị trí bảng hệ thống tuần
hồn), có số nơtron N khác (số nuclon khách
nhau)
o Các đồng vị có tính chất hóa học
o Các đồng vị cịn chia làm hai loại: đồng vị bền
đồng vị phóng xạ
Giao thoa với ánh sáng trắng
VSTT vân sáng trắng, hai bên VSTT dãi màu biến thiên liên tục từñỏñến tím, tím trong, đỏở ngồi
Số xạ cho vân sáng M
min ax
= λ ⇒ = → =
λ M λ M
M
m
a x a x
D
x k k k
a D D m ax min
=
λ M
a x k
D
min ax
∈
≤ ≤ k Z→
m
k k k số giá trị k ≡số xạ cho vân sáng M.
Bề rộng vùng quang phổ bậc n
(
)
( ) ( ) ( ) ( )
= n − n = −
n s d s t d t
D
L x x n
a λ λ
Vân sáng trùng
• Vị trí trùng: 2
2
s s
k
x x
k
λ λ
λ
λ
= ⇒ = =
• Biện luận tỉ số để tìm k1 k2 Nếu tìm vân sáng trùng thứ (vân sáng màu với vân sáng trung tâm gần vân sáng trung tâm ta chọn k1 k2 giá trị nguyên nhỏ cho thỏa tỉ lệ thức trên)
(20)3 Quang phổ: Máy quang phổ:
• Máy quang phổ thiết bị dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác
• Hoạt ñộng dựa tượng tán sắc ánh sáng (với loại máy quang phổứng dụng tượng tán sắc)
Quang phổ liên tục:
• Quang phổ liên tục gồm nhiều dải màu từđỏđến tím, nối liền cách liên tục
• Các vật rắn, lỏng, khí áp suất lớn bị nung nóng sẽ
phát quang phổ liên tục
• Khơng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nguồn sáng, chỉ phụ thuộc vào nhiệt ñộ nguồn sáng
• Dựa vào quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ vật sáng nung nóng
Quang phổ vạch phát xạ:
• Quang phổ vạch phát xạ gồm hệ thống vạch màu riêng rẽ nằm tối
• Các chất khí hay áp suất thấp bị kích thích (bằng cách nung nóng hay phóng tia lửa điện…) phát quang phổ vạch phát xạ
• Quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác rất khác về: số lượng vạch phổ, vị trí vạch, màu sắc và ñộ sáng tỉñối vạch
• Ứng dụng để nhận biết có mặt nguyên tố
trong hỗn hợp hay hợp chất; xác ñịnh thành phần cấu tạo hay nhiệt ñộ vật
9 Hấp thụ phản xạ lọc lựa ánh sáng Hấp thụ ánh sáng:
• Hấp thụ ánh sáng tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng truyền qua nó.Cường độ chùm sáng giảm theo theo ñịnh luật hàm mũ ñộ dài d ñường ñi tia sáng
• Các ánh sáng có bước sóng khác bị mơi trường hấp thụ phản xạnhiều khác
Quang phát quang
• Một số chất hấp thụ ánh sáng có bước sóng màu để phát ánh sáng có bước sóng màu khác Hiện tượng gọi tượng quang phát quang
• Tùy theo thời gian phát quang, người ta chia làm hai lại quang phát quang: Huỳnh quang lân quang
o Huỳnh quang: Thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8s) Thường xảy chất lỏng chất khí
o Lân quang: Thời gian phát quang dài (trên 10-8s ) Thường xảy chất khí
ðịnh luật Stock:
(21)Chuyển dịch trạng thái dừng
• Khi ngun tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng cao sang trạng thái dừng có lượng thấp ngun tử phát xạ phơtơn
• Khi nguyên tửở trạng thái dừng có lượng thấp chuyển sang trạng thái dừng có mức lượng cao ngun tử hấp thụ phơtơn
• Photon bị hấp thụ hay phát xạ có lượng độ lớn hiệu hai mức lượng
=
=
m−
nhc
hf
E
E
λ
Quang phổ vạch nguyên tử hidrơ
• Electron từ quỹ đạo dừng bên chuyển mức K tạo nên quang phổ vạch dãy Lyman
• Electron từ quỹ đạo dừng bên chuyển mức L tạo nên quang phổ vạch dãy Balmer
• Electron từ quỹ đạo dừng bên chuyển mức M tạo nên quang phổ vạch dãy Paschen
Vùng khả kiến một phần vùng tử Vùng tử ngoại
Vùng hồng ngoại
E6
E5
E4
E3
E2
E1
Hα Hγ
Hδ
Lai man
Ban me
Pa sen
P O N M
K L
Hβ
h.fmn
Em
En
h.fmn
Quang phổ vạch hấp thụ:
• Quang phổ liên tục thiếu số vạch màu bị chất khí (hay kim loại) hấp thụ ñược gọi quang phổ vạch hấp thụ khí (hay hơi)
• Nhiệt độ ñám khí hay nhỏ nhiệt ñộ nguồn phát quang phổ liên tục
• Vị trí cách vạch tối nằm vị trí vạch màu quang phổ vạch phát xạ chất khí hay (hiện tượng đảo sắc ánh sáng)
• Ứng dụng để nhận biết có mặt nguyên tố
trong hỗn hợp hay hợp chất
Phép phân tích quang phổ: Là phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ
4 Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X
Tia hồng ngoại, tia tử ngoại tia Ronghen ñều bức xạñiện từ
Tia hồng ngoại:
• Là xạ khơng nhìn thấy có bước sóng lớn bước súng ỏnh sỏng ủ: 0,76 àm
ã Tác dụng bật tác dụng nhiệt
(22)
Tia tử ngoại:
• Là xạ khơng nhìn thấy có bước sóng ngắn bước sóng ánh sỏng tớm: 0,4 àm
ã Do cỏc vật bị nung nhiệt ñộ cao Mặt Trời, hồ quang ñiện, ñèn thuỷ ngân, … phát
• Dùng để phát vết nứt nhỏ, vết trầy xước
bề mặt sản phẩm, Dùng để trị bệnh cịi xương, …
Tia Rơnghen:
• Tia Rơnghen xạ điện từ có bước sóng nằm khoảng từ 10-12 m đến 10-8 m
• Tính chất: Có khả đâm xun mạnh, Có tác dụng mạnh lên kính ảnh
• Dùng để chiêú điện, chụp điện, Trong cơng nghiệp: dùng để xác định khuyết tật lịng sản phẩm đúc
• Quang ñiện trở: tấm bán dẫn có ñiện trở thay ñổi cường ñộ chùm sáng chiếu vào thay ñổi
• Pin quang ñiện: nguồn ñiện, quang biến đổi trực tiếp thành ñiện năng
• Hoạt ñộng quang ñiện trở Pin quang ñiện ñược dựa tượng quang ñiện
8 Mẫu nguyên tử Bohr Trạng thái dừng
• Nguyên tử tồn trạng thái có lượng hồn tồn xác định gọi trạng thái dừng Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không xạ
• Bình thường, ngun tử trạng thái dừng có lượng thấp gọi trạng thái Khi hấp thụ lượng nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích
Bán kính qũy đạo
• Bán kính qũy đạo dừng electron nguyên tử: rn = n2r0 (r0 = 5,3.10-11m: Bán kính Borh)
• Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển ñộng quanh hạt nhân theo những qũy đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi qũy đạo dừng, tỷ lệ với bình phương số nguyên liên tiếp
n
Bán kính ro 4ro 9ro 16ro 25ro 36ro
(23)5 Bài toán tia X
Hiệu ñiện Anot Katot ống Ronghen U Tần số lớn bước sóng nhỏ mà ống Ronghen phát ñược xác ñịnh:
min max
hc c eU
f
eU h
λ = → = =
λ
6 Cường ñộ dòng quang ñiện – hiệu suất lượng tử
• Cơng suất chiếu sáng: (cơng suất phát xạ) P=npε np: Số hạt photon chiếu tới giây • Cường độ dịng quang điện bão hịa I =n ee
ne: Số hạt electron bật giây • Hiệu suất lượng tử: e 100%
p
n H
n
=
7 Hiện tượng quang ñiện – quang dẫn
• Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng tạo thành electron dẫn lỗ trống bán dẫn, tác dụng ánh sáng có bước sóng thích hợp
• Muốn gây tượng quang điện bước sóng ánh sáng kích thích phải nhỏ giá trị λ0,
gọi giới hạn quang ñiện bán dẫn
• Hiện tượng quang dẫn: Hiện tượng giảm điện trở suất, tức tăng ñộ dẫn ñiện bán dẫn, có ánh sáng thích hợp chiếu vào chất bán dẫn
LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1 Hiện tượng quang điện ngồi
• Thí nghiệm Hertz: Chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, sau thời gian kẽm điện tích âm electron bề mặt kẽm bị bật
• Hiện tượng ánh sáng có bước sóng thích hợp làm bật electron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện ngồi
• Hiện tượng quang điện chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt
• Hiện tượng quang điện xảy ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bước sóngλ0.λ0 gọi giới hạn quang ñiện
0 =
hc A λ
• Giới hạn quang điện kim loại phụ thuộc vào chất kim loại đó, khơng phụ thuộc vào ánh sáng chiếu tới • ðối với ánh sáng thích hợp (λ ≤ λo) cường độ dịng
quang điện bão hồ tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích
• ðộng ban đầu cực đại của quang electron khơng
phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ
(24)• ðiều kiện triệt tiêu dịng quang điện (Ibh = 0): UAK< −Uh
2 ax
1
2mvm =eUh UAK: hiệu ñiện Anot Catot
Uh: hiệu điện hãm
• Nếu chiếu ánh sáng vào cầu kim loại lập sau thời gian ñiện cực ñại mà cầu có thỏa:
0( ax )
1
2mv m =eV V: ðiện (V)
2 Thuyết lượng tử ánh sáng:
• Chùm sáng chùm photon Mỗi photon mang lượng hồn tồn xác định ε =hf = hc
λ
• Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số photon phát giây
• Phân tử, nguyên tử, electron…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, có nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ photon • Các photon bay dọc theo tia sáng với tốc ñộ c = 3.108 m/s
trong chân khơng
Chú ý:
• Khi truyền phơtơn khơng thay đổi, khơng phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng
• Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay xạ ánh sáng cách liên tục mà thành phần riêng biệt, đứt qng
• Các photon chùm sáng có lượng
3 Cơng thức Anh-xtanh tượng quang điện:
• Photon bị hấp thụ truyền tồn lượng cho electron Năng lượng ε dùng để:
o Cung cấp cho electron cơng A ñể thắng lực liên kết vơi mạng tinh thể kim loại thoát
o Truyền cho electron động ban đầu o Truyền phần lượng cho mạng tinh thể
• Cơng thức Anh-xtanh:
2 max
1
2 o
hc
hf A mv
λ
= = +
• Cơng thức Anh-xtanh ñược viết lại sử dụng ñiều kiện triệt tiêu dịng quang điện
= = + h
hc
hf A eU
λ
4 Lưỡng tính sóng – hạt:
• Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt