ly thuyet vat ly 12

Các đại l−ợng đặc tr−ng cho sóng: * Chu kỳ T, tần số f, biên độ A của sóng: là chu kỳ, tần số, biên độ dao động chung của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua và bằng chu kỳ, tần [r]

LE THANH TUAÁN Sæ tay vËt lý 12 hÖ thèng lý thuyÕt vµ ph−¬ng ph¸p gi¶I c¸c d¹ng bµi tËp vËt lý 12 Trang Leâ Thanh Tuaán Môc lôc Trang H−íng dÉn chuÈn bÞ thi vµ thi tr¾c nghiÖm m«n vËt lý CHƯƠNG I: dao động CH¦¥NG II: sãng c¬ häc vµ sãng ©m 15 CH¦¥NG III: dßng ®iÖn xoay chiÒu 19 CHƯƠNG IV: dao động và sóng điện từ 26 CH¦¥NG V: sãng ¸nh s¸ng 29 CH¦¥NG VI: l−îng tö ¸nh s¸ng 33 CH¦¥NG VII: vËt lý h¹t nh©n 37 CHƯƠNG VIII: từ vi mô đến vĩ mô 42 Cấu trúc đề thi TNTHPT và TSĐH 47 Trang Leâ Thanh Tuaán H−íng dÉn chuÈn bÞ thi vµ thi tr¾c nghiÖm m«n vËt lý I ChuÈn bÞ kiÕn thøc lµ quan träng nhÊt Có thể nói hình thức thi trắc nghiệm khách quan, phần chuẩn bị kiến thức là quan trọng nhất, có thể nói là khâu định: “Có kiến thức là có tất cả”, còn việc làm quen với hình thức trắc nghiệm là đơn giản Học sinh nên dùng 99% thời gian cho chuẩn bị kiến thức và cần 1% làm quen với hình thức thi tr¾c nghiÖm C©u tr¾c nghiªm ®−îc sö dông lµ lo¹i c©u tr¾c nghiÖm nhiÒu lùa chän, ®©y lµ lo¹i c©u tr¾c nghiªm gåm phÇn: Phần mở đầu (câu dẫn): Nêu nội dung vấn đề và câu hỏi phải trả lời Phần thông tin: Nêu các câu trả lời để giải vấn đề Trong các ph−ơng án này, có ph−ơng án đúng, học sinh phải đ−ợc ph−ơng án đúng đó Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y sÏ sö dông lo¹i c©u tr¾c nghiÖm cã lùa chän: A, B, C vµ D vµ cã nhÊt mét ph−ơng án đúng Các ph−ơng án khác đ−ợc đ−a vào có tác dụng “gây nhiễu” thí sinh Néi dung c©u tr¾c nghiÖm cã thÓ lµ lý thuyÕt hoÆc bµi to¸n Đề thi gồm nhiều câu, rải khắp ch−ơng trình Vật lý lớp 12, không có trọng tâm, đó cần học toàn nội dung ch−ơng trình môn học (Theo h−ớng dẫn ôn tập Bộ giáo dục và đào tạo), không đ−ợc bỏ qua néi dung nµo, tr¸nh ®o¸n “tñ”, häc “tñ” Tuy nhiªn kh«ng ph¶i lµ häc thuéc lßng toµn bé c¸c bµi lý thuyÕt, thuộc câu chữ nh− việc thi tự luận tr−ớc đây Học để thi trắc nghiệm phải hiểu kĩ nội dung các kiến thức bản, ghi nhớ định luật, định nghĩa, nguyên lý, công thức, tính chất, ứng dụng Phải n¾m v÷ng kÜ n¨ng gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp s¸ch gi¸o khoa vµ s¸ch bµi tËp Mét sè lo¹i c©u tr¾c nghiÖm m«n vËt lý th−êng gÆp: a C©u lý thuyÕt chØ yªu cÇu nhËn biÕt Đây là câu trắc nghiệm yêu cầu thí sinh nhận công thức, định nghĩa, định luật, tính chất, ứng dụng đã học VÝ dô (§Ò TS§H 2009): B−íc sãng lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm A trên cùng ph−ơng truyền sóng mà dao động hai điểm đó ng−ợc pha B gần trên cùng ph−ơng truyền sóng mà dao động hai điểm đó cùng pha C gần mà dao động hai điểm đó cùng pha D trên cùng ph−ơng truyền sóng mà dao động hai điểm đó cùng pha PP: Đối với câu trắc nghiệm loại này, sau đọc xong phần dẫn thí sinh cần đọc tất các ph−ơng án phần lựa chọn để nhận ph−ơng án đúng Từ ví dụ này cho thấy để chuẩn bị thi trắc nghiệm phải học thuộc và nhớ kiến thức không phải đơn “hiểu là đủ” nh− số ng−ời lầm t−ởng b C©u lý thuyÕt yªu cÇu ph¶i hiÓu vµ vËn dông ®−îc kiÕn thøc vµo nh÷ng t×nh huèng míi: Đây là câu trắc nghiệm đòi hỏi thí sinh không nhớ kiến thức mà phải hiểu và vận dụng đ−ợc kiÕn thøc vµo nh÷ng t×nh huèng cô thÓ Ví dụ (Đề TSĐH 2009): Một mạch dao động điện từ LC lí t−ởng gồm cuộn cảm độ tự cảm L và tụ điện có điện dung thay đổi đ−ợc từ C1 đến C2 Mạch dao động này có chu kì dao động riêng thay đổi ®−îc A từ 4π LC1 đến 4π LC2 B từ 2π LC1 đến 2π LC2 C từ LC1 đến LC2 D từ LC1 đến LC2 Khi tìm lời giải, nhớ công thức tính chu kì dao động lắc lò xo T = 2π LC thì ch−a đủ, phải hiểu đ−ợc mối quan hệ định l−ợng các đại l−ợng có mặt công thức thì tìm đ−ợc ph−ơng án đúng PP: Với loại câu này, có yêu cầu tính toán đơn giản nh− ví dụ trên thì sau đọc xong phần dẫn, không nên đọc phần lựa chọn mà nên thực các phép tính để tìm ph−ơng án trả lời, sau đó so sánh ph−ơng án mình với các ph−ơng án phần lựa chọn câu trắc nghiệm để định ph−ơng án cần chän c Bµi to¸n: Khác với các bài toán đề tự luận, câu trắc nghiệm th−ờng là bài toán cần từ dùng đến phép tính, công thức là có thể tìm đáp số Ví dụ (Đề TSĐH 2009): Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo ph−ơng ngang với tần số góc 10 rad/s Biết động và (mốc vị trí cân vật) thì vận tốc vật có độ lớn 0,6 m/s Biên độ dao động lắc là A cm B cm C 12 cm D 12 cm Trang Leâ Thanh Tuaán PP: Với loại câu trắc nghiệm này sau đọc xong phần dẫn, đọc phần lựa chọn thì có thể có đáp số sai “hấp dẫn” thí sinh, làm ảnh h−ởng đến cách giải nh− cách tính toán thí sinh và dẫn đến lµm sai c©u tr¾c nghiÖm Do vËy nªn tiÕn hµnh theo quy tr×nh sau: - §äc ®Çu bµi to¸n phÇn dÉn - Giải bài toán để tìm đáp số - So sánh đáp số tìm đ−ợc với các đáp số có phần lựa chọn - Chọn ph−ơng án đúng II H−íng dÉn lµm bµi kiÓm tra, thi b»ng ph−¬ng ph¸p tr¾c nghiÖm ë ®©y chØ nªu mét sè ®iÓm c¬ b¶n vÒ c¸ch lµm bµi tr¾c nghiÖm m«n vËt lý: Cần chuẩn bị bút chì, bút mực (bi), gọt bút chì, tẩy, máy tính và đồng hồ để theo dõi làm bài Nên dùng loại bút chì mềm (2B đến 6B), không nên gọt đầu bút chì quá nhọn, đầu bút chì nên để dẹt, phẳng để có thể nhanh chóng tô đen ô trả lời Khi tô đen ô đã chọn, cần cầm bút chì thẳng đứng để tô đ−ợc nhanh Nên có vài bút chì đã gọt sẵn để dự trữ làm bài Đừng nghĩ đến việc mang “tài liệu” vào phòng thi trông chờ vào giúp đỡ thí sinh khác phòng thi, vì các đề có hình thức khác và dài, câu có phút để trả lời nên phải tận dông toµn bé thêi gian míi lµm kÞp Khi nhận đề, cần kiểm tra xem: đề thi có đủ số câu trắc nghiệm nh− đã ghi đề không, nội dung đề có đ−ợc in rõ ràng không(Có từ nào thiếu chữ, nét không ) Tất các trang có cùng mã đề không Khi làm câu trắc nghiệm, thí sinh cần đọc kĩ nội dung câu trắc nghiệm, phải đọc hết trọn vẹn câu trắc nghiệm, phần dẫn và lựa chọn A, B, C, D để lựa chọn ph−ơng án đúng và dùng bút chì tô kín ô t−¬ng øng víi c¸c ch÷ c¸i A hoÆc B, C, D phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiÖm Lµm ®−îc c©u tr¾c nghiÖm nµo thÝ sinh nªn dïng bót ch× t« « tr¶ lêi trªn phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiÖm, t−¬ng ứng với câu trắc nghiệm đó Tránh làm toàn các câu đề trên giấy nháp trên đề thi tô vào phiếu trả lời, vì dễ bị thiếu thời gian, tô vội vàng dẫn đến nhầm lẫn! Tránh việc tô ô trở lên cho câu trắc ngiệm vì tr−ờng hợp này câu đó không đ−ợc chấm và không có điểm Thêi gian lµ mét thö th¸ch lµm bµi tr¾c nghiÖm ThÝ sinh ph¶i hÕt søc khÈn tr−¬ng, tiÕt kiÖm thêi gian, phải tập trung cao, vận dụng kiến thức, kĩ để nhanh chóng định câu trả lời đúng Nên để phiếu trả lời trắc nghiệm phía tay cầm bút (th−ờng là bên phải), đề thi trắc nghiệm phía (bên trái), tay tr¸i gi÷ ë vÞ trÝ c©u tr¾c nghiÖm ®ang lµm, tay ph¶i dß t×m sè c©u tr¶ lêi t−¬ng øng trªn phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiệm và có ph−ơng án đúng thì tô vào ô trả lời đ−ợc lựa chọn (tránh tô nhầm sang dòng câu kh¸c) Nên bắt đầu làm bài từ câu trắc nghiệm số Lần l−ợt “l−ớt qua” khá nhanh, định làm câu cảm thấy dễ và chắn, đồng thời đánh dấu đề thi câu ch−a làm đ−ợc Lần l−ợt thực đến câu trắc nghiệm cuối cùng đề Sau đó quay trở lại giải câu tạm thời bỏ qua Khi thực vòng hai này khẩn tr−ơng: nên làm câu t−ơng đối dễ hơn, lần bỏ qua câu khó để giải đợt thứ ba, còn thời gian Không nên dành quá nhiều thời gian cho câu nào đó, ch−a giải đ−ợc thì nên chuyển sang câu khác, tránh để xảy tình trạng “mắc” câu mà bỏ qua c¬ héi giµnh ®iÓm ë nh÷ng c©u hái kh¸c kh¶ n¨ng cña m×nh ë phÝa sau Khi làm câu trắc nghiệm, phải đánh giá để loại bỏ ph−ơng án sai và tập trung cân nhắc các ph−ơng án còn lại ph−ơng án nào đúng Thông th−ờng ph−ơng án nhiễu có ph−ơng án dễ nhầm với ph−ơng án đúng là khó phân biệt Do cần loại hai ph−ơng án sai dễ nhận thấy, đó nÕu ph¶i lùa chän hai ph−¬ng ¸n th× x¸c suÊt sÏ cao h¬n (t¨ng tõ 25% lªn 50%) CÇn chó ý cã c¸c câu hỏi phần bài tập, có câu không thiết phải tính toán có thể đ−ợc ph−ơng án đúng tØnh t¸o lo¹i ®i c¸c ph−¬ng ¸n sai 10 Cố gắng trả lời tất các câu trắc ngiệm đề thi để có hội giành điểm cao nhất; không nên để trống mét c©u nµo kh«ng tr¶ lêi 11 Để tránh sơ suất làm bài môn Vật lý, không sa vào “bẫy” các ph−ơng án nhiễu và chọn đ−ợc đúng c©u cÇn chän, cÇn l−u ý: - Đọc thật kĩ, không bỏ sót từ nào phần dẫn để có thể nắm thật nội dung mà đề thi yêu cầu trả lêi - Khi đọc phần dẫn cần đặc biệt chú ý các từ phủ định nh− “không”, “không đúng”, “sai” - Đọc ph−ơng án lựa chọn, không bỏ ph−ơng án nào Hết sức tránh tình trạng vừa đọc xong ph−ơng án thí sinh cảm thấy đúng và dừng không đọc tiếp các ph−ơng án còn lại Trang Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG I: DAO §éng c¬ I các loại dao động Dao động: là chuyển động lặp đI lặp lại quanh vị trí cân (Th−ờng là vị trí vật đứng yªn) Dao động tuần hoàn: Dao động vật gọi là tuần hoàn sau khoảng thời gian (Gäi lµ chu kú) vËt trë l¹i vÞ trÝ cò theo h−íng cò Dao động điều hoà: a Định nghĩa: Dao động diều hoà là dao động đó li độ vật là hàm cos (hoặc sin) thêi gian - Ph−¬ng tr×nh: x = Acos(ωt + ϕ) (1) + x : Li độ dao động, là khoảng cách từ gốc toạ độ (VTCB) đến vị trí vật thời điểm t xét (cm) Gi¸ trÞ: − A ≤ x ≤ A + A: Biên độ dao động, là li độ cực đại, là số d−ơng Biên độ càng lớn l−ợng dao động càng lớn Năng l−ợng vật dao động điều hoà tỉ lệ với bình ph−ơng biên độ Biên độ A phụ thuộc kÝch thÝch ban ®Çu + ω: TÇn sè gãc cña d® (rad/s), ω lµ h»ng sè d−¬ng §Æc tr−ng cho sù biÕn thiªn nhanh chËm cña c¸c trạng thái dao động điều hoà Tần số góc dao động càng lớn thì các trạng thái dao động biến đổi càng nhanh ω phụ thuộc đặc tính hệ dao động Biết ω ta tính đ−ợc chu kỳ T và tần số f: - Chu kì T: Là khoảng thời gian ngắn để vật trở lại vị trí cũ theo h−ớng cũ, nó là thời gian để vật thực đ−ợc dao động toàn phần T= 2π t = (trong đó n là số dao động toàn phần vật thực thời gian t) ω n §¬n vÞ cña chu k× lµ gi©y (s) - Tần số f: Là số dao động toàn phần thực đ−ợc giây Đơn vị là Héc (Hz) f= ω 2π + (ωt + ϕ) : Pha dao động thời điểm t xét Pha dao động là có thể d−ơng, âm Nó cho phép xác định trạng thái dao động thời điểm t nào đó + ϕ: Pha ban đầu dao động (rad) ϕ là số có thể d−ơng, âm Dùng để xác định tr¹ng th¸i ban ®Çu cña d® ϕ phô thuéc viÖc chän mèc thêi gian Chú ý: Dao động điều hoà là tr−ờng hợp riêng dao động tuần hoàn, dao động tuần hoàn có thể kh«ng ®iÒu hoµ b Vận tốc vật dao động điều hoà: v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +π/2) => |v|max = ωA ë VTCB |v|min = ë vÞ trÝ biªn (2) => So sánh (1) và (2) thấy v biến đổi điều hoà với tần số góc ω nh−ng luôn nhanh pha π so víi x vµ rút hệ thức độc lập thời gian: ω2 A = ω2 x + v Chú ý : v luôn cùng chiều với chiều chuyển động, vật chuyển động theo chiều d−ơng thì v > 0, theo chiÒu ©m th× v < c Gia tốc vật dao động điều hoà: a = v’ = x’’ = -ω2Acos(ωt + ϕ) = ω2Acos(ωt + ϕ + π) = -ω2x (3) r Trang Leâ Thanh Tuaán => r|a|max = ω2A ë vÞ trÝ biªn, |a|min = ë VTCB => a lu«n h−íng vÒ vÞ trÝ c©n b»ng => So s¸nh (1) vµ (2) vµ (3) thÊy a lu«n nhanh pha π so víi x (tøc lµ ng−îc pha x), a lu«n nhanh pha π so a với v Từ (2) và (3) có hệ thức độc lập thời gian: ω A = + v ω 2 d Cơ (năng l−ợng) vật dao động điều hoà: W = Wđ + Wt = mω A2 = (W®)max = (Wt)max = const mv = mω A2sin (ωt + ϕ ) = Wsin (ωt + ϕ ) 2 1 Wt = mω x2 = mω A2 cos (ωt + ϕ ) = Wco s (ωt + ϕ ) 2 Chú ý: Dao động điều hoà có tần số góc là ω, tần số f, chu kỳ T thì động và biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kỳ T/2 Nếu chọ gốc VTCB thì động cực đại (ở VTCB) cực đại (ở vị trí biên) - Khoảng thời gian hai lần liên tiếp động là T/4 - Động và trung bình thời gian nT/2 ( n∈N*, T là chu kỳ dao động) là: Víi Wđ = W = mω A2 e Tổng hợp dao động điều hoà: * Độ lệch pha hai dao động cùng tần số: x1 = A1sin(ωt + ϕ1) vµ x2 = A2sin(ωt + ϕ2) + Độ lệch pha dao động x1 so với x2: ∆ϕ = ϕ1 - ϕ2 NÕu ∆ϕ > ⇔ ϕ1 > ϕ2 th× x1 nhanh pha h¬n x2 NÕu ∆ϕ < ⇔ ϕ1 < ϕ2 th× x1 chËm pha h¬n x2 + Các giá trị đặc biệt độ lệch pha: ∆ϕ = 2kπ với k ∈ Z : hai dao động cùng pha ∆ϕ = (2k+1)π với k ∈ Z : hai dao động ng−ợc pha π với k ∈ Z : hai dao động ng−ợc pha ∆ϕ = (2k + 1) * Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng ph−ơng cùng tần số: x1 = A1cos(ωt + ϕ1) vµ x2 = A2cos(ωt + ϕ2) đ−ợc dao động điều hoà cùng ph−ơng cùng tần số x = Acos(ωt + ϕ) Trong đó: A2 = A12 + A22 + A1 A2 cos(ϕ − ϕ1 ) A sin ϕ1 + A2 sin ϕ víi với ϕ1 ≤ ϕ ≤ ϕ2 ( ϕ1 ≤ ϕ2 ) tan ϕ = Ac osϕ1 + A2 cosϕ * NÕu ∆ϕ = 2k π (x1, x2 cïng pha) ⇒ AMax = A1 + A2 * NÕu ∆ϕ = (2k+1) π (x1, x2 ng−îc pha) ⇒ AMin = |A1 - A2| ` ⇒ |A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2 Chú ý: Khi đã viết đ−ợc ph−ơng trình x = Acos(ωt + ϕ) thì việc xác định vận tốc, gia tốc vật giống nh− với dao động điều hoà bình th−ờng * Tr−ờng hợp tổng hợp nhiều dao động điều hoà cùng ph−ơng cùng tần số x1; x2;…; xn x = x1 + x2 + …+ xn = Acos( ωt + ϕ ) Tìm biên độ A : chiếu xuống trục ox: ChiÕu xuèng trôc oy: Ax = Acos ϕ1 + A2cosϕ2 + + An cosϕ n Ay = A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ2 + + An sin ϕ n Trang Leâ Thanh Tuaán => Biên độ dao động tổng hợp: A = Ax2 + Ay2 Pha ban đầu dao động tổng hợp: tgϕ = Ay Ax Chú ý: Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng ph−ơng, cùng tần số có thể áp dụng tr−ờng hợp tæng qu¸t trªn - Ngoài ph−ơng pháp trên, A1 = A2 = A có thể cộng l−ợng giác tìm đ−ợc ph−ơng trình dao động tæng hîp: x1 + x2 = Aco s (ωt + ϕ1 ) + A2co s (ωt + ϕ2 ) = Acos ϕ1 − ϕ 2 ⎛ ⎝ co s ⎜ ωt + ϕ1 + ϕ ⎞ ⎟ ⎠ - Có thể trực tiếp vẽ giản đồ véc tơ để thu đ−ợc kết Một số dạng bài tập dao động điều hoà: Dạng 1: Tính thời gian để vật chuyển động từ vị trí x1 đến x2: B1: VÏ ®−êng trßn t©m O, b¸n kÝnh A vÏ trôc Ox n»m ngang h−íng sang ph¶i vµ trôc ∆ vu«ng gãc víi Ox t¹i O B2: Xác định vị trí t−ơng ứng vật chuyển động tròn đều: Khi vật dao động điều hòa x1 thì vật chuyển động tròn M trên đ−ờng tròn Khi vật dao động điều hòa x2 thì vật chuyển động tròn N trên đ−ờng tròn B3: Xác định góc quét Góc quét là ϕ = MON (theo chiều ng−ợc kim đồng hồ) Sử dụng các kiến thức hình học để tìm giá trị ϕ (rad) B4: Xác định thời gian chuyển động ϕ t = với ω là tần số gốc dao động điều hòa (rad/s) ω Dạng 2: Qu∙ng đ−ờng vật đ−ợc từ thời điểm t1 đến t2 ⎧ x1 = Aco s(ωt1 + ϕ ) ⎧ x = Aco s(ωt2 + ϕ ) và ⎨ Xác định: ⎨ (v1 và v2 cần xác định dấu) ⎩v1 = −ω Asin(ωt1 + ϕ ) ⎩v2 = −ω Asin(ωt2 + ϕ ) Ph©n tÝch: t2 – t1 = nT + ∆t (n ∈N; < ∆t < T) Qu·ng ®−êng ®i ®−îc thêi gian nT lµ S1 = 4nA, thêi gian ∆t lµ S2 Qu·ng ®−êng tæng céng lµ S = S1 + S2 Chó ý : + NÕu ∆t = T/2 th× S2 = 2A + Tính S2 cách định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động vật trên trục Ox + Trong số tr−ờng hợp có thể giải bài toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển động tròn đơn giản S + Tốc độ trung bình vật từ thời điểm t1 đến t2: vtb = víi S lµ qu·ng ®−êng tÝnh nh− t2 − t1 trªn + Qu·ng ®−êng ®i chu kú lu«n lµ 4A; 1/2 chu kú lu«n lµ 2A Quãng đ−ờng l/4 chu kỳ là A vật từ VTCB đến vị trí biên ng−ợc lại Thời gian từ x =0 đến x= ± A/2 và ng−ợc lại luôn là T/12 Thời gian từ x =± A/2 đến x= ± A và ng−ợc lại luôn là T/6 … D¹ng 3: Bµi to¸n tÝnh qu∙ng ®−êng lín nhÊt vµ nhá nhÊt vËt ®i ®−îc kho¶ng thêi gian < ∆t < T/2 - VËt cã vËn tèc lín nhÊt qua VTCB, nhá nhÊt qua vÞ trÝ biªn nªn cïng mét kho¶ng thêi gian qu·ng ®−êng ®i ®−îc cµng lín vËt ë cµng gÇn VTCB vµ cµng nhá cµng gÇn vÞ trÝ biªn Trang Leâ Thanh Tuaán - Sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà M2 M1 và chuyển đ−ờng tròn P - Gãc quÐt ∆ϕ = ω∆t ∆ϕ - Quãng đ−ờng lớn vật từ M1 đến A M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) x O P1 P2 A A ∆ϕ SMax = 2A sin - Quãng đ−ờng nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) H×nh ∆ϕ SMin = A(1 − cos ) Chó ý :: + Trong tr−êng hîp ∆t > T/2 T T¸ch ∆t = n + ∆t ' T đó n ∈ N * ; < ∆t ' < T Trong thêi gian n qu·ng ®−êng lu«n lµ 2nA Trong thêi gian ∆t’ th× qu·ng ®−êng lín nhÊt, nhá nhÊt tÝnh nh− trªn + Tốc độ trung bình lớn và nhỏ khoảng thời gian ∆t: S S vtbMax = Max vµ vtbMin = Min víi SMax; SMin tÝnh nh− trªn ∆t ∆t M2 O ∆ϕ A P x M1 H×nh Dạng 4: Viết ph−ơng trình dao động điều hoà + B−íc 1: ViÕt ph−¬ng tr×nh d¹ng tæng qu¸t: x = Acos(ωt + ϕ) + B−ớc 2: Xác định A, ω, ϕ v a a 2π = 2π f = max = max = max * TÝnh ω: ω = A A v max T 2 E vmax a max chieu dai quy dao lmax − lmin ⎛v⎞ * TÝnh A: A = ⎜ ⎟ + x2 = = = = = k ω ω 2 ⎝ω ⎠ ⎧ x = Acos(ωt0 + ϕ ) ⇒ϕ * TÝnh ϕ dùa vµo ®iÒu kiÖn ®Çu: lóc t = t0 (th−êng t0 = 0) ⎨ ⎩v = −ω Asin(ωt0 + ϕ ) + Vật chuyển động theo chiều d−ơng thì v > 0, ng−ợc lại v < Chó ý : + Tr−ớc tính ϕ cần xác định rõ ϕ thuộc góc phần t− thứ đ−ờng tròn l−ợng giác (th−êng lÊy - π ≤ < ϕ ≤ π ) * ChuyÓn d¹ng sin => cos vµ ng−îc l¹i: + §æi thµnh cos: - cosα = cos(α + π) ± sinα = cos(α m π/2) + §æi thµnh sin: ± cosα = sin(α ± π/2) - sinα = sin(α + π) D¹ng 5: TÝnh thêi ®iÓm vËt ®i qua vÞ trÝ ®∙ biÕt x (hoÆc v, a, Wt, W®, F) lÇn thø n * Gi¶i ph−¬ng tr×nh l−îng gi¸c lÊy c¸c nghiÖm cña t (Víi t > ⇒ ph¹m vi gi¸ trÞ cña k ) * LiÖt kª n nghiÖm ®Çu tiªn (th−êng n nhá) * Thêi ®iÓm thø n chÝnh lµ gi¸ trÞ lín thø n Chú ý :+ Đề th−ờng cho giá trị n nhỏ, còn n lớn thì tìm quy luật để suy nghiệm thứ n Trang Leâ Thanh Tuaán + Có thể giải bài toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển động tròn Dạng 6: Tìm số lần vật qua vị trí đ∙ biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2 * Gi¶i ph−¬ng tr×nh l−îng gi¸c ®−îc c¸c nghiÖm * Tõ t1 < t < t2 ⇒ Ph¹m vi gi¸ trÞ cña (Víi k ∈ Z) * Tổng số giá trị k chính là số lần vật qua vị trí đó Chú ý : + Có thể giải bài toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà và chuyển động tròn + Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí biên lần còn các vị trí khác lần Dạng 7: Tìm li độ, vận tốc dao động sau (tr−ớc) thời điểm t khoảng thời gian ∆t Biết thời điểm t vật có li độ x = x0 PP: * Từ ph−ơng trình dao động điều hoà: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x0 Lấy nghiệm ωt + ϕ = α với ≤ α ≤ π ứng với x giảm (vật chuyển động theo chiều âm v× v < 0) ωt + ϕ = - α ứng với x tăng (vật chuyển động theo chiều d−ơng) * Li độ và vận tốc dao động sau (tr−ớc) thời điểm đó ∆t giây là ⎧ x = Acos(±ω∆t + α ) ⎧ x = Acos(±ω∆t − α ) hoÆc ⎨ ⎨ ⎩v = −ω A sin(±ω∆t + α ) ⎩v = −ω A sin(±ω∆t − α ) Dạng 8: Dao động có ph−ơng trình đặc biệt: * x = a ± Acos(ωt + ϕ) víi a = const Biên độ là A, tần số góc là ω, pha ban đầu ϕ x là toạ độ, x0 = Acos(ωt + ϕ) là li độ Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí biên x = a ± A VËn tèc v = x’ = x0’, gia tèc a = v’ = x” = x0” Hệ thức độc lập: a = -ω2x0 v A2 = x02 + ( ) ω * x = a ± Acos (ωt + ϕ) (Hạ bậc và biến đổi) Biên độ A/2; tần số góc 2ω, pha ban đầu 2ϕ Dao động tắt dần: - Định nghĩa: là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian - Nguyªn nh©n: Nguyªn nh©n lµ ma s¸t cña m«i tr−êng lµm tiªu hao c¬ n¨ng cña l¾c, lµm c¬ chuyển dần thành nhiệt Ma sát càng lớn, dao động tắt dần càng nhanh - ứng dụng: Trong giảm xóc, các thiết bị đóng cửa tự động Chú ý: Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát à * Quãng đ−ờng vật đ−ợc đến lúc dừng lại là: S= ω A2 kA2 = 2µ mg 2µ g * Độ giảm biên độ sau chu kỳ là: ∆A = µ mg = 4µ g ω2 A Ak ω2 A N = = = * Số dao động thực đ−ợc: ∆A 4µ mg 4µ g * Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ 2π ) T= ω AkT πω A ∆t = N.T = = µ mg µ g k Trang Leâ Thanh Tuaán Dao động trì: - Định nghĩa: là dao động đ−ợc trì cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng - Nguyên tắc trì dao động: Cung cấp l−ợng đúng phần l−ợng tiêu hao sau nöa chu kú Dao động c−ỡng bức, cộng h−ởng - Định nghĩa: Dao động c−ỡng là dao động chịu tác dụng lực c−ỡng tuần hoàn Biểu thøc lùc c−ìng bøc cã d¹ng: F = F0 cos(ωt + ϕ) - §Æc ®iÓm: + Biên độ: Dao động c−ỡng có biên độ không đổi + Tần số: Dao động c−ỡng có tần số tần số lực c−ỡng + Biên độ: Dao động c−ỡng có biên độ phụ thuộc vào biên độ lực c−ỡng bức, ma sát và độ chênh lệch tần số lực c−ỡng và tần số riêng hệ dao động Khi tần số lực c−ỡng càng gần tần số riêng thì biên độ dao động c−ỡng càng lớn - Hiện t−ợng cộng h−ởng: là t−ợng biên độ dao động c−ỡng tăng đến giá trị cực đại tần số (f) lực c−ỡng tần số dao động riêng (f0) hệ => HiÖn t−îng céng h−ëng x¶y khi: f = f0 hay ω = ω0 hay T = T0 Với f, ω, T và f0, ω0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ lực c−ỡng và hệ dao động II CON l¾c lß xo: * Cấu tạo: Vật nặng m gắn vào lò xo có độ cứng k t− thế: - N»m ngang: k m k m - Thẳng đứng: m k k m m - Theo mÆt ph¼ng nghiªng: * §iÒu kiÖn xÐt: Bá qua ma s¸t, lùc c¶n, bá qua khèi l−îng cña lß xo (Coi lß xo rÊt nhÑ), xÐt giíi hạn đàn hồi lò xo Th−ờng vật nặng coi là chất điểm Câu hỏi 1: Tính toán liên quan đến vị trí cân bằng: Gọi: ∆l là độ biến dạng lò xo treo vật vị trí cân l0 lµ chiÒu dµi tù nhiªn cña lß xo lCB lµ chiÒu dµi cña lß xo treo vËt ë vÞ trÝ c©n b»ng ë vÞ trÝ c©n b»ng: Trang 10 Leâ Thanh Tuaán + Con l¾c lß xo n»m ngang: Lß xo ch−a biÕn d¹ng ∆l = 0, lCB = l0 + Con lắc lò xo thẳng đứng: VTCB lò xo biến dạng đoạn ∆l Cã: P = F®h => mg = k ∆l lCB = l0 + ∆l + Con l¾c lß xo treo vµo mÆt ph¼ng nghiªng gãc α : ë VTCB lß xo biÕn d¹ng mét ®o¹n ∆l Cã: P sin α = F®h => mgsin α = k ∆l lCB = l0 + ∆l Câu hỏi 2: Con lắc lò xo dao động điều hoà Tính: k ; m m ∆l - Chu kú: T = 2π ; Con lắc lò xo thẳng đứng: T = 2π ; k g - TÇn sè gãc: ω = ∆l g sin α Chú ý: Gọi T1 và T2 là chu kì lắc lần l−ợt treo vật m1 và m2 vào lò xo có độ cứng k Chu k× l¾c treo c¶ m1 vµ m2: m = m1 + m2 lµ T2 = T12 + T22 , vµo vËt khèi l−îng m = m1 – m2 Treo vµo mÆt ph¼ng nghiªng: T = 2π (m1 > m2) ®−îc chu kú T2 = T12 - T22 , - TÇn sè: f = T = ω = 2π 2π k m Câu hỏi 3: Tìm chiều dài lò xo dao động + ChiÒu dµi ë vÞ trÝ c©n b»ng: lCB = l0 + ∆l + Chiều dài cực đại lò xo dao động: lmax = lcb + A + Chiều dài cực tiểu lò xo dao động: lmin = lcb – A ⇒ lCB = (lmin + lmax)/2; A= (lmax - lmin)/2 + vị trí có li độ x , chiều dài lò xo là: l = lCB ± x Chú ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần vµ gi·n lÇn Khi A< ∆l : Thời gian lò xo giãn lần là thời gian ngắn để vật từ vị t x1 = -(∆l – A) đến x2 = A Khi A >∆l (Víi Ox h−íng xuèng) nh− h×nh - Thời gian lò xo nén lần là thời gian ngắn để vật từ vị t x1 = -∆l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần là thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -∆l đến x2 = A -A ∆l -A O Trang 11 O A x H×nh a (A < ∆l) Câu hỏi 4: Tính động năng, năng, - ThÕ n¨ng: Et = kx2 ∆l nÐn gi·n A x H×nh b (A > ∆l) Leâ Thanh Tuaán - §éng n¨ng: E® = mv2 - C¬ n¨ng cña l¾c lß xo: E = Et + E® = Et max = E® max = 1 kA2 = mω2A2 = const 2 Chó ý: §éng n¨ng vµ thÕ n¨ng biÕn thiªn ®iÒu hßa cïng chu k× T’ = T , cïng tÇn sè f’ = 2f hoÆc tÇn sè gãc ω ’=2 ω C©u hái 5: TÝnh lùc tæng hîp t¸c dông lªn vËt (Lùc kÐo vÒ hay lùc håi phôc): C«ng thøc: Fkv = ma = -kx = -mω2x Fkv = m a = k x §é lín: m: kg, a: m/s2, k: N/m, x: m Fkv max = m.ω A= k.A ë vÞ trÝ biªn Fkv = ë VTCB Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Lu«n h−íng vÒ VTCB * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ Câu hỏi 6: Tính lực đàn hồi (là lực đ−a vật vị trí lò xo không biến dạng), là lực mà lò xo tác dụng lên giá đỡ, điểm treo, lên vật Tổng quát: Fđh = k.độ biến dạng * Với lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo và lực đàn hồi là (vì VTCB lò xo không biến d¹ng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt trên mặt phẳng nghiêng (Vật phía d−ới) + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * F®h = k|∆l + x| víi chiÒu d−¬ng h−íng xuèng * F®h = k|∆l - x| víi chiÒu d−¬ng h−íng lªn + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(∆l + A) (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * NÕu A < ∆l ⇒ FMin = k(∆l - A) * NÕu A ≥ ∆l ⇒ FMin = (lóc vËt ®i qua vÞ trÝ lß xo kh«ng biÕn d¹ng) Câu hỏi 7: Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l đ−ợc cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dµi t−¬ng øng lµ l1, l2, … TÝnh k1, k2, Ta cã: l = l1 + l2 + kl = k1l1 = k2l2 = … C©u hái 8: GhÐp lß xo: 1 * Nèi tiÕp: = + + ⇒ cïng treo mét vËt khèi l−îng nh− th×: T2 = T12 + T22 k k1 k2 1 * Song song: k = k1 + k2 + … ⇒ cïng treo mét vËt khèi l−îng nh− th×: = + + T T1 T2 III CON lắc đơn: * CÊu t¹o: VËt nÆng m g¾n vµo mét sîi d©y cã chiÒu dµi l * §iÒu kiÖn xÐt: Bá qua ma s¸t, lùc c¶n, d©y kh«ng gi·n vµ rÊt nhÑ, vËt coi lµ chÊt ®iÓm TÇn sè gãc: ω = g ω 2π l ; chu kú: T = ; tÇn sè: f = = = = 2π g ω T 2π 2π l g l Chú ý: Tại nơi, chu kỳ dao động điều hòa lắc đơn thay đổi chiều dài: Gäi T1 vµ T2 lµ chu k× cña l¾c cã chiÒu dµi l1 vµ l2 + Con lắc có chiều dài là l = l1 + l2 thì chu kì dao động là: T2 = T12 + T22 + Con lắc có chiều dài là l = l1 – l2 thì chu kì dao động là: T2 = T12 - T22 Trang 12 Leâ Thanh Tuaán Lùc kÐo vÒ (håi phôc): s F = − mg sin α = − mgα = − mg = − mω s l Ph−ơng trình dao động: s = S0cos(ωt + ϕ) hoÆc α = α cos(ωt + ϕ) víi s = α l, S0 = α l ⇒ v = s’ = -ωS0sin(ωt + ϕ) = -ωl α sin(ωt + ϕ) ⇒ a = v’ = -ω2S0cos(ωt + ϕ) = -ω2l α cos(ωt + ϕ) = -ω2s = -ω2 α l L−u ý: S0 đóng vai trò nh− A còn s đóng vai trò nh− x Hệ thức độc lập: * a = -ω2s = -ω2 α l v * S02 = s + ( ) ω v2 2 * α0 = α + gl 1 mg 1 C¬ n¨ng: W = mω S02 = S0 = mglα 02 = mω 2l 2α 02 2 l 2 - C¬ n¨ng: W = Wt + W® + ThÕ n¨ng: Wt = mgh = mgl(1 - cosα) (≈ mg l α2 , nÕu α nhá) mv2 + §éng n¨ng : W® = - ë vÞ trÝ biªn : W = Wtmax = mgh0 víi h0 = l (1 - cosα0) - ë VTCB : W = W®max = - ë vÞ trÝ bÊt k× : mv2 W = mgl(1 - cosα) + mv02 - VËn tèc cña l¾c qua VTCB : v0 = với v0 là vận tốc cực đại 2g l (1 - cosα0) - VËn tèc cña l¾c qua vÞ trÝ cã gãc lÖch α : v = 2g l (cosα - cosα0) - Lùc c¨ng d©y : T = mg(3cos α – 2cos α 0) Chú ý: Khi lắc đơn dao động với α0 Cơ năng, vận tốc và lực căng sợi dây lắc đơn: W = mgl(1-cosα0); v2 = 2gl(cos α – cos α 0) vµ T = mg(3cos α – 2cos α 0) Tính thời gian đồng hồ chạy nhanh (chậm) ngày đêm: * Xác định xem đồng hồ chạy nhanh hay chậm: - Viết công thức tính chu kì T đồng hồ chạy đúng - Viết công thức tính chu kì T’ đồng hồ chạy sai T' - LËp tØ sè T T' NÕu > thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng lắc đơn) T T' NÕu < thì đồng hồ chạy nhanh T * Tính thời gian đồng hồ chạy nhanh (chậm) ngày đêm (24h = 86400s): Trang 13 Leâ Thanh Tuaán τ = 86400 T' − ( s) T ⎛ R ⎞ Chú ý: - độ cao h: g ' = g ⎜ ⎟ ⎝ R+ h ⎠ ⎛ R−d ⎞ - độ sâu d: g ' = g ⎜ ⎟ ⎝ R ⎠ - Chiều dài phụ thuộc vào nhiệt độ: l = l0(1 + α t) l0: Chiều dài 00C Khi lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi: * Lực phụ không đổiurth−ờngrlà: ur r - Lực quán tính: F = −ma , độ lớn F = ma ( F ↑↓ a ) r r r L−u ý: + Chuyển động nhanh dần a ↑↑ v ( v có h−ớng chuyển động) r r + Chuyển động chậm dần a ↑↓ v ur ur ur ur - Lực điện tr−ờng: F = qE , độ lớn F = |q|E (Nếu q > ⇒ F ↑↑ E ; còn q < ⇒ ur ur F ↑↓ E ) ur - Lực đẩy ácsimét: F = DgV ( F luông thẳng đứng h−ớng lên) Trong đó: D là khối l−ợng riêng chất lỏng hay chất khí g lµ gia tèc r¬i tù V uur ur ur là thể tích phần vật chìm chất lỏng hay chất khí đó ur Khi đó: P ' = P + F gọi là trọng lực hiệu dụng hay lực biểu kiến (có vai trò nh− trọng lực P ) ur uur ur F g ' = g + gäi lµ gia tèc träng tr−êng hiÖu dông hay gia tèc träng tr−êng biÓu kiÕn m l Chu kỳ dao động lắc đơn đó: T ' = 2π g' * C¸c tr−êng hîp th−êng gÆp: ur * F cã ph−¬ng ngang: F + Tại VTCB dây treo lệch với ph−ơng thẳng đứng góc có: tan α = P F m + g ' = g + ( )2 ur * F có ph−ơng thẳng đứng: Tại VTCB dây treo có ph−ơng thẳng đứng ur F + NÕu F h−íng xuèng th× g ' = g + m ur F + NÕu F h−íng lªn th× g'= g− m Trang 14 Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG II: sãng c¬ vµ sãng ©m I sãng c¬ Định nghĩa: Là dao động lan truyền môi tr−ờng Chó ý: - Sãng c¬ kh«ng truyÒn ®−îc ch©n kh«ng - Một đặc điểm quan trọng sóng là sóng truyền môi tr−ờng thì các phần tử môi tr−ờng dao động quanh vị trí cân chúng mà không chuyển dời theo sóng Chỉ có pha dao động chúng đ−ợc truyền C¸c lo¹i sãng: - Sóng ngang: Ph−ơng dao động các phần tử môi tr−ờng vuông góc với ph−ơng truyền sãng VD: Sãng truyÒn trªn mÆt n−íc Chó ý: Sãng ngang chØ truyÒn ®−îc chÊt r¾n vµ trªn bÒ mÆt chÊt láng - Sóng dọc: Ph−ơng dao động các phần tử môi tr−ờng trùng với ph−ơng truyền sóng VD: Sãng ©m Chó ý: Sãng däc truyÒn ®−îc c¶ chÊt r¾n, chÊt láng vµ chÊt khÝ Các đại l−ợng đặc tr−ng cho sóng: * Chu kỳ T, tần số f, biên độ A sóng: là chu kỳ, tần số, biên độ dao động chung các phần tử vật chất có sóng truyền qua và chu kỳ, tần số, biên độ nguồn sóng * Tốc độ truyền sóng: Là tốc độ truyền pha dao động (khác với tốc độ dao động các phần tử vật chÊt) * B−ớc sóng: là khoảng cách hai điểm gần trên cùng ph−ơng truyền sóng dao động cïng pha B−íc sãng còng lµ qu·ng ®−êng mµ sãng truyÒn ®−îc mét chu kú C«ng thøc: λ = vT = v/f Trong đó: λ: B−ớc sóng; T (s): Chu kú cña sãng; f (Hz): TÇn sè cña sãng x x v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị t−ơng ứng với đơn vị λ) Chú ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n – 1) b−ớc sóng Ph−¬ng tr×nh sãng M N O x T¹i ®iÓm O: uO = Acos(ωt + ϕ) T¹i ®iÓm M c¸ch O mét ®o¹n x trªn ph−¬ng truyÒn sãng * Sãng truyÒn theo chiÒu d−¬ng cña trôc Ox th× t x x x uM = AMcos(ωt + ϕ - ω ) = AMcos(ωt + ϕ - 2π ) =AMcos2 π ( + ϕ - ) v λ T λ * Sãng truyÒn theo chiÒu ©m cña trôc Ox th× t x x x uN = AMcos(ωt + ϕ + ω ) = AMcos(ωt + ϕ + 2π ) = AMcos2 π ( + ϕ + ) v λ T λ §é lÖch pha gi÷a hai ®iÓm M, N c¸ch nguån O mét kho¶ng x1= OM, x2 = ON x −x x −x ∆ϕ = ω = 2π v λ Nếu điểm đó nằm trên ph−ơng truyền sóng và cách khoảng x thì: x x ∆ϕ = ω = 2π v λ L−u ý: §¬n vÞ cña x, x1, x2, λ vµ v ph¶i t−¬ng øng víi II sãng ©m §Þnh nghÜa: Sãng ©m lµ nh÷ng sãng c¬ truyÒn c¸c m«i tr−êng r¾n, láng, khÝ Nguån ©m lµ các vật dao động phát âm - Sãng ©m truyÒn ®−îc c¸c m«i tr−êng r¾n láng vµ khÝ, kh«ng truyÒn ®−îc ch©n kh«ng Ph©n lo¹i: - ¢m nghe ®−îc (g©y c¶m gi¸c ©m tai ng−êi) lµ sãng c¬ häc cã tÇn sè kho¶ng tõ 16 Hz đến 20000 Hz f< 16 Hz: sóng hạ âm, f> 20000 Hz: sóng siêu âm Trang 15 Leâ Thanh Tuaán các đặc tr−ng vật lý âm: - Âm có đầy đủ các đặc tr−ng sóng học - Vận tốc truyền âm: phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ môi tr−ờng: vrắn > vlỏng > vkhí Chó ý: Khi sãng ©m truyÒn tõ m«i tr−êng nµy sang m«i tr−êng kh¸c th× vËn tèc vµ b−íc sãng thay đổi Nh−ng tần số và đó chu kì sóng không đổi - C−ờng độ âm: I= W P = tS S Trong đó: W (J), P (W) là l−ợng, công suất phát âm nguồn S (m2) lµ diÖn tÝch mÆt vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn ©m (víi sãng cÇu th× S lµ diÖn tÝch mÆt cÇu S=4 π r2) I S ⎛r ⎞ Chó ý: NÕu n¨ng l−îng ®−îc b¶o toµn: W = I 1.S1 = I S => = = ⎜ ⎟ I S1 ⎝ r1 ⎠ - Mức c−ờng độ âm: I I HoÆc L(dB) = 10.lg I0 I0 -12 Với I0 = 10 W/m f = 1000Hz: c−ờng độ âm chuẩn (C−ờng độ âm chuẩn thay đổi theo tần số) L( B) = lg L I 10 Chó ý: Tõ c«ng thøc L = 10 lg => I = I 10 I0 I ∆L = L2 − L1 = 10 lg I1 - Đồ thị dao động âm (Phổ âm): Một nhạc cụ phát âm có tần số f (Gọi là Âm hay hoạ âm thứ nhất) thì đồng thời phát các hoạ âm có tần số 2f, 3f, 4f, (Gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ t− ) Biên độ các hoạ âm cúng khác Tổng hợp đồ thị dao động tất các hoạ âm nhạc âm ta đ−ợc đồ thị dao động nhạc âm đó Đồ thị không còn là đ−ờng sin điều hoà mà là đ−ờng phức tạp có chu kú các đặc tr−ng sinh lý âm: - §é cao: g¾n liÒn víi tÇn sè ¢m cã f cµng lín th× cµng cao, f cµnh nhá th× cµng trÇm - Độ to: gắn liền với mức c−ờng độ âm - Âm sắc: gắn liền với đồ thị dao động âm * Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: III GIAO THOA SãNG Định nghĩa: Là tổng hợp hai sóng kết hợp không gian, đó có chỗ biên dộ sãng tæng hîp ®−îc t¨ng c−êng hay bÞ gi¶m bít * Sóng kết hợp: Do hai nguồn kết hợp phát Hai nguồn kết hợp là nguồn dao động cùng ph−ơng, cùng chu kỳ (Tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian Giao thoa cña hai sãng ph¸t tõ hai nguån sãng kÕt hîp S1, S2 c¸ch mét kho¶ng l: XÐt ®iÓm M c¸ch hai nguån lÇn l−ît d1, d2 Ph−¬ng tr×nh sãng t¹i nguån u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) vµ u2 = Acos(2π ft + ϕ ) Ph−¬ng tr×nh sãng t¹i M hai sãng tõ hai nguån truyÒn tíi: d d u1M = Acos(2π ft − 2π + ϕ1 ) vµ u2 M = Acos(2π ft − 2π + ϕ ) λ λ Ph−¬ng tr×nh giao thoa sãng t¹i M: uM = u1M + u2M d + d ϕ +ϕ ⎤ ∆ϕ ⎤ ⎡ d −d ⎡ uM = Acos ⎢π + cos ⎢ 2π ft − π + ⎥ ⎥ ⎦ ⎦ λ λ ⎣ ⎣ Trang 16 Leâ Thanh Tuaán ⎛ d − d ∆ϕ ⎞ Biên độ dao động M: AM = A cos ⎜ π + ⎟ víi ∆ϕ = ϕ1 − ϕ λ ⎠ ⎝ l ∆ϕ l ∆ϕ Chú ý: * Số cực đại: − + (k ∈ Z) <k<+ + λ 2π λ 2π l ∆ϕ l ∆ϕ * Sè cùc tiÓu: − − + <k<+ − + (k ∈ Z) λ 2π λ 2π Hai nguồn dao động cùng pha (hai nguồn đồng bộ) ( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ2 = ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = kλ (k∈Z) (Tập hợp là các đ−ờng hypebol và đ−ờng trung trực nèi 2nguån) AC§ = 2A l l Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): − < k < λ λ λ * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1) (k∈Z) (Tập hợp là các đ−ờng hypebol) ACT = l l Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): − − < k < − λ λ 2 Hai nguồn dao động ng−ợc pha:( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ = π ) λ * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1) (k∈Z) l l Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): − − < k < − λ λ * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = kλ (k∈Z) l l Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): − < k < λ λ Chú ý: Với bài toán tìm số đ−ờng dao động cực đại và không dao động hai điểm M, N cách hai nguån lÇn l−ît lµ d1M, d2M, d1N, d2N §Æt ∆dM = d1M - d2M ; ∆dN = d1N - d2N vµ gi¶ sö ∆dM < ∆dN + Hai nguồn dao động cùng pha: - Cực đại: ∆dM < kλ < ∆dN - Cùc tiÓu: ∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN + Hai nguồn dao động ng−ợc pha: - Cực đại:∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN - Cùc tiÓu: ∆dM < kλ < ∆dN Sè gi¸ trÞ nguyªn cña k tho¶ m·n c¸c biÓu thøc trªn lµ sè ®−êng cÇn t×m IV sãng dõng Định nghĩa: là sóng có các nút và bụng cố định không gian * Nguyªn nh©n: Sãng dõng lµ kÕt qu¶ cña sù giao thoa gi÷a sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹, sãng tíi vµ sóng phản xạ truyền theo cùng ph−ơng Khi đó sóng tới và sóng phản xạ là sóng kết hợp và giao thoa t¹o sãng dõng Chó ý: - Đầu cố định đầu dao động nhỏ là nút sóng - §Çu tù lµ bông sãng - Hai điểm đối xứng với qua nút sóng luôn dao động ng−ợc pha - Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng luôn dao động cùng pha - Các điểm trên dây dao động với biên độ không đổi ⇒ l−ợng không truyền - Kho¶ng thêi gian gi÷a hai lÇn sîi d©y c¨ng ngang (c¸c phÇn tö ®i qua VTCB) lµ nöa chu kú - Bề rộng bụng là 4A A là biên độ sóng tới sóng phản xạ Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: * Hai ®Çu lµ nót sãng: l = k λ (k ∈ N * ) λ λ A Trang 17 N P B N B N B N B N Leâ Thanh Tuaán Sè bông sãng = sè bã sãng = k Sè nót sãng = k + * Mét ®Çu lµ nót sãng cßn mét ®Çu lµ bông sãng: l = (2k + 1) λ (k ∈ N ) Bông Nót A Sè bã sãng nguyªn = k Sè bông sãng = sè nót sãng = k + Ph−ơng trình sóng dừng trên sợi dây AB (với đầu A cố định dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng): Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i B: uB = Acos2π ft vµ u 'B = − Acos2π ft = Acos(2π ft − π ) Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i M c¸ch B mét kho¶ng d lµ: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) vµ u 'M = Acos(2π ft − 2π − π ) λ λ Ph−¬ng tr×nh sãng dõng t¹i M: uM = uM + u 'M d π π d π uM = Acos(2π + )cos(2π ft − ) = Asin(2π )cos(2π ft − ) λ λ 2 d π d Biên độ dao động phần tử M: AM = A cos(2π + ) = A sin(2π ) λ λ * §Çu B tù (bông sãng): Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i B: uB = u 'B = Acos2π ft Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i M c¸ch B mét kho¶ng d lµ: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) vµ u 'M = Acos(2π ft − 2π ) λ λ Ph−¬ng tr×nh sãng dõng t¹i M: uM = uM + u 'M d uM = Acos(2π )cos(2π ft ) λ d Biên độ dao động phần tử M: AM = A cos(2π ) λ x Chú ý: Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: AM = A sin(2π ) λ Trang 18 P Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG III: dßng ®iÖn xoay chiÒu C¸ch t¹o dßng ®iÖn xoay chiÒu: + Nguyªn t¾c: Dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ (Lµ hiÖn t−îng cã sù biÕn thiªn cña tõ th«ng qua khung dây kín thì khung xuất suất điện động cảm ứng để sinh dđ cảm øng) + C¸ch ur t¹o: ur Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vòng dây, quay với tần số góc ω từ tr−ờng B ( B ⊥ trục quay) Thì mạch có dòng điện biến thiên điều hòa với tần số góc ω gọi là dßng ®iÖn xoay chiÒu (d®xc) Tõ th«ng göi qua khung d©y cña m¸y ph¸t ®iÖn Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ) Với Φ0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ từ tr−ờng, S là diện tích vßng d©y, ω = 2πf π π Suất điện động khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - ) = E0cos(ωt + ϕ - ) 2 Với E0 = ωNSB là suất điện động cực đại Chú ý: Khi khung dây quay vòng (một chu kì) thì dòng điện chạy khung đổi chiều lần + BiÓu thøc ®iÖn ¸p tøc thêi vµ dßng ®iÖn tøc thêi: u = U0cos(ωt + ϕu) i = I0cos(ωt + ϕi) vµ Trong đó: i là giá trị c−ờng độ dđ thời điểm t; I0 > là giá trị cực đại i; ω > là tần số góc; (ωt + ϕi) lµ pha cña i t¹i thêi ®iÓm t; ϕi lµ pha ban ®Çu cña d® u là giá trị điện áp thời điểm t; U0 > là giá trị cực đại u; ω > là tần số góc; (ωt + ϕu) lµ pha cña u t¹i thêi ®iÓm t; ϕu lµ pha ban ®Çu cña ®iÖn ¸p Với ϕ = ϕu – ϕi là độ lệch pha u so với i, có − π ≤ϕ ≤ π - C¸c gi¸ trÞ hiÖu dông: + C−ờng độ hiệu dụng dđxc là đại l−ợng có giá trị c−ờng độ dđ không đổi, cho ®i qua cïng mét ®iÖn trë R, cïng mét kho¶ng thêi gian th× c«ng suÊt tiªu thô cña R bëi d® không đổi công suất tiêu thụ trung bình R dđxc nói trên + Điện áp hiệu dụng đ−ợc định nghĩa t−ơng tự + Gi¸ U= U0 trÞ hiÖu ; I= I0 dông b»ng ; E= E0 gi¸ trÞ cùc đại cña đại l−îng chia cho 2 Dßng ®iÖn xoay chiÒu i = I0cos(2πft + ϕi) * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * NÕu pha ban ®Çu ϕi = hoÆc ϕi = π th× chØ gi©y ®Çu tiªn đổi chiều 2f-1 lần Công thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng chu kỳ Khi đặt điện áp u = U0cos(ωt + ϕu) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1 Trang 19 Leâ Thanh Tuaán 4∆ϕ U1 , (0 < ∆ϕ < π/2) U0 ω Dßng ®iÖn xoay chiÒu ®o¹n m¹ch R, L, C nèi tiÕp * §o¹n m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn R: uR cïng pha víi i, (ϕ = ϕu – ϕi = 0) U U vµ I = I= R R U L−u ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi qua và có I = R * §o¹n m¹ch chØ cã cuén thuÇn c¶m L: uL nhanh pha h¬n i lµ π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = π/2) U U vµ I = víi ZL = ωL lµ c¶m kh¸ng I= ZL ZL L−u ý: Cuộn cảm L cho dòng điện không đổi qua hoàn toàn (không cản trở) * §o¹n m¹ch chØ cã tô ®iÖn C: uC chËm pha h¬n i lµ π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = -π/2) U U vµ I = víi ZC = lµ dung kh¸ng I= ZC ZC ωC L−u ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi qua (cản trở hoàn toàn) * §o¹n m¹ch RLC kh«ng ph©n nh¸nh Z = R2 + ( ZL − ZC ) ⇒ U = U R2 + (U L − U C ) ⇒ U = U 02R + (U L − U 0C ) Z − ZC Z − ZC π π R víi − ≤ ϕ ≤ tan ϕ = L ;sin ϕ = L ; cosϕ = 2 R Z Z ⇒ ϕ > th× u nhanh pha h¬n i + Khi ZL > ZC hay ω > LC + Khi ZL < ZC hay ω < ⇒ ϕ < th× u chËm pha h¬n i LC ⇒ ϕ = th× u cïng pha víi i + Khi ZL = ZC hay ω = LC ∆t = Víi cos∆ϕ = U gäi lµ hiÖn t−îng céng h−ëng dßng ®iÖn R Chó ý: - NÕu m¹ch gåm nhiÒu ®iÖn trë: + M¾c nèi tiÕp: R = R1 + R2 + 1 1 1 + M¾c song song: = + + = + + Lúc đó I Max = R R1 R C - NÕu m¹ch gåm nhiÒu tô ®iÖn: + M¾c song song: C = C + C + + M¾c nèi tiÕp: C = + C1 C C1 C + C«ng suÊt to¶ nhiÖt trªn ®o¹n m¹ch RLC: P = UIcosϕ = I2R HÖ sè c«ng suÊt: P R U cosϕ = UI = Z = UR - Công suất tiêu thụ đoạn mạch phụ phuộc vào giá trị cosϕ, nên để sử dụng có hiệu điện n¨ng tiªu thô th× ph¶i t¨ng hÖ sè c«ng suÊt (nghÜa lµ ϕ nhá) B»ng c¸ch m¾c thªm vµ m¹ch nh÷ng tô điện có điện dung lớn Qui định các sở sử dụng điện cosϕ ≥ 0,85 Trang 20 Leâ Thanh Tuaán + Víi m¹ch LC th× cosϕ = , m¹ch kh«ng tiªu thô ®iÖn! P = Chó ý: NhiÖt l−îng to¶ trªn m¹ch (§iÖn n¨ng tiªu thô) thêi gian t: Q = A = P.t víi A tÝnh b»ng J, P tÝnh b»ng W, t tÝnh b»ng s Céng h−ëng ®iÖn: I = Imax ⇔ ZL = ZC ⇔ ωL = 1 ⇔ ω2 = ωC LC Chó ý: Khi cã céng h−ëng ®iÖn th×: U U2 - dđ đạt cực đại Imax = R và công suất tiêu thụ đạt cực đại Pmax = R - u cïng pha víi i: ϕ = 0, ϕu = ϕi - U = UR ; UL = UC R - cosϕ = Z = => R = Z Đoạn mạch RLC có L thay đổi: a Zmin, Imax, URmax, UCmax, URcmax, Pmax, cos ϕ cực đại, uR cùng pha uAB: ZL = ZC => L = b U LMax ω 2C U R2 + ZC2 R2 + ZC2 = ZL = ZC R c Víi L = L1 hoÆc L = L2 th× UL cã cïng gi¸ trÞ th× ULmax d Khi ZL = ZC + R2 + ZC2 2UR th× U RLMax = R + ZC2 − ZC ZL = L1 L2 1 + ( )⇒ L= L1 + L2 ZL1 ZL2 Chó ý: R vµ L m¾c liªn tiÕp 10 Đoạn mạch RLC có C thay đổi: * Khi C = th× IMax ⇒ URmax; PMax ω L * Khi ZC = U R2 + ZL2 R2 + ZL2 th× U CMax = ZL R * Khi C = C1 hoÆc C + C2 1 = ( + )⇒C = ZC ZC1 ZC2 C * Khi ZC = ZL + R2 + ZL2 = C2 th× U RCMax = th× UC cã 2UR R + ZL2 − ZL cïng gi¸ trÞ th× * Khi ω = C L R − C th× U LMax = 2U L R LC − R2C Trang 21 Chó ý: R vµ C m¾c liªn tiÕp 11 Mạch RLC có ω thay đổi: th× IMax ⇒ URmax; PMax cßn ULCMin L−u ý: L vµ C m¾c liªn tiÕp * Khi ω = LC UCmax Leâ Thanh Tuaán L R2 2U L * Khi ω = − th× U CMax = L C R LC − R2C * Víi ω = ω1 hoÆc ω = ω2 th× I hoÆc P hoÆc UR cã cïng mét gi¸ trÞ th× IMax hoÆc PMax hoÆc URMax ω = ω1ω2 ⇒ tÇn sè f = f1 f2 12 C¸c bµi tËp vÒ c«ng suÊt: a Nếu R, U = số Thay đổi C, L ω R U P= R + ( Z L − Z C )2 U2 Pmax = ZL = ZC R b Nếu U, C, L, ω = số Thay đổi R áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho: Pmax = U2 R= Z L − Z c 2R c Mạch R, L, C R biến đổi có hai giá trị R1, R2 cho công suất P < Pmax: R U => P R −U R + P ( Z L − Z C ) = P= R + (Z L − Z C )2 Theo định lý Viet: R1 + R2 = U2 ; R1.R2 = P Z L − ZC * Hai ®o¹n m¹ch R1L1C1 vµ R2L2C2 cïng u hoÆc cïng i cã pha lÖch ∆ϕ: ZL − ZC1 ZL − ZC2 vµ tan ϕ = (gi¶ sö ϕ1 > ϕ2) Víi tan ϕ1 = R1 R2 tan ϕ1 − tan ϕ = tan ∆ϕ + tan ϕ1 tan ϕ Tr−ờng hợp đặc biệt ∆ϕ = π/2 (vuông pha nhau) thì tanϕ1.tanϕ2 = -1 Cã ϕ1 – ϕ2 = ∆ϕ ⇒ 13 M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu mét pha: - Hoạt động dựa trên t−ợng cảm ứng điện từ, biến thành điện - CÊu t¹o gåm bé phËn : + Bé phËn t¹o tõ tr−êng gäi lµ phÇn c¶m : Lµ vµnh trßn trªn g¾n c¸c nam ch©m m¾c xen kÏ nèi tiÕp + Bé phËn t¹o dßng ®iÖn gäi lµ phÇn øng: Lµ khung d©y + Bé phËn ®−a d® ngoµi gäi lµ bé gãp: Gåm vµnh khuyªn vµ chæi quÐt - Trong c¸c m¸y ph¸t ®iÖn: R«to lµ phÇn c¶m ; Stato lµ phÇn øng - Trong m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt nhá: Rôto (bộ phận chuyển động) là phần ứng ; Stato (bộ phận đứng yên) là phần cảm Trang 22 Leâ Thanh Tuaán - TÇn sè dßng ®iÖn m¸y ph¸t ph¸t : np f = 60 Víi p lµ sè cÆp cùc, n lµ sè vßng quay cña r«to/phót = np Víi p lµ sè cÆp cùc, n lµ sè vßng quay cña r«to/gi©y - Tõ th«ng göi qua khung d©y cña m¸y ph¸t ®iÖn Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ) Với Φ0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ từ tr−ờng, S là diện tích cña vßng d©y, ω = 2πf - Suất điện động khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - π π ) = E0cos(ωt + ϕ - ) Với E0 = ωNSB là suất điện động cực đại 13 M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ba pha: - Máy phát điện xc ba pha là máy tạo ba sđđ xc hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch 2π gãc (vÒ thêi gian lµ T/3) - CÊu t¹o: + Phần ứng là ba cuộn dây giống gắn cố định trên đ−ờng tròn tâm ba vị trí đối xứng, đặt lÖch gãc 1200 + Phần cảm là nc có thể quay quanh trục với tốc độ góc ω không đổi N - Hoạt động dựa trên t−ợng cảm ứng điện từ, biến thành điện n¨ng Khi nam ch©m quay tõ th«ng qua mçi cuén d©y lµ ba hµm sè sin cña thời gian, cùng tần số góc ω, cùng biên độ và lệch 1200 Kết ba cuộn dây xuất ba sđđ xc cảm ứng cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha gãc 1200 S - Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay 2π chiều cùng tần số, cùng biên độ nh−ng độ lệch pha đôi là i1 = I cos(ωt ) 2π ) 2π i3 = I cos(ωt + ) tr−ờng hợp tải đối xứng thì : i2 = I cos(ωt − * C¸c c¸ch m¾c: (1) r B + M¾c h×nh - Gồm dây đó có ba dây pha và dây trung hßa - Tải tiêu thụ không cần đối xứng - U d = 3.U p Trang 23 r r B1 B2 (2) Leâ Thanh Tuaán - Id = Ip - I0 = A2 + M¾c h×nh tam gi¸c - HÖ thèng gåm ba d©y B1 A2 B1 - Tải tiêu thụ phải thật đối xứng A3 - I d = 3.I p A1 B2 A1 B3 A3 - Ud = Up +¦u ®iÓm dßng xoay chiÒu ba pha - TiÕt kiÖm d©y dÉn - Dòng điện xoay chiều ba pha đối xứng cho hiệu suất cao so với dòng điện xoay chiều mét pha - Tạo từ tr−ờng quay dùng động không đồng ba pha dễ dàng 14 Động không đồng ba pha: - Hoạt động : Dựa trên t−ợng cảm ứng điện từ và từ tr−ờng quay - CÊu t¹o: Gåm hai bé phËn chÝnh lµ: - R«to (phÇn c¶m): Lµ khung d©y cã thÓ quay d−íi t¸c dông cña tõ tr−êng quay - Stato (phần ứng): Gồn cuộn dây giống hệt đặt vị trí nằm trên vòng tròn cho trục cuộn dây đồng qui tâm vòng tròn và hợp góc 1200 - Khi cho d®xc pha vµo cuén d©y Êy th× tõ tr−êng tæng hîp cuén d©y t¹o t¹i t©m lµ tõ tr−êng quay B = 1,5B0 víi B lµ tõ tr−êng tæng hîp t¹i t©m 0, B0 lµ tõ tr−êng cuén d©y t¹o Tõ tr−ờng quay này tác dụng vào khung dây là khung quay với tốc độ nhỏ tốc độ quay từ tr−ờng Chuyển động quay rôto (khung dây) đ−ợc sử dụng làm quay các máy khác 15 M¸y biÕn ¸p (biÕn thÕ): - Hoạt động: Dựa trên t−ợng cảm ứng điện từ - CÊu t¹o: + Lâi biÕn ¸p: Lµ c¸c l¸ s¾t non pha silic ghÐp l¹i (§Ó gi¶m dßng Phuc«) T¸c dông dÉn tõ + Hai cuén d©y quÊn: - Cuén d©y s¬ cÊp cã hai ®Çu nèi víi nguån ®iÖn cã N1 vßng - Cuén d©y thø cÊp cã hai ®Çu nèi víi t¶i tiªu thô cã N2 vßng - T¸c dông cña hai cuén d©y lµ dÉn ®iÖn - Tác dụng: biến đổi điện áp (và c−ờng độ dòng điện) dòng điện xoay chiều mà giữ nguyên tần số Máy biến áp không có tác dụng biến đổi l−ợng (công) - C«ng thøc m¸y biÕn ¸p: U1 E1 I N1 = = = =k U E2 I1 N2 + NÕu k > 1: N1 > N2 <==> U1 > U2 : MBA h¹ ¸p + NÕu k < 1: N1 < N2 <==> U1 < U2 : MBA t¨ng ¸p P U I cosϕ2 - HiÖu suÊt m¸y biÕn ¸p: H = P2 = 2 U1I1cosϕ1 Trang 24 Leâ Thanh Tuaán - øng dông cña m¸y biÕn ¸p: Trong truyÒn t¶i vµ sö dông ®iÖn n¨ng 15 C«ng suÊt hao phÝ qu¸ tr×nh truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng: ∆P = R d I2 = R d P2 (U cos ϕ)2 Trong đó: P: c«ng suÊt truyÒn ®i ë n¬i cung cÊp; U: ®iÖn ¸p ë n¬i cung cÊp; cosϕ: hÖ sè c«ng suÊt cña d©y t¶i ®iÖn (th«ng th−êng cosϕ = 1); Rd = ρ l lµ ®iÖn trë tæng céng cña d©y t¶i ®iÖn (l−u ý: dÉn ®iÖn b»ng d©y) S => ChØ cÇn t¨ng ®iÖn ¸p ë ®Çu ®−êng d©y t¶i ®iÖn lªn k lÇn th× cã thÓ gi¶m hao phÝ ®i k2 lÇn - §é gi¶m ®iÖn ¸p trªn ®−êng d©y t¶i ®iÖn: ∆U = RdI - HiÖu suÊt t¶i ®iÖn: H= P - ∆P (100%) P Trang 25 Leâ Thanh Tuaán CHƯƠNG IV: dao động và sóng điện từ Mạch dao động: * Mạch dao động là mạch điện gồm cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thµnh m¹ch ®iÖn kÝn + Nếu điện trở mạch nhỏ, coi nh− không, thì mạch là mạch dao động lí t−ởng - Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại mạch nhiều lần tạo dđxc mạch Ban đầu để mạch hoạt động phải tích cho tụ điện tích Q0 * Khi mạch hoạt động, q, u, i biến thiên cùng tần số : - §iÖn tÝch tøc thêi q = q0cos(ωt + ϕ) - HiÖu ®iÖn thÕ (®iÖn ¸p) tøc thêi u = q q0 = cos(ωt + ϕ ) = U cos(ωt + ϕ ) C C - Dßng ®iÖn tøc thêi i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + Trong đó: ω = LC U0 = 2π LC ) T = 2π LC lµ chu kú riªng lµ tÇn sè gãc riªng f= π lµ tÇn sè riªng I = ω q0 = q0 LC q0 I L = = ω LI = I C C ωC * Năng l−ợng mạch dao động: q2 1 q2 = cos (ωt + ϕ ) - N¨ng l−îng ®iÖn tr−êng: Wđ = Cu = qu = 2 2C 2C - N¨ng l−îng tõ tr−êng: Wt = - N¨ng l−îng ®iÖn tõ: q02 Li = sin (ωt + ϕ ) 2C q02 1 W=Wđ + Wt <==> W = CU = q0U = = LI 2 2C Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc ω, tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2ω, tÇn sè 2f vµ chu kú T/2 + Mạch dao động có điện trở R ≠ thì dao động tắt dần Để trì dao động cần cung ω2 C2 U 02 U RC P = I2 R = R= cÊp cho m¹ch mét n¨ng l−îng cã c«ng suÊt: 2L + Khi tô phãng ®iÖn th× q vµ u gi¶m vµ ng−îc l¹i + Quy −ớc: q > ứng với tụ ta xét tích điện d−ơng thì i > ứng với dòng điện chạy đến tô mµ ta xÐt Trang 26 Leâ Thanh Tuaán - Sự t−ơng tự dao động điện và dao động §¹i l−îng c¬ x §¹i l−îng ®iÖn q v i m L k C Dao động x” + ω 2x = k ω= m x = Acos(ωt + ϕ) LC q = q0cos(ωt + ϕ) v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) i q02 = q + ( )2 ω q u = = Lω q C F u v A2 = x2 + ( )2 ω µ R F = -kx = -mω2x W® Wt (WC) W® = mv2 Wt W® (WL) Dao động điện q” + ω 2q = ω= Wt = kx2 1 Li q2 W® = 2C Wt = Sãng ®iÖn tõ * Khi tõ tr−êng biÕn thiªn theo thêi gian th× nã sinh ®iÖn tr−êng xo¸y (lµ ®iÖn tr−êng mµ c¸c ®−êng søc bao quanh c¸c ®−êng c¶m øng tõ) Ng−îc l¹i mét ®iÖn tr−êng biÕn thiªn theo thêi gian nã sinh tõ tr−êng xo¸y (lµ tõ tr−êng mµ c¸c ®−êng c¶m øng tõ bao quanh c¸c ®−êng søc cña ®iÖn tr−êng) - Dßng ®iÖn qua cuén d©y vµ d©y dÉn lµ d® dÉn, d® qua tô ®iÖn lµ d® dÞch (lµ sù biÕn thiªn cña ®iÖn tr−êng gi÷a b¶n tô) - §iÖn tr−êng vµ tõ tr−êng lµ mÆt thÓ hiÖn kh¸c cña lo¹i tr−êng nhÊt lµ ®iÖn tõ tr−êng * Sãng ®iÖn tõ: lµ sù lan truyÒn kh«ng gian cña ®iÖn tõ tr−êng biÕn thiªn + §Æc ®iÓm: - VËn tèc lan truyÒn ch©n kh«ng c = 3.108m/s Trong ®iÖn m«i v < c uur uur - Sãng ®iÖn tõ lµ sãng ngang E , B vu«ng gãc víi vµ vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng Cóng dao động cùng tần số và cùng pha - Sóng điện từ mang l−ợng Năng l−ợng sóng tỉ lệ với bình ph−ơng biên độ, với luỹ thừa c bËc cña tÇn sè Nªn sãng cµng ng¾n (tÇn sè cµng cao, λ = f ) th× n¨ng l−îng sãng cµng lín - Sãng ®iÖn tõ còng cã c¸c tÝnh ch©t ph¶n x¹, khóc x¹, giao thoa … nh− ¸nh s¸ng - B−íc sãng cña sãng ®iÖn tõ λ = c = c2π LC f Víi: c: vËn tèc as ch©n kh«ng; d©y (H) C: ®iÖn dung cña tô ®iÖn (F); + Ph©n loaÞ: + Sóng dài : dùng để thông tin d−ới n−ớc Trang 27 L: độ tự cảm cuộn Leâ Thanh Tuaán + Sóng trung: dùng để thông tin mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt ban ngày + Sóng ngắn: dùng để thông tin mặt đất, kể ngày hay đêm Do ít bị không khí hấp thụ, mặt khác sóng ngắn phản xạ tốt trên mặt đất và trên tầng điện li, nên có thể truyền xa + Sóng cực ngắn: dùng để thông tin vũ trụ Lo¹i sãng B−íc sãng TÇn sè Sãng dµi 1km-10km 30kHz – 300kHz Sãng trung 100m-1.000m (1km) 0,3 MHz -3 MHz Sãng ng¾n 10m-100m MHz -30 MHz 0,3 mm-10m 30 MHz -106 MHz Sãng cùc ng¾n * Nguyên tắc phát, thu sáng điện từ: Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC th× tÇn sè sãng ®iÖn tõ ph¸t hoÆc thu ®−îc b»ng tÇn sè riªng cña m¹ch Chú ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin → LMax và C biến đổi từ CMin → CMax thì b−ớc sóng λ sãng ®iÖn tõ ph¸t (hoÆc thu) λMin t−¬ng øng víi LMin vµ CMin λMax t−¬ng øng víi LMax vµ CMax Sơ đồ khối máy phát và thu vô tuyến đơn giản: - Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản: Micrô (1) tạo dao động điện có tần số âm; Mạch phát sóng điện từ cao tần (2) ph¸t sãng ®iÖn tõ cã tÇn sè cao (cì MHz) ; M¹ch biÕn ®iÖu (3) trén dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện tõ cao tÇn biÕn ®iÖu ; anten (5) t¹o ®iÖn tõ tr−êng cao tÇn lan truyÒn kh«ng gian - Sơ đồ khối máy thu vô tuyến đơn giản: Anten (1) thu sóng điện từ cao tần biến điệu ; Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần (2) khuếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới ; Mạch tách sóng (3) tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ cao tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến ; Loa (5) biến dao động điện thành dao động âm - ứng dụng sóng điện từ: Sóng vô tuyến điện đ−ợc sử dụng thông tin liên lạc đài phát thanh, dao động âm tần đ−ợc dùng để biến điệu (biên độ hặc tần số) dao động cao tần Dao động cao tần đã đ−ợc biến điệu đ−ợc phát xạ từ ăng ten d−ới dạng sóng điện từ mát thu thanh, nhờ có ăng ten thu, thu đ−ợc dao động cao tần đã đ−ợc biến điệu, và sau đó dao động âm tần lại đ−ợc tách khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ quá trình tách sóng, đ−a loa - Nguyªn t¾c chung cña th«ng tin liªn l¹c b»ng sãng v« tuyÕn: - Ph¶i dïng c¸c sãng ®iÖn tõ cao tÇn lµm sãng mang - Ph¶i biÕn ®iÖu sãng mang - ë n¬i thu ph¶i t¸ch sãng ©m tÇn khái sãng cao tÇn (sãng mang) - Khi tín hiệu thu nhỏ phải khuyếch đại chúng mạch khuyếch đại Trang 28 Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG V: sãng ¸nh s¸ng HiÖn t−îng t¸n s¾c ¸nh s¸ng * §/n: Lµ hiÖn t−îng chïm s¸ng phøc t¹p bÞ t¸ch thµnh nhiÒu mµu kh¸c ®i qua mÆt ph©n c¸ch cña hai m«i tr−êng suèt * ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu v c λ λ c B−ớc sóng ánh sáng đơn sắc λ = , truyền chân không λ0 = ⇒ = ⇒λ = f f v n λ * Chiết suất môi tr−ờng suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ là nhá nhÊt, mµu tÝm lµ lín nhÊt * ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím B−íc sãng cña ¸nh s¸ng tr¾ng: 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm HiÖn t−îng nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng HiÖn t−îng ¸nh s¸ng bÞ lÖch ph−¬ng truyÒn th¼ng gÆp vËt c¶n gäi lµ hiÖn t−îng nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng HiÖn t−îng giao thoa ¸nh s¸ng (chØ xÐt giao thoa ¸nh s¸ng thÝ nghiÖm Y©ng) * Đ/n: Là tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp không gian đó xuất nh÷ng v¹ch s¸ng vµ nh÷ng v¹ch tèi xen kÏ C¸c v¹ch s¸ng (v©n s¸ng) vµ c¸c v¹ch tèi (v©n tèi) gäi lµ v©n giao M d1 S1 thoa x d * HiÖu ®−êng ®i cña ¸nh s¸ng (hiÖu quang tr×nh) a I O ax ∆d = d − d1 = S2 D Trong đó: a = S1S2 là khoảng cách hai khe sáng D D = OI lµ kho¶ng c¸ch tõ mÆt ph¼ng chøa hai khe s¸ng S1, S2 đến màn quan sát S1M = d1; S2M = d2 x = OM là (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét * Vị trí (toạ độ) vân sáng: ∆d = kλ ⇒ x = k λD a ; k∈Z k = 0: V©n s¸ng trung t©m k = ±1: V©n s¸ng bËc (thø) (KÓ tõ trung t©m) k = ±2: V©n s¸ng bËc (thø) * Vị trí (toạ độ) vân tối: ∆d = (k + 0,5)λ ⇒ x = (k + 0,5) λD a ; k∈Z k = 0, k = -1: V©n tèi thø (bËc) nhÊt k = 1, k = -2: V©n tèi thø (bËc) hai k = 2, k = -3: V©n tèi thø (bËc) ba * Kho¶ng v©n i: Lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai v©n s¸ng hoÆc hai v©n tèi liªn tiÕp: i = λD a * NÕu thÝ nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh m«i tr−êng suèt cã chiÕt suÊt n th× b−íc sãng vµ kho¶ng v©n: λD i λ λn = ⇒ in = n = n n a * Khi nguån s¸ng S di chuyÓn theo ph−¬ng song song víi S1S2 th× hÖ v©n di chuyÓn ng−îc chiÒu vµ khoảng vân i không đổi D §é dêi cña hÖ v©n lµ: x0 = d D1 Trong đó: D là khoảng cách từ khe tới màn Trang 29 Leâ Thanh Tuaán D1 lµ kho¶ng c¸ch tõ nguån s¸ng tíi khe d là độ dịch chuyển nguồn sáng * Khi trên đ−ờng truyền ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) đ−ợc đặt mỏng dày e, chiết suất n thì (n −1)eD hÖ v©n sÏ dÞch chuyÓn vÒ phÝa S1 (hoÆc S2) mét ®o¹n: x0 = a * Xác định số vân sáng, vân tối vùng giao thoa (tr−ờng giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua v©n trung t©m) ⎡ L⎤ + Sè v©n s¸ng (lµ sè lÎ): NS = ⎢ ⎥ + ⎢⎣ 2i ⎥⎦ ⎡L ⎤ + Sè v©n tèi (lµ sè ch½n): Nt = ⎢ + 0, 5⎥ ⎣⎢ 2i ⎦⎥ Trong đó [x] là phần nguyên x Ví dụ: [6] = 6; [5,05] = 5; [7,99] = * Xác định số vân sáng, vân tối hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2) + V©n s¸ng: x1 < ki < x2 + V©n tèi: x1 < (k+0,5)i < x2 Sè gi¸ trÞ k ∈ Z lµ sè v©n s¸ng (v©n tèi) cÇn t×m Chó ý: M vµ N cïng phÝa víi v©n trung t©m th× x1 vµ x2 cïng dÊu M vµ N kh¸c phÝa víi v©n trung t©m th× x1 vµ x2 kh¸c dÊu * Xác định khoảng vân i khoảng có bề rộng L Biết khoảng L có n vân sáng L + NÕu ®Çu lµ hai v©n s¸ng th×: i = n −1 L + NÕu ®Çu lµ hai v©n tèi th×: i = n + NÕu mét ®Çu lµ v©n s¸ng cßn mét ®Çu lµ v©n tèi th×: i = L n − 0,5 * Sù trïng cña c¸c bøc x¹ λ1, λ2 (kho¶ng v©n t−¬ng øng lµ i1, i2 ) + Trïng cña v©n s¸ng: xs = k1i1 = k2i2 = ⇒ k1λ1 = k2λ2 = + Trïng cña v©n tèi: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ⇒ (k1 + 0,5)λ1 = (k2 + 0,5)λ2 = L−u ý: VÞ trÝ cã mµu cïng mµu víi v©n s¸ng trung t©m lµ vÞ trÝ trïng cña tÊt c¶ c¸c v©n s¸ng cña c¸c bøc x¹ * Giao thoa ¸nh s¸ng tr¾ng (0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm) D - Bề rộng quang phổ bậc k: ∆x = k (λđ − λt ) với λđ và λt là b−ớc sóng ánh sáng đỏ và tím a - Xác định số vân sáng, số vân tối và các xạ t−ơng ứng vị trí xác định (đã biết x) λD ax + V©n s¸ng: x = k ⇒λ = , k∈Z a kD Víi 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ c¸c gi¸ trÞ cña k ⇒ λ λD ax + V©n tèi: x = (k + 0,5) ⇒λ = , k∈Z a (k + 0,5) D Víi 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ c¸c gi¸ trÞ cña k ⇒ λ - Kho¶ng c¸ch dµi nhÊt vµ ng¾n nhÊt gi÷a v©n s¸ng vµ v©n tèi cïng bËc k: D ∆xMin = [kλt − (k − 0,5)λđ ] a D ∆xMax = [kλđ + (k − 0,5)λt ] Khi vân sáng và vân tối nằm khác phía vân trung tâm a D ∆xMax = [kλđ − (k − 0,5)λt ] Khi vân sáng và vân tối nằm cùng phía vân trung tâm a Chó ý: + HiÖn t−îng cÇu vång lµ hiÖn t−îng t¸n s¾c ¸nh s¸ng Trang 30 Leâ Thanh Tuaán + ¸nh s¸ng ph¶n x¹ trªn c¸c v¸ng dÇu, mì hoÆc bong bãng xµ phßng (cã mµu sÆc sì) lµ hiÖn t−îng giao thoa ¸nh s¸ng dïng ¸nh s¸ng tr¾ng C¸c lo¹i quang phæ: Quang phổ Định nghĩa Nguồn phát Gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liền cách lên tục Các chất rắn, chất lỏng, chất khí áp suất lớn bị nung nóng phát quang phổ liên tục Vạch hấp thụ Ứng dụng - Không phụ thuộc - Đo nhiệt độ vào chất vật các vật phát sáng và phát sáng, mà các vật xa phụ thuộc vào nhiệt độ - Nhiệt độ vật càng cao, miền phát sáng càng lan dần phía ánh sáng có bước sóng ngắn Liên tục Vạch phát xạ Đặc điểm Gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách khoảng tối Các chất khí hay áp suất thấp bị kích thích (đốt nóng hay phóng điện qua.) Là hệ thống các vạch tối riêng rẽ nằm trên nên quang phổ liên tục -Chiếu ánh sáng trắng qua đám khí hay nóng sáng áp suất thấp Quang phổ vạch các nguyên tố khác thì khác số lượng vạch, vị trí, màu sắc và cường độ sáng Xác định thành phần cấu tạo các nguyên tố có hợp chất Chiếu ánh sáng trắng qua đám nung nóng thu vạch tối trên quang phổ liên tục -Ở nhiệt độ định, đám khí hay có khả phát ánh sáng đơn sắc nào thì - Nhiệt độ đám có khả phải thấp nhiệt - Tắt nguồn sáng, hấp thụ ánh sáng độ nguồn sáng có vạch màu đơn sắc nằm trên tối trùng với các vạch tối trên Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X: Tia hồng ngoại Định nghĩa - Bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ Tia tử ngoại Tia X - Bức xạ điện từ không - Sóng điện từ có bước nhìn thấy, có bước sóng sóng ngắn từ 10 -12 – 10 -8 ngắn bước sóng m ánh sáng tím Nguồn phát Mọi vật nung nóng Các vật có nhiệt độ trên Ống catốt có nắp thêm đối phát tia hồng ngoại 20000C âm cực - Tác dụng bật là tác - Tác dụng mạnh lên kính - Có khả đâm xuyên mạnh (Tính chất đáng chú ảnh, làm iôn hóa chất khí dụng nhiệt ý nhất.) - Tác dụng lên kính ảnh - Kích thích phát quang - Tác dụng mạnh lên phim Trang 31 Leâ Thanh Tuaán hồng ngoại Tính chất, tác dụng nhiều chất - Có thể biến điệu sóng - Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh, có thể điện từ cao tần truyền qua thạch anh - Có thể gây tượng quang điện cho số chất - Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế bào, diệt khuẩn, nấm bán dẫn mốc… ảnh, làm iôn hóa không khí - Có tác dụng làm phát quang nhiều chẩt - Có tác dụng gây tượng quang điện hầu hết kim loại - Có tác dụng sinh lí mạnh: - Có thể gây tượng hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn… quang điện - Sấy khô, sưởi ấm - Khử trùng, diệt khuẩn - Y học: Chụp chiếu điện, chữa ung thư - Sử dụng điều - Chữa bệnh còi xương - Công nghiệp: dò tìm khiển từ xa - Tìm vết nứt trên bề mặt khuyết tật sản phẩm kim loại - Chụp ảnh hồng ngoại đúc Ứng dụng - Trong quân ứng dụng làm ống nhòm hồng ngoại, quay phim ban đêm… - Khoa học: nghiên cứu cấu trúc tinh thể - Giao thông: kiểm tra hành lí hành khách Thang sãng ®iÖn tõ: - Sóng vô tuyến: B−ớc sóng từ vài chục km đến vài mm - Tia hồng ngoại: B−ớc sóng từ vài mini mét đến 0,77ìm - ánh sáng khả kiến: B−ớc sóng từ 0,76ìm đến 0,38ìm - Tia tử ngoại: B−ớc sóng từ 3,7.10-7m đến 10-9m - Tia X: B−ớc sóng từ 10-8m đến 10-11m - Tia gamma: B−ớc sóng từ 10-12 m đến 10-15 m Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X và tia gamma có chất là sãng ®iÖn tõ nh−ng cã b−íc sãng kh¸c nªn cã tÝnh chÊt, t¸c dông kh¸c vµ nguån ph¸t, c¸ch thu chóng còng kh¸c Trang 32 Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG VI: l−îng tö ¸nh s¸ng N¨ng l−îng mét l−îng tö ¸nh s¸ng (h¹t ph«t«n) - N¨ng l−îng mét l−îng tö ¸nh s¸ng (h¹t ph«t«n): ε = hf = hc λ = mc Trong đó: h = 6,625.10-34 Js lµ h»ng sè Pl¨ng; c = 3.108m/s lµ vËn tèc ¸nh s¸ng ch©n kh«ng; f, λ lµ tÇn sè, b−íc sãng cña ¸nh s¸ng (cña bøc x¹) m lµ khèi l−îng cña ph«t«n Chú ý: Khi ánh sáng truyền các l−ợng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng c¸ch tíi nguån s¸ng - ThuyÕt l−îng tö ¸nh s¸ng: + ¸nh ¸ng ®−îc t¹o thµnh bëi c¸c h¹t gäi lµ ph«t«n + Với as đơn sắc có tần số f, các phôtôn đếu giống nhau, phôtôn mang l−ợng b»ng hf + Trong ch©n kh«ng ph«t«n bay ®i víi vËn tèc c = 3.108 m/s däc theo c¸c tia s¸ng + Mçi lÇn nguyªn tö hay ph©n tö ph¸t x¹ hay hÊp thô ¸nh s¸ng th× chóng ph¸t hay hÊp thô ph«t«n Chú ý: phôtôn tồn trạng thái chuyển động không có phôtôn đứng yên HiÖn t−îng quang ®iÖn - HiÖn t−îng quang ®iÖn ngoµi: HiÖn t−îng ¸nh s¸ng lµm bËt c¸c ªlectron khái mÆt kim lo¹i gäi lµ hiÖn t−îng quang ®iÖn ngoµi - HiÖn t−îng quang ®iÖn (quang dÉn): HiÖn t−îng ¸nh s¸ng gi¶i phãng c¸c ªlectron liªn kÕt thµnh c¸c ªlectron dÉn vµ c¸c lç trèng cïng tham gia vµo qu¸ tr×nh dÉn ®iÖn, gäi lµ hiÖn t−îng quang ®iÖn - §Þnh luËt vÒ giíi h¹n quang ®iÖn: §èi víi mçi kim lo¹i, ¸nh s¸ng kÝch thÝch ph¶i cã b−íc sãng λ ngắn giới hạn quang điện λ0 kim loại đó, gây đ−ợc t−ợng quang điện => Các t−ợng quang điện và các định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt - ứng dụng các t−ợng quang điện các tế bào quang điện, các dụng cụ để biến đổi c¸c tÝn hiÖu ¸nh s¸ng thµnh tÝn hiÖu ®iÖn, c¸c quang ®iÖn trë, pin quang ®iÖn * C«ng thøc Anhxtanh ε = hf = Trong đó A = hc λ = A+ mv02Max hc lµ c«ng tho¸t cña kim lo¹i dïng lµm catèt λ0 λ0 lµ giíi h¹n quang ®iÖn cña kim lo¹i dïng lµm catèt v0Max lµ vËn tèc ban ®Çu cña electron quang ®iÖn tho¸t khái catèt f, λ lµ tÇn sè, b−íc sãng cña ¸nh s¸ng kÝch thÝch Trang 33 Leâ Thanh Tuaán * §Ó dßng quang ®iÖn triÖt tiªu th× UAK ≤ Uh (Uh < 0), Uh gäi lµ hiÖu ®iÖn thÕ h∙m eU h = mv02Max L−u ý: Trong số bài toán ng−ời ta lấy Uh > thì đó là độ lớn * Xét vật cô lập điện, có điện cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động điện tr−ờng cản có c−ờng độ E đ−ợc tính theo công thức: e VMax = mv02Max = e Ed Max * Với U là hiệu điện anốt và catốt, vA là vận tốc cực đại electron đập vào anốt, vK = v0Max là vận tốc ban đầu cực đại electron rời catốt thì: 1 e U = mvA2 − mvK2 2 * HiÖu suÊt l−îng tö (hiÖu suÊt quang ®iÖn) n H= n0 Víi n vµ n0 lµ sè electron quang ®iÖn bøt khái catèt vµ sè ph«t«n ®Ëp vµo catèt cïng mét kho¶ng thêi gian t n ε n hf n hc C«ng suÊt cña nguån bøc x¹: p = = = t t λt C−ờng độ dòng quang điện bão hoà: I bh = ⇒H = I bh ε I bh hf I bh hc = = pe pe pλ e q ne = t t r uur * Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ tr−ờng B Gm JG mv , α = (v,B) R= e B sin α XÐt electron võa rêi khái catèt th× v = v0Max G JG mv Khi v ⊥ B ⇒ sin α = ⇒ R = eB L−u ý: Hiện t−ợng quang điện xảy đ−ợc chiếu đồng thời nhiều xạ thì tính các đại l−ợng: Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … đ−ợc tính ứng với bøc x¹ cã λMin (hoÆc fMax) * §èi víi tia R¬nghen X: - C−ờng độ dòng điện ống Rơnghen: i = Ne Với N là số electron tới đập và đối catoots gi©y - Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK Với Eđ = mv2/2 là động electron tr−ớc đập vào đối catôt và Eđo = mvo2/2 là động electron sau bứt khỏi catôt, th−ờng thì Eđo = - Định luật bảo toàn l−ợng: Eđ = ε + Q = hf + Q (động electron biến thành l−ợng tia X và làm nóng đối catôt) Với ε là l−ợng tia X và Q là nhiệt l−ợng làm nóng đối catôt - B−ớc sóng nhỏ xạ ống Rơnghen phát ứng với tr−ờng hợp toàn động electron Eđ (ngay tr−ớc đập vào đối catôt) biến thành l−ợng ε tia X: Tõ E® = ε + Q = hf + Q ==> E® ≥ hf = hc/λ ==> λ ≥ hc/ E® Trang 34 Leâ Thanh Tuaán ==> λmin = hc/ E® Víi: h = 6,625.10-34 Js lµ h»ng sè Pl¨ng, c = 3.108m/s lµ vËn tèc as ch©n kh«ng Quang trë vµ pin quang ®iÖn: - Quang điện trở là điện trở làm chất quang dẫn Điện trở nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm không đ−ợc chiếu sáng xuống đến vài chục ôm đ−ợc chiếu sáng - Pin quang điện (còn gọi là pin mặt trời) là nguồn điện chạy l−ợng as Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào t−ợng quang điện xảy bên cạnh líp chÆn Sù ph¸t quang: - Sự phát quang là số chất có khả hấp thụ as có b−ớc sóng này để phát as có b−ớc sóng kh¸c - §Æc ®iÓm cña sù ph¸t quang: lµ nã cßn kÐo dµi thêi gian sau t¾t as kÝch thÝch - Huỳnh quang: Là phát quang các chất lỏng và chất khí, có đặc điểm là as phát quang tắt nhanh sau t¾t as kÝch thÝch ¸nh s¸ng huúnh quang cã b−íc sãng dµi h¬n b−íc sãng cña as kÝch thÝch: λhq > λkt - Lân quang: Là phát quang các chất rắn, có đặc điểm là as phát quang có thể kéo dài khoảng thời gian nào đó sau tắt as kích thích ứng dụng: chế tạo các loại sơn trên các biển báo giao thông, t−îng ph¸t s¸ng Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô * Tiên đề Bo hc ε = hfmn = = Em − En λmn * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) * N¨ng l−îng electron nguyªn tö hi®r«: 13, En = − (eV ) Víi n ∈ N* P n O * Sơ đồ mức l−ợng - D·y Laiman: N»m vïng tö ngo¹i N ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo K M Chó ý: V¹ch dµi nhÊt λLK e chuyÓn tõ L →K V¹ch ng¾n nhÊt λ∞K e chuyÓn tõ ∞ L → K - D·y Banme: Mét phÇn n»m vïng tö ngo¹i, mét phÇn n»m vïng ¸nh s¸ng nhìn thấy ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo L Vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy cã v¹ch: K Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L V¹ch lam Hβ øng víi e: N → L Laiman V¹ch chµm Hγ øng víi e: O → L V¹ch tÝm Hδ øng víi e: P → L Trang 35 Em nhËn ph«t«n hfmn En ph¸t ph«t«n hfmn Em > En n=6 n=5 n=4 n=3 Pasen Hδ Hγ Hβ Hα n=2 Banme n=1 Leâ Thanh Tuaán Chú ý: Vạch dài λML (Vạch đỏ Hα ) V¹ch ng¾n nhÊt λ∞L e chuyÓn tõ ∞ → L - D·y Pasen: N»m vïng hång ngo¹i ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài quỹ đạo M Chó ý: V¹ch dµi nhÊt λNM e chuyÓn tõ N → M V¹ch ng¾n nhÊt λ∞M e chuyÓn tõ ∞ → M Mèi liªn hÖ gi÷a c¸c b−íc sãng vµ tÇn sè cña c¸c v¹ch quang phæ cña nguyªn tõ hi®r«: λ13 = λ12 + λ23 vµ f13 = f12 +f23 (nh− céng vÐct¬) S¬ l−îc vÒ laze: - Laze là phiên âm LASER, nghĩa là máy khuyếch đại as phát xạ cảm ứng - Laze là nguồn sáng phát chùm sáng có c−ờng độ lớn dựa trên ứng dụng hện t−ợng phát xạ c¶m øng - Đặc điểm tia laze có tính đơn sắc, tính định h−ớng, tính kết hợp cao và c−ờng độ lớn - Tïy vµo vËt liÖu ph¸t x¹ ng−êi ta chÕ t¹o laze khÝ, laze r¾n vµ laze b¸n dÉn Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ tia laze là as đỏ hồng ngäc ion cr«m ph¸t chuyÓn tõ tr¹ng th¸i kÝch thÝch vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n L−ìng tÝnh sãng h¹t cña ¸nh s¸ng: - ¸nh s¸ng võa cã tÝnh chÊt sãng, võa cã tÝnh chÊt h¹t VËy ¸nh s¸ng cã l−ìng tÝnh sãng h¹t - Khi b−íc sãng cña as cµng ng¾n (th× n¨ng l−îng cña ph«t«n cµng lín), th× t/c h¹t thÓ hiÖn cµng ®Ëm nÐt: TÝnh ®©m xuyªn, td quang ®iÖn, td i«n hãa, td ph¸t quang Ng−îc l¹i b−íc sãng cña as cµng dµi (th× n¨ng l−îng cña ph«t«n cµng nhá), th× t/c sãng thÓ hiÖn càng đậm nét: dễ quan sát thấy t−ợng giao thoa, t−ợng tán sắc các as đó Trang 36 Leâ Thanh Tuaán CH¦¥NG VII H¹t nh©n nguyªn tö Cấu tạo hạt nhân nguyên tử, đơn vị khối l−ợng nguyên tử: a) CÊu t¹o h¹t nh©n nguyªn tö: - CÊu t¹o: + H¹t nh©n nguyªn tö ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c pr«t«n (mang ®iÖn tÝch nguyªn tè d−¬ng), vµ c¸c n¬tron (trung hoµ ®iÖn), gäi chung lµ nucl«n + H¹t nh©n cña c¸c nguyªn tè cã nguyªn tö sè Z th× chøa Z pr«ton vµ N n¬tron; A = Z + N ®c gäi lµ sè khèi + C¸c nucl«n liªn kÕt víi bëi lùc h¹t nh©n Lùc h¹t nh©n kh«ng cã cïng b¶n chÊt víi lùc tÜnh ®iÖn hay lùc hÊp dÉn; nã lµ lo¹i lùc míi truyÒn t−¬ng t¸c gi÷a c¸c nucl«n h¹t nh©n (lùc t−¬ng t¸c m¹nh) Lùc h¹t nh©n chØ ph¸t huy t¸c dông ph¹m vi kÝch th−íc h¹t nh©n (cì 10-15m) - Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nh−ng khác số nơtron N gọi là các đồng vị b) số đơn vị hay dùng VLHN: - Đơn vị khối l−ợng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị 12 khối l−ợng nguyên tử đồng vị 126 C , cụ thÓ: Mev 1u = 931,5 c2 ==> 1uc2 = 931,5MeV - u xÊp xØ b»ng khèi l−îng cña mét nucl«n, nªn h¹t nh©n cã sè khèi A th× cã khèi l−îng xÊp xØ b»ng A(u) - §¬n vÞ n¨ng l−îng: eV = 1,6.10-19J ==> MeV = 106.1,6.10-19J = 1,6.10-13J 1u = 1,66055.10-27kg - số đơn vị n/tử th−ờng gặp: ; mP = 1,67262.10-27 kg = 1,00728 u ; mn = 1.67493.10-27 kg = 1,00866 u ; me = 9,1.10-31 kg = 0,0005486 u - C¸c −íc vµ béi : G ↔ 109; M ↔ 106; k ↔ 103 ; m ↔ 10-3 ; µ ↔ 10-6 ; n ↔ 10-9 ; p ↔ 10-12 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, l−ợng liên kết: - Hạt nhân có khối l−ợng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có l−ợng toàn phần tính theo công thøc:E = m0c2 + K (§éng n¨ng: K= m.v2/2) - Một vật có khối l−ợng m0 trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối l−ợng vật tăng m0 lªn thµnh m víi m = v2 - c2 - HÖ thøc Anhxtanh: E = mc2 ==> K = E – E0 ; Víi E0 = m0c2 lµ n¨ng l−îng nghØ cña vËt - §é hôt khèi: Khèi l−îng cña mét h¹t nh©n lu«n nhá h¬n tæng khèi l−îng cña c¸c nucl«n t¹o thµnh hạt nhân đó: ∆m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx gọi là độ hụt khối - Sù t¹o thµnh h¹t nh©n to¶ n¨ng l−îng t−¬ng øng ELK = ∆mc2, gäi lµ n¨ng l−îng liªn kÕt cña h¹t nh©n (v× muèn t¸ch h¹t nh©n thµnh c¸c nucl«n th× cÇn tèn mét n¨ng l−îng b»ng ELK) - H¹t nh©n cã n¨ng l−îng liªn kÕt riªng ELK/A cµng lín th× cµng bÒn v÷ng Trang 37 Leâ Thanh Tuaán Ph¶n øng h¹t nh©n a Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi các hạt nhân, Phản ứng hạt nhân đ−ợc chia làm hai lo¹i: + Ph¶n øng h¹t nh©n tù ph¸t: lµ qu¸ tr×nh tù ph©n r· cña mét h¹t nh©n kh«ng bÒn v÷ng thµnh c¸c h¹t nh©n kh¸c A → C + D Trong đó A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phãng x¹ (α, β, ) + Ph¶n øng h¹t nh©n kÝch thÝch: lµ qu¸ tr×nh c¸c h¹t nh©n t−¬ng t¸c víi thµnh c¸c h¹t nh©n kh¸c A+B→C+D - Ph−¬ng tr×nh ph¶n øng: A1 Z1 X1 + ZA X2 → ZA X3 + ZA X4 4 Trong sè c¸c h¹t nµy cã thÓ lµ h¹t s¬ cÊp nh− nucl«n, electr«n, ph«t«n - Tr−ờng hợp đặc biệt là phóng xạ: X1 → X2 + X3; X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoÆc β b Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: + B¶o toµn sè nucl«n (sè khèi): A1 + A2 = A3 + A4 + B¶o toµn ®iÖn tÝch (nguyªn tö sè): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 JG JJG JJG JJG JJG JG JG JG + Bảo toàn động l−ợng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m v2 = m v3 + m v4 + B¶o toµn n¨ng l−îng toµn phÇn: K X1 + K X2 + ∆E = K X3 + K X4 Trong đó: ∆E là l−ợng phản ứng hạt nhân K X = mxvx2 là động chuyển động hạt X L−u ý: - Không có định luật bảo toàn khối l−ợng - Mối quan hệ động l−ợng pX và động KX hạt X là: p X2 = 2mX K X - Khi tính vận tốc v hay động K th−ờng áp dụng quy tắc hình bình hành JJ G JJG JG JJG JJG n VÝ dô: p = p1 + p2 biÕt ϕ = p1 , p2 2 JJG p1 2 p = p + p + p1 p2 cosϕ hay ( mv) = ( m1v1 ) + ( m2 v2 ) + 2m1m2 v1v2 cosϕ hay mK = m1 K1 + m2 K2 + m1m2 K1 K2 cosϕ JJ G JG JJ G JG n n T−¬ng tù biÕt φ1 = p1 , p hoÆc φ = p2 , p JJG JJG Tr−ờng hợp đặc biệt: p1 ⊥ p2 ⇒ p = p12 + p22 JJG JG JJG JG T−¬ng tù p1 ⊥ p hoÆc p2 ⊥ p K v m A v = (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ = = ≈ K2 v2 m1 A1 T−¬ng tù v1 = hoÆc v2 = - N¨ng l−îng ph¶n øng h¹t nh©n: ∆E = (M0 - M)c2 Trang 38 JG p φ JJG p2 Leâ Thanh Tuaán Trong đó: M = mX1 + mX2 là tổng khối l−ợng các hạt nhân tr−ớc phản ứng M = mX + mX lµ tæng khèi l−îng c¸c h¹t nh©n sau ph¶n øng Chú ý: + Nếu M0 > M thì phản ứng toả l−ợng ∆E d−ới dạng động các hạt X3, X4 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững + Nếu M0 < M thì phản ứng thu l−ợng |∆E| d−ới dạng động các hạt X1, X2 phôtôn γ Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên kém bền vững - Trong ph¶n øng h¹t nh©n A1 Z1 X1 + ZA X2 → ZA X3 + ZA X4 4 C¸c h¹t nh©n X1, X2, X3, X4 cã: N¨ng l−îng liªn kÕt riªng t−¬ng øng lµ ε1, ε2, ε3, ε4 N¨ng l−îng liªn kÕt t−¬ng øng lµ ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4 ; §é hôt khèi t−¬ng øng lµ ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 N¨ng l−îng cña ph¶n øng h¹t nh©n : ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2 HiÖn t−îng phãng x¹: - §Þnh nghÜa: Lµ qu¸ tr×nh ph©n huû tù ph¸t cña mét h¹t nh©n kh«ng bÒn v÷ng Qu¸ tr×nh ph©n huû nµy kÌm theo sù t¹o c¸c h¹t vµ cã thÓ kÌm theo sù ph¸t c¸c bøc x¹ ®iÖn tõ H¹t nh©n tù ph©n huû gäi lµ h¹t nh©n mÑ H¹t nh©n ®−îc t¹o thµnh sau ph©n huû gäi lµ h¹t nh©n - Quy t¾c dÞch chuyÓn cña sù phãng x¹ + Phãng x¹ α ( 24 He ): ZA X → 24 He + ZA−−42Y - So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn và có số khối giảm đơn vÞ - Lµ h¹t nh©n Hªli ( 24 H e ), mang ®iÖn tÝch d−¬ng (+2e) nªn bÞ lÖch vÒ b¶n ©m bay qua tô ®iÖn - Chuyển động với tốc độ cỡ 2.107m/s, quãng đ−ờng đ−ợc không khí cỡ 8cm, vËt r¾n cì vµi mm => kh¶ n¨ng ®©m xuyªn kÐm, cã kh¶ n¨ng i«n hãa chÊt khÝ m¹nh + Phãng x¹ β- ( −01e ): ZA X → −10 e + Z +A1Y - So víi h¹t nh©n mÑ, h¹t nh©n tiÕn « b¶ng tuÇn hoµn vµ cã cïng sè khèi - Thùc chÊt cña phãng x¹ β- lµ mét h¹t n¬tr«n biÕn thµnh mét h¹t pr«t«n, mét h¹t electr«n vµ mét ph¶n h¹t n¬trin«: n → p + e + υ% - B¶n chÊt cña tia phãng x¹ β- lµ h¹t electr«n ( −10 e ), mang ®iÖn tÝch ©m (-1e) nªn bÞ lÖch vÒ phÝa b¶n d−¬ng cña tô - Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối l−ợng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc cña ¸nh s¸ng vµ hÇu nh− kh«ng t−¬ng t¸c víi vËt chÊt - Phãng víi vËn tèc gÇn b»ng vËn tèc as - I«n hãa chÊt khÝ yÕu h¬n tia α - Kh¶ n¨ng ®©m xuyªn m¹nh, ®i ®−îc vµi mÐt kh«ng khÝ vµ vµi mm kim lo¹i + Phãng x¹ β+ ( +01e ): ZA X → +10 e + Z −A1Y - So víi h¹t nh©n mÑ, h¹t nh©n lïi « b¶ng tuÇn hoµn vµ cã cïng sè khèi Trang 39 Leâ Thanh Tuaán - Thùc chÊt cña phãng x¹ β+ lµ mét h¹t pr«t«n biÕn thµnh mét h¹t n¬tr«n, mét h¹t p«zitr«n vµ p → n + e+ + v mét h¹t n¬trin«: - B¶n chÊt (thùc chÊt) cña tia phãng x¹ β+ lµ h¹t p«zitr«n (e+), mang ®iÖn tÝch d−¬ng (+e) nªn lệch phía âm tụ điện (lệch nhiều tia α và đối xứng với tia β-) - Phãng víi vËn tèc gÇn b»ng vËn tèc as - I«n hãa chÊt khÝ yÕu h¬n tia α - Kh¶ n¨ng ®©m xuyªn m¹nh, ®i ®−îc vµi mÐt kh«ng khÝ vµ vµi mm kim lo¹i + Phãng x¹ gamma γ (h¹t ph«t«n) - Cã b¶n chÊt lµ sãng ®iÖn tõ cã b−íc sãng r¾t ng¾n (< 0,01nm) Lµ chïm ph«t«n cã n¨ng l−îng cao - H¹t nh©n sinh ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch cã møc n¨ng l−îng cao E1 chuyÓn xuèng møc hc l−ợng thấp E2 đồng thời phóng phôtôn có l−ợng: ε = hf = = E1 − E λ - Lµ bøc x¹ ®iÖn tõ kh«ng mang ®iÖn nªn kh«ng bÞ lÖch ®iÖn tr−êng vµ tõ tr−êng - Cã c¸c t/c nh− tia R¬nghen, cã kh¶ n¨ng ®©m xuyªn lín, ®i ®−îc vµi mÐt bª t«ng vµ vµi centimÐt ch× vµ rÊt nguy hiÓm - Trong phóng xạ γ không có biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ th−ờng kèm theo phóng xạ α vµ β §Þnh luËt phãng x¹: - Sè nguyªn tö (h¹t nh©n) chÊt phãng x¹ cßn l¹i sau thêi gian t: −t N N = N T = N e−λt = k0 - Sè h¹t nguyªn tö bÞ ph©n r· b»ng sè h¹t nh©n ®−îc t¹o thµnh vµ b»ng sè h¹t (α hoÆc e- hoÆc e+) ®−îc t¹o thµnh: ∆N = N0 − N = N0 (1− e−λt ) − m = m0 - Khèi l−îng chÊt phãng x¹ cßn l¹i sau thêi gian t: Trong đó: t T = m0 e−λt = m0 2k + N0, m0 lµ sè nguyªn tö (h¹t nh©n), khèi l−îng chÊt phãng x¹ ban ®Çu + T lµ chu kú b¸n r· T = + λ= ln lµ kho¶ng thêi gian mét nöa sè h¹t nh©n ph©n r· λ ln2 0, 693 là số phóng xạ, đặc tr−ng cho chất phóng xạ xét = T T + λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài (nh− nhiệt độ, áp suất ) mà chØ phô thuéc b¶n chÊt bªn cña chÊt phãng x¹ t + k = T : sè chu k× b¸n r· thêi gian t ∆m = m0 − m = m0 (1− e−λt ) - Khèi l−îng chÊt bÞ phãng x¹ sau thêi gian t: - PhÇn tr¨m chÊt phãng x¹ bÞ ph©n r·: ∆m m0 = 1− e−λt −t m = T = e−λt - PhÇn tr¨m chÊt phãng x¹ cßn l¹i: m0 Trang 40 Leâ Thanh Tuaán - Khèi l−îng chÊt míi ®−îc t¹o thµnh sau thêi gian t: m1 = ∆N NA A1 = AN A (1− e−λt ) = m0 (1− e−λt ) NA A Trong đó: A, A1 là số khối chất phóng xạ ban đầu và chất đ−ợc tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 lµ sè Av«ga®r« Chó ý: Tr−êng hîp phãng x¹ β+, β- th× A = A1 ⇒ m1 = ∆m - Độ phóng xạ H: Là đại l−ợng đặc tr−ng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu l−ợng chất phóng x¹, ®o b»ng sè ph©n r· gi©y − H = H t T = H e−λt = λ N = H0 Với: H0 = λN0 là độ phóng xạ ban đầu 2k §¬n vÞ: + Bec¬ren (Bq); 1Bq = ph©n r·/gi©y ; + Curi (Ci); Ci = 3,7.1010 Bq L−u ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) - ứng dụng các đồng vị phóng xạ: ph−ơng pháp nguyên tử đánh dấu, khảo cổ định tuæi cæ vËt dùa vµo l−îng cacbon 14 Ph¶n øng ph©n h¹ch, ph¶n øng nhiÖt h¹ch: a Ph¶n øng ph©n h¹ch: - P.− ph©n h¹ch: mét h¹t nh©n rÊt nÆng hÊp thô mét n¬tron sÏ vì thµnh hai h¹t nh©n nhÑ h¬n, kÌm theo vµi n¬tr«n N¨ng l−îng táa ph¶n øng cì 210 MeV Sù ph©n h¹ch cña 1g 235U gi¶i phãng mét n¨ng l−îng b»ng 8,5.1010J t−¬ng ®−¬ng víi n¨ng l−îng cña 8,5 tÊn than hoÆc tÊn dÇu táa ch¸y hÕt - P.− dây truyền: Gọi k là hệ số nhân nơtrôn, là số nơtrôn còn lại sau p.− h.n đến kích thích các h.n kh¸c Khi k ≥ x¶y p.− ph©n h¹ch d©y chuyÒn: + Khi k < 1, p.− ph©n h¹ch d©y chuyÒn t¾t nhanh + Khi k = 1, p.− phân hạch dây chuyền tự trì và l−ợng phát không đổi theo thời gian + Khi k > 1, p.− ph©n h¹ch d©y chuyÒn tù tr× vµ n¨ng l−îng ph¸t t¨ng nhanh vµ cã thÓ g©y bïng næ - Khối l−ợng tới hạn: là khối l−ợng tối thiểu chất phân hạch để p.− phân hạch dây chuyền trì Víi 235U khèi l−îng tíi h¹n cì 15 kg, víi 239Pu vµo cì kg b Ph¶n øng nhiÖt h¹ch (p.− tæng hîp h.n): - Hai hay nhiÒu h¹t nh©n rÊt nhÑ, cã thÓ kÕt hîp víi thµnh mét h¹t nh©n nÆng h¬n Ph¶n øng nµy xảy nhiệt độ cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch Con ng−ời thực đ−ợc phản øng nµy d−íi d¹ng kh«ng kiÓm so¸t ®−îc (bom H) - Điều kiện để p.− kết hợp h.n xảy ra: + Phải đ−a hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma cách đ−a nhiệt độ lên tới 108 độ + Mật độ h.n plasma phải đủ lớn + Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao phải đủ lớn Trang 41 Leâ Thanh Tuaán CHƯƠNG VIII Từ vi mô đến vĩ mô I C¸c h¹t s¬ cÊp: ThÕ giíi vi m«, vÜ m« ®−îc s¾p xÕp theo kÝch th−íc lín dÇn: H¹t s¬ cÊp, h¹t nh©n nguyªn tö, nguyªn tö, ph©n tö, hµnh tinh, hÖ MÆt Trêi, thiªn hµ H¹t s¬ cÊp: Lµ h¹t cã kÝch th−íc vµ khèi l−îng nhá h¬n h¹t nh©n nguyªn tö - C¸c h¹t s¬ cÊp gåm: ph«t«n γ, electron e-, p«zitron e+, pr«t«n p, n¬tr«n n, n¬trin« ν - C¸c h¹t s¬ cÊp ®−îc chia lµm ba lo¹i: + ph«t«n + Các leptôn: Có khối l−ợng từ đến200 me Bao gồm: nơtrinô ν, electron e-, pôzitron e+, mªz«n µ + C¸c ha®r«n: Cã khèi l−îng trªn 200me §−îc chia thµnh ba nhãm con: • Mªz«n π, K: Cã khèi l−îng trªn 200me nh−ng nhá h¬n khèi l−îng nucl«n • Nucl«n p, n • Hipªron: Cã khèi l−îng lín h¬n khèi l−îng c¸c nucl«n Nhãm c¸c nucl«n vµ hipªron cßn ®−îc gäi lµ barion - Tất các hađrôn đ−ợc cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là quac Có loại quac (kí hiệu là: u, 2e e d, s, c, b, t) cïng víi ph¶n quac t−¬ng øng C¸c quac cã mang ®iÖn ph©n sè: ± , ± - Phần lớn các hạt sơ cấp tạo thành cặp gồm hạt và phản hạt Phản hạt có cùng khối l−ợng nghỉ và spin nh− hạt nh−ng các đặc tr−ng khác có trị số độ lớn và trái dấu - Chó ý: + Sắp xếp theo thứ tự tăng dần khối l−ợng các hạt sơ cấp đã biết: Phôtôn, leptôn, mêzôn và barion + C¸c h¹t s¬ cÊp lµ ph«ton, lept«n, ha®r«n + H¹t pr«ton cã cÊu t¹o bëi c¸c quac nªn pr«ton cã thÓ bÞ ph¸ vì Bèn lo¹i t−¬ng t¸c c¬ b¶n vò trô: m¹nh, ®iÖn tõ, yÕu, hÊp dÉn - T−¬ng t¸c hÊp dÉn: Lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c h¹t (c¸c vËt) cã khèi l−îng kh¸c kh«ng B¸n kÝnh lín v« cïng, lùc t−¬ng t¸c nhá.Vd: Träng lùc, lùc hót cña T§ vµ mÆt tr¨ng - T−¬ng t¸c ®iÖn tõ: lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c h¹t mang ®iÖn vµ gi÷a ph«t«n víi c¸c h¹t mang ®iÖn B¸n kÝnh lín v« h¹n, lùc t−¬ng t¸c m¹nh h¬n t−¬ng t¸c hÊp dÉn cì 1038 lÇn T−¬ng t¸c ®iÖn tõ lµ b¶n chÊt cña c¸c lùc Cul«ng, lùc ®iÖn tõ, lùc Lo – ren, lùc ma s¸t, lùc liªn kÕt hãa häc - T−¬ng t¸c yÕu – c¸c lept«n: §ã lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c lept«n B¸n kÝnh t¸c dông rÊt nhá cì 10 −18 m , lùc t−¬ng t¸c yÕu h¬n t−¬ng t¸c hÊp dÉn cì 1011 lÇn VÝ dô: c¸c qu¸ tr×nh ph©n r· β±: p → n + e+ + ve ; ~ n → p + e- + ve - T−¬ng t¸c m¹nh: Lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c hadr«n; kh«ng kÓ c¸c qu¸ tr×nh ph©n r· cña chóng B¸n kÝnh t¸c dông rÊt nhá cì 10 −15 m , lùc t−¬ng t¸c yÕu h¬n t−¬ng t¸c hÊp dÉn cì 10 lÇn Mét tr−êng hîp riªng cña t−¬ng t¸c m¹nh lµ lùc h¹t nh©n KÝch th−íc cña nguyªn tö, h¹t nh©n, pr«ton lÇn l−ît lµ: 10-10m, 10-14m, 10-15m - Theo thø tù kÝch th−íc gi¶m dÇn: Ph©n tö > nguyªn tö > h¹t nh©n > nucl«n > quac Trang 42 Leâ Thanh Tuaán II mÆt trêi – hÖ mÆt trêi: HÖ mÆt trêi: Gåm MÆt Trêi vµ hµnh tinh, c¸c tiÓu hµnh tinh vµ c¸c vÖ tinh, c¸c chæi vµ thiªn th¹ch - C¸c hµnh tinh: Thñy tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt, Háa tinh, Méc tinh, Thæ tinh, Thiªn V−¬ng tinh, H¶i V−¬ng tinh - Để đo đơn vị các hành tinh ng−ời ta dùng đơn vị thiên văn: 1ủvtv = 150.106 km - N¨m ¸nh s¸ng: lµ qu·ng ®−êng mµ as ®i ®−îc n¨m naêm aùnh saùng = 9,46.10 12 Km - Các hành tinh quay quanh mặt trời theo chiều thuận cùng phẳng, Mặt Trời và các hành tinh tự quay quanh nó và quay theo chiều thuận trừ Kim tinh MÆt trêi: - Là thiên thể trung tâm hệ mặt trời Có bán kính > 109 lần bk trái đất; khối l−ợng = 333 000 lần kl T§ - Có khối l−ợng lớn, lực hấp dẫn Mặt Trời có vai trò định hình thành, phát triển và chuyển động hệ - Là cầu khí nóng sáng, khoảng 75% là hiđrô và 23% là heli Nhiệt độ bề mặt 6000K, lòng đến hàng chục triệu độ Trong lòng mặt trời luôn xảy p.− nhệt hạch là p.− tổng hợp hạt nhân hi®r« thµnh hn heli - C«ng suÊt ph¸t x¹ MÆt Trêi lµ P = 3,9.1026 W A E L−u ý: C«ng suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi P = 3,9.1026W, Mµ P = t = t ==> E = P.t ==> Khèi L−îng mÆt trêi gi¶m ®i lµ : m = E/c2 = Pt/c2 Tr¸i §Êt: - Cấu tạo: Trái Đất có dạng hình cầu, bán kính xích đạo 6378km , bán kính hai cực 6357km , khèi l−îng riªng trung b×nh 5515kg/m + Lõi Trái Đất: bán kính 3000km ; chủ yếu là sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 4000 C + Vá Tr¸i §Êt: dµy kho¶ng 35km ; chñ yÕu lµ granit; khèi l−îng riªng 3300kg/m - vài số liệu TĐ: KL = 5,98.1024kg, BK quĩ đạo quanh mặt trời 150.106km Chu kì quay quanh trôc 23h56ph004gi©y Chu k× quay quanh mÆt trêi 365,2422 ngµy Gãc nghiªng 23027’ Hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo xác định - C¸c hµnh tinh: Thñy tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt, Háa tinh, Méc tinh, Thæ tinh, Thiªn V−¬ng tinh, H¶i V−¬ng tinh - C¸c hµnh tinh cã kÝch th−íc nhá cì vµi tr¨m km hoÆc nhá h¬n gäi lµ c¸c tiÓu hµnh tinh - Vệ tinh chuyển động quanh hành tinh - Nh÷ng hµnh tinh thuéc nhãm Tr¸i §Êt lµ: Thuû tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt vµ Ho¶ tinh §ã lµ c¸c hµnh tinh nhỏ, rắn, có khối l−ợng riêng t−ơng đối lớn Nhiệt độ bề mặt t−ơng đối cao - Nh÷ng hµnh tinh thuéc nhãm Méc tinh lµ: Méc tinh, Thæ tinh, H¶i v−¬ng tinh vµ Thiªn v−¬ng tinh Chúng là các hành tinh lớn, có thể là khối khí nhân rắn và xung quanh là chất lỏng Nhiệt độ bề mặt t−ơng đối thấp Trang 43 - Các đặc tr−ng các hành tinh Thiªn thÓ Khoảng cách đến Mặt Trêi (®vtv) B¸n kÝnh (km) Khèi l−îng (so víi Tr¸i §Êt) Khèi l−îng riªng (103kg/m3) Chu k× tù quay Chu kì chuyển động quanh MÆt Trêi Sè vÖ tinh ®¨ biÕt Thñy tinh 0,39 2440 0,052 5,4 59 ngµy 87,0 ngµy Kim tinh 0,72 6056 0,82 5,3 243 ngµy 224,7 ngµy Tr¸i §Êt 6375 5,5 23g56ph 365,25 ngµy (1 n¨m) Háa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 24g37ph 1,88 n¨m Méc tinh 5,2 71,490 318 1,3 9g50ph 11,86 n¨m > 30 Thæ tinh 9,54 60,270 95 0,7 14g14ph 29,46 n¨m 19 Thiªn V−¬ng tinh 19,19 25,760 15 1,2 17g14ph 84,00 n¨m 15 H¶i V−¬ng tinh 30,07 25,270 17 1,7 16g11ph 164,80 n¨m >8 Sao chæi vµ thiªn th¹ch: - Sao chổi: Là khối khí đóng băng lẫn với đá, có đ−ờng kính vài km, chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp dẹt mà mặt trời là tiêu điểm Khi chổi cđ trên quĩ đạo gần mặt trời vật chất bị nóng sáng và bay thành đám khí và bụi quanh Đám khí và bụi bao quanh bị áp suất as mặt trời gây đẩy dạt phía đối diện với mặt trời tạo thành cái đuôi chổi Đứng trªn Tr¸i §Êt ta nh×n thÊy c¶ ®Çu vµ ®u«i chæi: ®Çu chæi gÇn mÆt trêi, ®u«i chæi xa MÆt Trêi h¬n - Thiên thạch: Là tảng đá chuyển động quanh mặt trời Tr−ờng hợp thiên thạch bay và bầu khí trái đất thì nó bị ma sát mạnh nêu nóng sáng và bốc cháy, để lại vết dài mà ta gọi là b¨ng III c¸c vµ thiªn hµ: C¸c sao: - Sao là thiên thể nóng sáng giống nh− Mặt Trời Các xa, đã biết ngôi gần cách chúng ta đến hàng chục tỉ km (trên năm as); còn ngôi xa cách xa đến 14 tỉ năm ¸nh s¸ng ( naêm aùnh saùng = 9, 46.1012 Km ) - Độ sáng các sao: Độ sáng mà ta nhìn thấy ngôi thực chất là độ rọi sáng lên ng−ơi mắt ta, nó phụ thuộc vào khoảng cách và độ sáng thực Độ sáng thực lại phô thuéc vµo c«ng suÊt bøc x¹ cña nã §é s¸ng cña c¸c rÊt kh¸c Ch¼ng h¹n Sao Thiªn Lang cã c«ng suÊt bøc x¹ lín h¬n cña MÆt Trêi trªn 25 lÇn; kÐm s¸ng nhÊt cã c«ng suÊt bøc x¹ nhá h¬n cña MÆt Trêi hµng v¹n lÇn - Các loại đặc biệt: Đa số các tồn trạng thái ổn định; có kích th−ớc, nhiệt độ, … không đổi thời gian dài - Ngoài ra; ng−ời ta đã phát thấy có số đặc biệt nh− biến quang, mới, nơtron, … + Sao biến quang có độ sáng thay đổi, có hai loại: - Sao biến quang che khuất là hệ đôi (gồm chính và vệ tinh), độ sáng tổng hợp mµ ta thu ®−îc sÏ biÕn thiªn cã chu k× - Sao biến quang nén dãn có độ sáng thay đổi thực theo chu kì xác định + Sao có độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần sau đó từ từ giảm Lí thuyết cho là pha đột biến quá tr#nh biến hóa hệ + Punxa, n¬tron ngoµi sù bøc x¹ n¨ng l−îng cßn cã phÇn bøc x¹ n¨ng l−îng thµnh xung sãng v« tuyÕn - Sao nơtron đ−ợc cấu tạo các hạt nơtron với mật độ cực kì lớn 1014 g/cm Trang 44 Leâ Thanh Tuaán - Punxa (pulsar) là lơi nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ góc 640 voứng/s và phát sãng v« tuyÕn Bøc x¹ thu ®−îc trªn Tr¸i §Êt cã d¹ng tõng xung s¸ng gièng nh− ¸ng s¸ng ngän h¶i ®¨ng mµ tµu biÓn nhËn ®−îc Thiªn hµ: - Thiªn hµ lµ mét hÖ thèng gåm nhiÒu vµ c¸c tinh v©n - Thiªn hµ cña chóng ta cã d¹ng xo¾n èc - Các tồn Vũ trụ thành hệ t−ơng đối độc lập với Mỗi hệ thống nh− gồm hµng tr¨m tØ gäi lµ thiªn hµ a C¸c lo¹i thiªn hµ: - Thiên hà xoắn ốc có hình dạng dẹt nh− các đĩa, có cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí - Thiªn hµ elip cã h×nh elip, chøa Ýt khÝ vµ cã khèi l−îng tr¶i trªn mét d¶i réng Cã mét lo¹i thiªn hµ elip lµ nguån ph¸t sãng v« tuyÕn ®iÖn rÊt m¹nh - Thiên hà không định hình trông nh− đám mây (thiên hà Ma gien-lăng) b Thiªn Hµ cña chóng ta: - Thiªn Hµ cña chóng ta lµ thiªn hµ xo¾n èc, cã ®−êng kÝnh kho¶ng 90 ngh×n n¨m ¸nh s¸ng vµ cã khối l−ợng khoảng 150 tỉ khối l−ợng Mặt Trời Nó là hệ phẳng giống nh− cái đĩa dày khoảng 330 n¨m ¸nh s¸ng, chøa vµi tr¨m tØ ng«i - HÖ MÆt Trêi n»m mét c¸nh tay xo¾n ë r×a Thiªn Hµ, c¸ch trung t©m kho¶ng 30 ngh×n n¨m ¸nh s¸ng Gi÷a c¸c cã bôi vµ khÝ - PhÇn trung t©m Thiªn Hµ cã d¹ng h×nh cÇu dÑt gäi lµ vïng låi trung t©m ®−îc t¹o bëi c¸c giµ, khÝ vµ bôi - Ngay ë trung t©m Thiªn Hµ cã mét nguån ph¸t x¹ hång ngo¹i vµ còng lµ nguån ph¸t sãng v« tuyÕn điện (t−ơng đ−ơng với độ sáng chừng 20 triệu ngôi nh− Mặt Trời và phóng luồng gió m¹nh) - Tõ Tr¸i §Êt, chóng ta chØ nh×n ®−îc h×nh chiÕu cña thiªn hµ trªn vßm trêi gäi lµ d¶i Ng©n Hµ n»m theo h−íng §«ng B¾c – T©y Nam trªn nÒn trêi c Nhãm thiªn hµ Siªu nhãm thiªn hµ: - Vò trô cã hµng tr¨m tØ thiªn hµ, c¸c thiªn hµ th−êng c¸ch kho¶ng m−êi lÇn kÝch th−íc Thiªn Hµ chúng ta Các thiên hà có xu h−ớng hợp lại với thành nhóm từ vài chục đến vài nghìn thiªn hµ - Thiên Hà chúng ta và các thiên hà lân lận thuộc Nhóm thiên hà địa ph−ơng, gồm khoảng 20 thµnh viªn, chiÕm mét thÓ tÝch kh«ng gian cã ®−êng kÝnh gÇn mét triÖu n¨m ¸nh s¸ng Nhãm nµy bÞ chi phèi chñ yÕu bëi ba thiªn hµ xo¾n èc lín: Tinh v©n Tiªn N÷ (thiªn hµ Tiªn N÷ M31 hay NGC224); Thiªn Hµ cña chóng ta; Thiªn hµ Tam gi¸c, c¸c thµnh viªn cßn l¹i lµ Nhãm c¸c thiªn hµ elip vµ c¸c thiên hà không định hình tí hon - ë kho¶ng c¸ch cì kho¶ng 50 triÖu n¨m ¸nh s¸ng lµ Nhãm Trinh N÷ chøa hµng ngh×n thiªn hµ tr¶i réng trªn bÇu trêi chßm Trinh N÷ - Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhóm thiên hà địa ph−ơng có tâm nằm Nhóm Trinh Nữ và chứa tất các nhóm bao quanh nó, đó có nhóm thiên hà địa ph−ơng chúng ta IV thuyÕt vô næ lín (BIG BANG) Định luật Hớp-bơn: Tốc độ lùi xa thiên hà tỉ lệ với khoảng cách thiên hà và chúng ta: ⎧v = Hd ; naêm aùnh saùng = 9, 46.1012 Km ⎨ −2 ⎩ H = 1, 7.10 m/s.naêm aùnh saùng Trang 45 Leâ Thanh Tuaán ThuyÕt vô næ lín (Big Bang): - Theo thuyÕt vô næ lín, vò trô b¾t ®Çu d¨n në tõ mét “®iÓm k× dÞ” §Ó tÝnh tuæi vµ b¸n kÝnh vò trô, ta chän “®iÓm k× dÞ” lµm mèc (gäi lµ ®iÓm zªr« Big Bang) - Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết t−ơng đối rộng không áp dụng đ−ợc Vật lí học đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đoán các t−ợng xảy thời điểm t p = 10 −43 s sau Vô næ lín gäi lµ thêi ®iÓm Planck - thời điểm Planck, kích th−ớc vụ trụ là 10−35 m , nhiệt độ là 1032 K và mật độ là 10 91 kg/cm Các trị số cực lớn cực nhỏ này gọi là trị số Planck Từ thời điểm này Vũ trụ dãn nở nhanh, nhiệt độ Vũ trô gi¶m dÇn T¹i thêi ®iÓm Planck, Vò trô bÞ trµn ngËp bëi c¸c h¹t cã n¨ng l−îng cao nh− electron, notrino vµ quark, n¨ng l−îng Ýt nhÊt b»ng 1015 GeV - Tại thời điểm t = 10 −6 s , chuyển động các quark và phản quark đã đủ chậm để các lực t−ơng tác mạnh gom chóng l¹i vµ g¾n kÕt chóng l¹i thµnh c¸c pr«t«n vµ n¬tr«n, n¨ng l−îng trung b×nh cña c¸c h¹t vò trô lóc nµy 1GeV - Tại thời điểm t = phuựt , các hạt nhân Heli đ−ợc tạo thành Tr−ớc đó, prôtôn và nơtrôn đă kết hợp với để tạo thành hạt nhân đơteri 12 H Khi đó, đă xuất các hạt nhân đơteri 12 H , triti 13 H , heli He bÒn C¸c h¹t nh©n hi®r« vµ hªli chiÕm 98% khèi l−îng c¸c vµ c¸c thiªn hµ, khèi l−îng c¸c khèi l−îng lµ hªli vµ cã khèi l−îng lµ 4 hiđrô Điều đó chứng tỏ, thiên thể, thiên hà có cùng chung nguồn gốc h¹t nh©n nÆng h¬n chØ chiÕm 2% ë mäi thiªn thÓ, cã - T¹i thêi ®iÓm t = 300000 naêm , c¸c lo¹i h¹t nh©n kh¸c ®¨ ®−îc t¹o thµnh, t−¬ng t¸c chñ yÕu chi phèi vò trô lµ t−¬ng t¸c ®iÖn tõ C¸c lùc ®iÖn tõ g¾n c¸c electron víi c¸c h¹t nh©n, t¹o thµnh c¸c nguyªn tö H vµ He - Tại thời điểm t = 109 naờm , các nguyên tử đã đ−ợc tạo thành, t−ơng tác chủ yếu chi phối vũ trụ là t−¬ng t¸c hÊp dÉn C¸c lùc hÊp dÉn thu gom c¸c nguyªn tö l¹i, t¹o thµnh c¸c thiªn hµ vµ ng¨n c¶n c¸c thiên hà tiếp tục nở Trong các thiên hà, lực hấp dẫn nén các đám nguyên tử lại tạo thành các ChØ cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thiªn hµ tiÕp tôc t¨ng lªn - Tại thời điểm t = 14.109 naờm , vũ trụ trạng thái nh− với nhiệt độ trung bình T = 2, 7K ============================================================= Bảng quy đổi theo luỹ thừa 10 Thõa sè 1012 109 106 103 102 101 Tªn tiÒn tè Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca Ký hiÖu T G M K H D Thõa sè 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 Trang 46 Tªn tiÒn tè dexi centi mili micro nano pico Ký hiÖu d c m µ n p Leâ Thanh Tuaán CẤU TRÚC ĐỀ THI TS ĐH, CĐ Chủ đề MÔN VẬT LÝ I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [40 câu] Chủ đề Dao động Sóng Dòng điện xoay chiều Nội dung kiến thức Số câ • Dao động điều hoà • Con lắc lò xo • Con lắc đơn • Năng lượng lắc lò xo và lắc đơn • Dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng • Hiện tượng cộng hưởng • Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số Phương pháp giản đồ Fre-nen • Thực hành: Chu kì dao động lắc đơn • • • • Đại cương sóng, truyền sóng Sóng âm Giao thoa sóng Phản xạ sóng Sóng dừng • Đại cương dòng điện xoay chiều • Đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C và R, C mắc nối tiếp Cộng hưởng điện • Công suất dòng điện xoay chiều Hệ số công suất • Máy biến áp.Truyền tải điện • Máy phát điện xoay chiều • Động không đồng ba pha • Thực hành: Khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp Nội dung kiến thức Số câ • Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Khối lượng hạt nhân Độ hụt khối Lực hạt nhân • Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng Hạt • Hệ thức khối lượng và lượng nhân nguyên • Phóng xạ • Phản ứng hạt nhân tử • Phản ứng phân hạch • Phản ứng nhiệt hạch Từ vi mô đến • Các hạt sơ cấp • Hệ Mặt Trời Các và thiên hà vĩ mô Tổng 40 II PHẦN RIÊNG [10 câu] Thí sinh làm hai phần (phần A B) A Theo chương trình Chuẩn [10 câu] Chủ đề Số câ Dao động Sóng và sóng âm Dòng điện xoay chiều Dao động và sóng điện từ Dao • • và • sóng • từ động Sóng ánh sáng • • • • • • • Dao động điện từ  Mạch dao động LC Điện từ trường Sóng điện từ Truyền thông (thông tin liên lạc) sóng điện từ Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Hạt nhân nguyên tử Tán sắc ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng Bước sóng và màu sắc ánh sáng Các loại quang phổ Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X Thang sóng điện từ Thực hành: Xác định bước sóng ánh sáng Từ vi mô đến vĩ mô Tổng B Theo chương trình Nâng cao [10 câu] Chủ đề Động lực học vật rắn Lượng tử ánh sáng • Hiện tượng quang điện ngoài Định luật giới hạn quang điện • Thuyết lượng tử ánh sáng Lưỡng tính sóng  hạt ánh sáng • Hiện tượng quang điện • Quang điện trở Pin quang điện • Hiện tượng quang  phát quang • Sơ lược laze • Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch nguyên tử hiđrô 10 Số câ Dao động Sóng Dao động và sóng điện từ Dòng điện xoay chiều 6 Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Sơ lược thuyết tương đối hẹp Hạt nhân nguyên tử Từ vi mô đến vĩ mô Tổng Trang 47 10 Leâ Thanh Tuaán CẤU TRÚC ĐỀ THI TN THPT MÔN VẬT LÝ Hạt nhân nguyên I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [32 câu] Chủ đề Dao động Sóng Dòng điện xoay chiều Dao động và sóng điện từ Sóng Ánh sáng Nội dung kiến thức tử Số câu • Dao động điều hoà • Con lắc lò xo • Con lắc đơn • Năng lượng lắc lò xo và lắc đơn • Dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng • Hiện tượng cộng hưởng • Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số Phương pháp giản đồ Fre-nen • Thực hành: Chu kì dao động lắc đơn • • • • Sóng Sự truyền sóng Phương trình sóng Sóng âm Giao thoa sóng Phản xạ sóng Sóng dừng • Đại cương dòng điện xoay chiều • Đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C và có R, L, C mắc nối tiếp Cộng hưởng điện • Công suất dòng điện xoay chiều Hệ số công suất • Máy biến áp Truyền tải điện • Máy phát điện xoay chiều • Động không đồng ba pha • Thực hành: Khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp • Dao động điện từ Mạch dao động LC • Điện từ trường • Sóng điện từ • Truyền thông (thông tin liên lạc) sóng điện từ Chủ đề Số câu Nội dung kiến thức • Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Khối lượng h nhân Độ hụt khối Lực hạt nhân • Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng • Hệ thức khối lượng và lượng • • • • Phóng xạ Phản ứng hạt nhân Phản ứng phân hạch Phản ứng nhiệt hạch Từ vi mô đến • Các hạt sơ cấp • Hệ Mặt Trời Các và thiên hà vĩ mô Tổng 32 II PHẦN RIÊNG [8 câu]: Thí sinh học chương trình nào thì làm phần dành riêng cho chương trình đó A Theo chương trình Chuẩn [8 câu] Chủ đề Số câu Dao động Sóng và sóng âm Dòng điện xoay chiều Dao động và sóng điện từ Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Hạt nhân nguyên tử Từ vi mô đến vĩ mô Tổng • • • • • • • Tán sắc ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng Bước sóng và màu sắc ánh sáng Các loại quang phổ Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X Thang sóng điện từ Thực hành: Xác định bước sóng ánh sáng B Theo chương trình Nâng cao [8 câu] Chủ đề Động lực học vật rắn Số câu Dao động Sóng Lượng tử ánh sáng • Hiện tượng quang điện ngoài Định luật giới hạn quang điện • Thuyết lượng tử ánh sáng Lưỡng tính sóng  h ánh sáng • Hiện tượng quang điện • Quang điện trở Pin quang điện • Hiện tượng quang  phát quang • Sơ lược laze • Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch nguyên tử hiđrô Dao động và sóng điện từ Dòng điện xoay chiều Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Sơ lược thuyết tương đối hẹp Hạt nhân nguyên tử Từ vi mô đến vĩ mô Tổng Trang 48 Leâ Thanh Tuaán Trang 49