CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG 1. Dao động: Là những chuyển động lặp đi lặp lại quanh một vị trí cân bằng trong một không gian xác định. (Vị trí cân bằng là vị trí tự nhiên của vật khi chưa dao động, ở đó hợp các lực tác dụng lên vật bằng 0). Vd :Dao động quả lắc đồng hồ , chiếc võng , chiếc xích đu ... 2. Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động của vật lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc... cả về hướng và độ lớn). 3. Dao động điều hòa: là dao động được mô tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(t + ) hoặc x = Acos(t + ) Đồ thị của dao động điều hòa là một đường sin (hình vẽ): Trong đó: +) x: tọa độ ( hay vị trí ) của vật. +)Acos(t + ): là li độ (độ lệch của vật so với vị trí cân bằng) +)A: Biên độ dao động, là li độ cực đại, luôn là hằng số dương phụ thuộc vào cách kích thích dao đông ban đầu.(kéo vật ra thả nhẹ, truyền vận tốc tại vị trí cân bằng, kéo vật( hoạc nén vật) rồi truyền vận tốc ) . +): Tần số góc (đo bằng rads), luôn là hằng số dương, phụ thuộc vào cấu tạo của hệ, phụ thộc vào độ cứng K và khối lương m đối với con lò xo và phụ thuộc vào chiều dài l và gia tốc rơi tự do g đối với con lắc dơn +) (t + ): Pha dao động (đo bằng rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động của vật tại thời điểm t. +): Pha ban đầu, là hằng số dương hoặc âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gianban đầu (t = t0)
Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ SĐT:01666782246 Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG Dao động: Là chuyển động lặp lặp lại quanh vị trí cân khơng gian xác định (Vị trí cân vị trí tự nhiên vật chưa dao động, hợp lực tác dụng lên vật 0) Vd :Dao động lắc đồng hồ , võng , xích đu Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc… hướng độ lớn) Dao động điều hòa: dao động mơ tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(t + ) x = Acos(t + ) Đồ thị dao động điều hòa đường sin (hình vẽ): Trong đó: +) x: tọa độ ( hay vị trí ) vật +)Acos(t + ): li độ (độ lệch vật so với vị trí cân bằng) +)A: Biên độ dao động, li độ cực đại, số dương phụ thuộc vào cách kích thích dao đơng ban đầu.(kéo vật thả nhẹ, truyền vận tốc vị trí cân bằng, kéo vật( hoạc nén vật) truyền vận tốc ) +): Tần số góc (đo rad/s), ln số dương, phụ thuộc vào cấu tạo hệ, phụ vào độ cứng K khối lương m lò xo phụ thuộc vào chiều dài l gia tốc rơi tự g lắc dơn +) (t + ): Pha dao động (đo rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động vật thời điểm t +): Pha ban đầu, số dương âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gianban đầu (t = t0) Chu kì, tần số dao động: * Chu kì T (đo giây (s)) khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lập lại cuõ t 2 thời gian để vật thực dao động T = N = (t thời gian vật thực N dao động) * Tần số ƒ (đo héc: Hz) số chu kì (hay số dao động) vật thực đơn vị thời gian: = N = = t T 2 (1Hz = dao động/giây) * Gọi TX, fX chu kì tần số vật X Gọi TY, fY chu kì tần số vật Y Khi khoảng thời gian t vật X thực NX dao động vật Y thực NY dao động và: NY TX f N X Y N X TY fX Vận tốc gia tốc dao động điều hòa: Xét vật dao động điều hồ có phương trình: x = Acos(t +) a Vận tốc: v = x’ = -Asin(t +) v = Acos(t + + ) nhận xét : Giá trị vmax = A, vật qua VTCB theo chiều dương Gía trị vmin = - A , vật qua vị trí cân theo chiều âm độ lớn Vo max = │vmax│= │vmin│= A.ω vật qua VTCB độ lơn Vo = vị trí biên vận tốc biến đổi điều hịa tần số góc ( chu kỳ tần số ) với li độ nhanh pha li độ góc vận tốc hướng theo chiều chuyển động , đổi chiều vị trí biên b Gia tốc: a = v’ = x’’ = -2Acos(t + ) = - 2x a = -2x = 2Acos(t+ +) nhận xét : Giá trị amax = A2 = vmax.ω , vật vị trí biên âm Gía trị amin = - A2, vật vị trí biên dương độ lớn ao max = A.ω2 = vmax.ω vật qua vị trí biên độ lớn ao = VTCB gia tốc biến đổi điều hòa tần số góc ( chu kỳ tần số ) với li độ vận tốc GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 nhanh pha li độ góc π gia tốc hướng VTCB, đổi chiều VTCB chiều dài lò xo_lực đàn hồi_ lực phục hồi 6a Trường hợp lắc lị xo treo thẳng đứng (hình vẽ): Chiều dài lị xo Vị trí có li độ x bất kì: ℓ = l0 + Δℓ + x chọn chiều dương hướng xuống Vị trí có li độ x bất kì: ℓ = l0 + Δℓ - x chọn chiều dương hướng lên ℓ max = l0 + Δℓ + A ℓ = l0 + Δℓ - A ℓCB = l0 + Δℓ = lmin+lmax biên độ A = lmax–lmin 2 (ℓ0 chiều dài tự nhiên lắc lò xo, chiều dài chưa treo vật) Lực đàn hồi lực kéo hay lực nén lị xị:( ln xuất phát từ suy nghĩ Fdh = độ cứng x độ biến dạng ) *Fđh = k.|Δℓ + x| trục Ox hướng xuống *Fđh = k.|Δℓ - x| trục Ox hướng lên * Fđh cân = k.Δℓ = m.g ; Fđh max = k.(Δℓ + A) = m.g + k.A * Fđh = A ≥ Δℓ x = -Δℓ Fnén max = k.(A - Δℓ) * Fđh = k.(Δℓ - A) A ≤ Δℓ lị xo ln bị giãn suốt trình dao động * Khi A > Δℓ thời gian lị xo bị nén giãn chu kì T là: 2 2 l tnén = ; tgiãn = T - Tnén = Tvới cos = A Nhận xét : 1.Với A < Δℓ lị xo ln bị giãn 2.Lực mà lò xo tác dụng lên điểm treo lực mà lị xo tác dụng vào vật có độ lớn = lực đàn hồi 3.lực đàn hồi hướng vị trí lị xo khơng biến dạng, đổi chiều vị trí lị xo khơng biến dạng lực đàn hồi biến đổi điều hòa tần số góc với li độ Lực phục hồi Fph = - k.x = ma = -mω2.x = m.2Acos(t + + ) có độ lớn Fph = k|x| Fph max = k.A (khi vật vị trí biên) Fph = (khi vật qua VTCB) Khi nâng hay kéo vật đến vị trí cách vị trí cân đoạn A thả nhẹ lực nâng hay kéo ban đầu Fph max = k.A * Một vật chịu tác dụng hợp lực có biểu thức F = -kx vật ln dao động điều hịa * lực phục hồi hướng VTCB , chiều gia tốc , không đổi chiều VTCB * hợp lực tác dụng vào vật hay lực kéo về, có xu hướng đưa vật VTCB lực gây dao động cho vật, lực biến thiên điều hòa tần số với li độ dao động vật tỷ lệ trái dấu với li độ 6b Trường hợp lắc lò xo nằm ngang (Δℓ = 0): Chiều dài lị xo Vị trí có li độ x bất kì: ℓ = ℓ0 + x; ℓmax = ℓ0 + A; ℓmin = ℓ0 - A 2.Lực đàn hồi lực phục hồi: Fph = Fđh = k.|x| Fph max = Fđh max = k.A Fph = Fđh = 6c Điều kiện vật không rời trượt nhau: Vật m1 đặt vật m2 dao động điều hoà theo phương thẳng đứng m1 (Hình 1) Để m1 ln nằm n m2 trình dao động thì: m m2 g A g m1 m2 g m Ak m A max k 2 k g Vật m1 m2 gắn vào hai đầu lò xo đặt thẳng đứng, m1 dao động điều m2 hồ (Hình 2) Để m2 nằm yên mặt sàn trình m1 dao động thì: m m2 g A m1 m2 g A max k k Vật m1 đặt vật m2 dao động điều hoà theo phương ngang Hệ số ma sát m1 m2 µ, bỏ qua ma pha vận tốc góc GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 sát m2 mặt sàn (Hình 3) Để m1 khơng trượt m2 trình dao động thì: m m2 g m Ak m g A 1 k g 6) Tính nhanh chậm chiều chuyển động dao động điều hòa: - Nếu v > vật chuyển động chiều dương; v < vật chuyển động theo chiều m - Nếu a.v > vật chuyển động nhanh dần; a.v < vật chuyển động chậm dần Chú ý: Dao động loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hịa nên ta khơng thể nói dao động nhanh dần hay chậm dần chuyển động nhanh dần hay chậm dần phải có gia tốc a số, ta nói dao động nhanh dần (từ biên cân bằng) hay chậm dần (từ cân biên) 7) Quãng đường tốc độ trung bình chu kì: * Quãng đường chu kỳ 4A; 1/2 chu kỳ 2A * Quãng đường l/4 chu kỳ A vật xuất phát từ VTCB vị trí biên (tức = 0; /2; ) quãng_đường S 4A 2A 2vmax * Tốc độ trung bình v = = chu kì (hay nửa chu kì): v = = = thời_gian t T x2 x1 x * Vận tốc trung bình v độ biến thiên li độ đơn vị thời gian: v = = t t1 t vận tốc trung bình chu kì (khơng nên nhầm khái niệm tốc độ trung bình vận tốc trung bình!) * Tốc độ tức thời độ lớn vận tốc tức thời thời điểm * Thời gian vật từ VTCB biên từ biên VTCB ln T/4 Trường hợp dao động có phương trình đặc biệt: * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) + c với c = const thì: - x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ li độ cực đại x0max = A biên độ - Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu - Toạ độ vị trí cân x = c, toạ độ vị trí biên x = A + c - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” vmax = A.ω amax = A.ω2 v - Hệ thức độc lập: a = -2x0; A x02 A A + cos(2ωt + 2) 2 Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2, tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x=c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Asin2(t + ) + c A A A A x = c + - cos(2ωt + 2) x = c + + cos(2t + 2 ) 2 2 Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2 , tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x = c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = a.cos(t + ) + b.sin(t + ) a b Đặt cosα = sinα = x = a b {cos.cos(t+)+sin.sin(t+)} 2 2 a b a b * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos2(t + ) + c x = c + x = a b cos(t+ - ) Có biên độ A = a b , pha ban đầu ’ = - α Các hệ thức độc lập với thời gian – đồ thị phụ thuộc: 2 x v 2 * 1 v = A x = A A x v * A vmax ; 2 a v ; amax vmax v A2 x Fph Fph max A= x2 v2 2 = a2 4 v2 2 v 1 vmax GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ * Tìm biên độ A tần số góc biết (x1, v1); (x2, v2): = SĐT:01666782246 v22 v12 A = x12 x22 v12 x22 v22 x12 v12 v22 * a = -2x; F = ma = -m2x * Cho amax vmax Tìm chu kì T, tần số ƒ , biên độ A ta dùng công thức: = a max v2 A = max vmax a max Từ biểu thức độc lập ta suy đồ thị phụ thuộc đại lượng: * x, v, a, Fph phụ thuộc thời gian theo đồ thị hình sin hoạc cos * Các cặp giá trị {x v}; {a v}; {Fph v} vuông pha nên phụ thuộc theo đồ thị hình elip * Các cặp giá trị {x a};{x F} phụ thuộc theo đồ thị đoạn thẳng nghịch biến qua gốc tọa độ xOy cặp giá trị {a Fph } phụ thuộc theo đồ thị đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ xOy 10 Tóm tắt loại dao động: a Dao động tắt dần: định nghĩa : Là dao động có biên độ giảm dần (hay giảm dần) theo thời gian (nguyên nhân tác dụng cản lực ma sát độ nhớt môi trường) Lực ma sát lớn (độ nhớt mơi trường) q trình tắt dần nhanh ngược lại Ứng dụng hệ thống giảm xóc ôtô, xe máy, chống rung, cách âm… tính chất : 1.dao động tắt dần có chu kỳ chu kỳ riêng vật vận tốc cực đại , gia tốc cực đại , lực phục hồi cực đại, lực đàn hồi cực đại giảm dần theo thời gian Một số toán dao động tắt dần : * Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát khơ µ Quãng đường vật đến lúc kA kA A dừng lại là: S = (Nếu tốn cho lực cản Fcản = µ.m.g) mg Fcan g 4.mg Fcan g * Một vật dao động tắt dần độ giảm biên độ sau chu kỳ là: ΔA = = = const k k A Ak Ak 2A Ak * Số dao động thực đến lúc dừng lại là: N = Fcan = 4N A mg Fcan g AkT AkT A mg Fcan g mg * Vật dừng lại vị trí cách vị trí O đoạn xa Δℓ max bằng: Δℓmax = k 2 mg ( A l max ) * Tốc độ lớn vật trình dao động thỏa mãn: mv max kA kl max b Dao động tự do: Là dao động có tần số (hay chu kì) phụ vào đặc tính cấu tạo (k,m) hệ mà không phụ thuộc vào yếu tố (ngoại lực) Dao động điều kiện lý tưởng( bỏ qua ma sát ,lực cản) c Dao động trì: Là dao động tự mà người ta bổ sung phần lượng bị cho vật sau chu kì dao động, lượng bổ sung lượng Quá trình bổ sung lượng để trì dao động khơng làm thay đổi đặc tính cấu tạo, khơng làm thay đổi biên độ chu kì hay tần số dao động hệ d Dao động cưỡng bức: Là dao động chịu tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos(t + ) với F0 biên độ ngoại lực + Ban đầu dao động dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng dao động cưỡng sau dao động riêng tắt dần vật dao động ổn định với tần số ngoại lực Chú ý: biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào yếu tố : Biên độ lực cưỡng Fo lực cản môi trường │f – fo │ + Biên độ dao động cưỡng tăng biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng giảm lực cản môi trường tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng tăng độ chênh lệch tần số ngoại lực tần số dao động * Thời gian từ lúc bắt đầu dao động đến lúc dừng lại là: Δt = N.T = GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 riêng giảm + công thức liên hệ : F0 = m.A.2 e Hiện tượng cộng hưởng: Là tượng biên độ dao động cưỡng tăng cách đột ngột tần số dao động cưỡng xấp xỉ tần số dao động riêng hệ Khi đó: = 0 hay = 0 hay T = T0 Với , , T 0, 0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động Biên độ cộng hưởng phụ thuộc vào lực ma sát, biên độ cộng hưởng lớn lực ma sát nhỏ ngược lại + Gọi 0 tần số dao động riêng, tần số ngoại lực cưỡng bức, biên độ dao động cưỡng tăng dần gần với 0 Với cường độ ngoại lực 2 > 1 > 0 A2 < A1 1 gần 0 + Một vật có chu kì dao động riêng T treo vào trần xe ôtô, hay tàu hỏa, hay gánh vai người… chuyển động đường điều kiện để vật có biên độ dao động lớn (cộng hưởng) vận tốc d chuyển động ôtô hay tàu hỏa , hay người gánh v = với d khoảng cách bước chân người gánh, T hay đầu nối ray tàu hỏa hay khoảng cách “ổ gà” hay gờ giảm tốc đường ơtơ… ) So sánh dao động tuần hồn dao động điều hịa: * Giống nhau: Đều có trạng thái dao động lặp lại cũ sau chu kì Đều phải có điều kiện khơng có lực cản môi trường Một vật dao động điều hịa dao động tuần hồn * Khác nhau: Trong dao động điều hòa quỹ đạo dao động phải đường thẳng, gốc tọa độ O phải trùng vị trí cân cịn dao động tuần hồn khơng cần điều Một vật dao động tuần hồn chưa dao động điều hòa Chẳng hạn lắc đơn dao động với biên độ góc lớn (lớn 100) khơng có ma sát dao động tuần hồn khơng dao động điều hịa quỹ đạo dao động lắc đường thẳng CHU KÌ CON LẮC LỊ XO – CẮT GHÉP LỊ XO I Bài tốn liên quan chu kì dao động: t 2 m - Chu kì dao động lắc lò xo: T = = = = 2 T k - Với lắc lò xo treo thẳng đứng, vị trí cân lị xo ta có mg = k.l g k = l m 2 k g = 2 = = T m l Với k độ cứng lò xo (N/m); m: khối lượng vật nặng (kg); Δℓ: độ biến dạng lò xo (m) 2 m l t T= = = 2 = 2 = (t khoảng thời gian vật thực N dao động) k g N m Chú ý: Từ công thức: T = 2 ta rút nhận xét: k * Chu kì dao động phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo hệ (k m) khơng phụ thuộc vào kích thích ban đầu (Tức khơng phụ thuộc vào A) Cịn biên độ dao động phụ thuộc vào cường độ kích ban đầu * Trong hệ quy chiếu chu kì dao động lắc lị xo khơng thay đổi.Tức có mang lắc lò xo vào thang máy, lên mặt trăng, điện-từ trường hay ngồi khơng gian khơng có trọng lượng lắc lị xo có chu kì không thay đổi, nguyên lý ‘cân” phi hành gia II Ghép - cắt lò xo Xét n lò xo ghép nối tiếp: Lực đàn hồi lò xo là: F = F1 = F2 = = Fn (1) Độ biến dạng hệ là: Δℓ = Δℓ1 + Δℓ2 + + Δℓn (2) Mà: F = k.Δℓ = k1Δℓ1 = k2Δℓ2 = = knΔln Chu kỳ dao động gắn vật m vào lị xo có độ cứng k1 ,k2 kn T1 ,T2 , ,Tn gắn m vào n lị xo ghép nối tiếp có chu kỳ T ta có : 1 1 1 1 Từ (1) => T2 = T12 + T22+ + Tn2 k k1 k kn f f1 f2 fn = GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CÓ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn => 2 Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 n2 Xét n lò xo ghép song song: Lực đàn hồi hệ lò xo là: F = F1 + F2 + + Fn (1) Độ biến dạng hệ là: Δℓ = Δℓ1 = Δℓ2 = = Δℓn (2) (1) => kΔℓ= k1Δℓ1 + k2Δℓ2 + + knΔℓn Chu kỳ dao động gắn vật m vào lị xo có độ cứng k1 ,k2 kn T1 ,T2 , ,Tn gắn m vào n lị xo ghép song song có chu kỳ T ta có : 1 1 Từ (2) suy ra: k = k1 + k2 + + kn f2 = f12 + f22+ + fn2 ω2 = ω 12 + ω 22 + + ω n2 T T1 T2 Tn III Con lắc lò xo mặt phẳng nghiêng: Độ biến dạng lị xo vị trí cân Khi vật vị trí cân ta có: P + F + N = (0) Chiếu (1) lên phương F ta có: F - P = k.Δℓ = m.g.cos k.Δℓ = m.g.cos (vì + = 900) l = m.g.sin k 2 m t l = = 2 = 2 = k gsin N NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CỦA CON LẮC LÒ XO Năng lượng dao động điều hòa: Xét lắc lị xo gồm vật treo nhỏ có khối lượng m độ cứng lị xo k Phương trình dao động x = Acos(t + ) biểu thức vận tốc v = -Asin(t + ) Khi lượng dao động lắc lò xo gồm đàn hồi (bỏ qua hấp dẫn) tập trung lò xo động chuyển động tập trung vật Chọn mốc đàn hồi vị trí cân vật ta có : kA cos(2t 2 ) 2 a.Thế đàn hồi: Et = kx kA cos (t ) Et 2 2 kA 1 cos(2t 2 ) kA kA cos(2t 2 ) Et 4 Nhận xét : Etmax = kA (Khi vật vị trí biên x = A) Etmin = vị trí cân biến đổi điều hòa với ’, T’, f’, ’ tần số góc, chu kì, pha ban đầu T ta có: ’ = 2; T’ = ; f’ = 2f, ’ = 2 k b Động chuyển động: Eđ = mv2 với v = -Asin(t+) 2 = m kA cos(2t 2 ) m A kA Eđ sin (t ) sin (t ) Eđ 2 Chu kì dao động: T = kA2 kA2 kA2 kA2 cos(2t 2 ) cos( ' t 2 ) 4 4 1 Nhận xét : Eđ max = mvmax = mv( A ) = kA2 (Khi vật qua VTCB) 2 2 Eđ = vị trí biên GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 biến đổi điều hòa với ’, T’, f’, ’ tần số góc, chu kì, pha ban đầu động T ta có: ’ = 2; T’ = ; f’ = 2f, ’ = 2 Eđ ngược pha với Et c Cơ E: Là lượng học vật bao gồm tổng động kA2 kA kA kA E = Et + Eđ = cos (t ) sin (t ) = cos (t ) sin (t ) = 2 2 2 Vậy: Et = kx ; Eđ = mv = E - Et = k ( A x ) 2 1 1 E = Et + Eđ = kx + mv = Et max = kA = Eđ max = mvmax = m A 2 2 2 Từ ý ta kết luận sau: * Trong q trình dao lắc ln có biến đổi lượng qua lại động tổng chúng tức bảo toàn v tỉ lệ với A2 (Đơn vị k N/m, m kg, A, x mét, vận tốc m/s đơn vị E jun) * Từ công thức E = kA ta thấy phụ thuộc vào độ cứng lò xo (đặc tính hệ) biên độ (cường độ kích thích ban đầu) mà khơng phụ thuộc vào khối lượng vật treo * Trong dao động điều hòa vật Eđ Et biến thiên tuần hoàn ngược pha với chu kì nửa chu kì dao động vật tần số lần tần số dao động vật * Trong dao động điều hòa vật Eđ Et biến thiên tuần hồn quanh giá trị trung bình kA2 ln có giá trị dương (biến thiên từ giá trị đến E = kA ) * Thời gian liên tiếp để động chu kì t0 = T/4 (T chu kì dao động vật) * Thời điểm để động vật xuất phát từ VTCB vị trí biên t0 = T/8 * Thời gian liên tiếp để động (hoặc năng) đạt cực đại T/2 Fph max v a A Eđ = n.Et x = ; a = max ; Fph = ; v = max n 1 n 1 n 1 1 n VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG: x = Asin(.t + ) x = Acos(.t + ) a k g N 2 Tìm : = = 2 = max 2 T vmax m l t Tìm A: Đề cho Phương pháp Chú ý Bng nhẹ, thả v = 0, x = A v2 a2 v2 Kéo đoạn x, truyền vận tốc - Tọa độ x, ứng với vận tốc v A= x = (1) 4 2 v v v - Vận tốc VTCB hay gia tốc vị A = max max trí biên a max L l l ℓmax; ℓmin độ dài lớn nhất, nhỏ A = max - Chiều dài quỹ đạo L lò xo ℓ 2 - Fph max lực phục hồi cực đại (N) - Hợp lực tác dụng lên vật Fph max Fph max = k.A - Đơn vị: k (N/m); A (m) - Cho lượng E A= 2E 2E k Fph max - Đưa vật đến lị xo khơng biến A = Δℓ dạng thả nhẹ Đơn vị: E (J) Đưa vật đến vị trí lị xo khơng biến dạng truyền cho vật vận tốc v GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGƠ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 dùng cơng thức (1) với |x| = Δℓ Tìm : phương pháp : Dựa vào điều kiện ban đầu (t = 0) Xét vật dao động điều hòa với pt: x = Acos(.t + ) thì: * t = vật qua VTCB theo chiều dương ta có = -/2 * t = vật qua VTCB theo chiều âm ta có = /2 * t = vật có li độ x = A ta có = * t = vật có li độ x = -A ta có = Chú ý: Với phương trình dao động: x = Acos(.t +), tìm ta thường giải đáp án < > Nếu cho v > chọn < 0, cho v < chọn > phương pháp 2: dùng vòng tròn lượng giác ( phương pháp đòi hỏi phải trực tiếp giản dạy lớp ) XÁC ĐỊNH THỜI GIAN - QUÃNG ĐƯỜNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Chuyển động trịn dao động điều hòa - Xét vật M chuyển động tròn đường trịn tâm O bán kính R =A Thời điểm ban đầu 0M tạo với phương ngang góc Sau thời gian t vật tạo với phương ngang góc (t +, với vận tốc góc - Hình chiếu M trục Ox M’, vị trí M’ Ox xác định cơng thức: x =Acos(t+) dao động điều hịa - Vậy dao động điều hịa hình chiếu chuyển động tròn lên trục thuộc mặt phẳng chứa đường trịn * Bảng tương quan dao động điều hòa chuyển động tròn đều: Chuyển động tròn (O, R = A) Dao động điều hòa x = Acos(t+) A biên độ R = A bán kính tần số góc tốc độ góc (t+) pha dao động (t+) tọa độ góc vmax = A tốc độ cực đại v = R. = A. tốc độ dài amax = A2 gia tốc cực đại aht = A2 = R2 gia tốc hướng tâm Fphmax = mA2 hợp lực cực đại tác dụng lên vật Fphmax = mA2 lực hướng tâm tác dụng lên vật Chú ý: S * Tốc độ trung bình v = Trong S quãng đường vật thời gian t t x x1 x * Vận tốc trung bình v độ biến thiên li độ đơn vị thời gian: v = t t1 t * Quãng đường chu kỳ 4A; 1/2 chu kỳ 2A * Quãng đường l/4 chu kỳ A vật xuất phát từ VTCB vị trí biên (tức = 0; /2; ) * Thời gian vật từ VTCB biên từ biên VTCB T/4 * Đường tròn lượng giác - Thời gian chuyển động quãng đường tương ứng: GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 Một số toán liên quan: Bài toán 1: Tìm quãng đường dài S vật thời gian t với < t < T/2 (hoặc thời gian ngắn t để vật S với < S < 2A tốc độ trung bình lớn v vật thời gian t) Bài làm Ta dựa vào tính chất dao động vật chuyển động nhanh gần vị trí cân quãng đường dài S vật thời gian t với < t < T/2 phải đối xứng qua vị trí cân (hình vẽ) Tính = T tính = 2A.sin S tốc độ trung bình v = t Trong trường hợp vận tốc trung bình có độ lớn tốc độ Bài tốn 2: Tìm quãng đường ngắn S vật thời gian t với < t < T/2 (hoặc thời gian dài t để vật S với < S < 2A tốc độ trung bình nhỏ v vật thời gian t) Bài làm Ta dựa vào tính chất dao động vật chuyển động chậm gần vị trí biên quãng đường ngắn S vật thời gian t với < t < T/2 phải đối xứng qua vị trí biên (hình vẽ) Tính = .t tính S = 2A.(1 - cos ) S tốc độ trung bình v = t Trong trường hợp vận tốc trung bình v = Bài tốn 3: Tìm qng đường dài S vật thời gian t với t > T/2 (hoặc thời gian ngắn t để vật S với S > 2A tốc độ trung bình lớn v vật thời gian t) Bài làm Tính β = .t phân tích β = n. + (với < < S tính S = 2A.sin S = n.2A + S v = t S Trong trường hợp vận tốc trung bình có độ lớn v = t Bài tốn 4: Tìm quãng đường ngắn S vật thời gian t với t > T/2 (hoặc thời gian dài t để vật S với S > 2A tốc độ trung bình nhỏ v vật thời gian t) Bài làm Tính β = .t phân tích β = n. + (với < < ) tính S = 2A.(1 - cos ) S = n.2A + S S tốc độ trung bình v = t GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 10 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGƠ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 c Tìm số vân sáng có màu sắc xạ 1 tồn trường giao thoa L đoạn M, N (xM < xN) * Tìm số vân sáng có màu sắc xạ 1 toàn trường giao thoa L b1: Tìm số vân sáng xạ 1 toàn trường giao thoa L N1 (đã biết mục II) b2: Tìm số vân sáng trùng xạ toàn trường giao thoa L N Số vân sáng có màu sắc xạ 1 quan sát ℓ N = N1 - N * Tìm số vân sáng có màu sắc xạ 1 đoạn M, N có tọa độ xM, xN với xM < xN b1: Tìm số vân sáng xạ 1 đoạn M, N có tọa độ xM , xN với xM < xN (đã biết mục II) b2: Tìm số vân sáng trùng xạ đoạn M, N có tọa độ xM, xN với xM < xN N Số vân sáng có màu sắc xạ 1 quan sát đoạn M, N N = N1 - N d Tìm số vị trí vân tối xạ trùng toàn trường giao thoa L đoạn M, N (xM < xN) D D Vị trí vân tối trùng nhau: xtối = xtối 2k1 1 1 2k 1 2 2a 2a 2k1 2 b b(2n 1) 2k1 11 2k 1.2 2k 1 c c(2n 1) b Với phân số tối giản (n, k1, k2) Z số giá trị nguyên n số lần trùng c 2k b(2n 1) D Khi tọa độ vị trí trùng x = xtối = b(2n + 1) .1 2a 2k c(2n 1) * số vân tối trùng xạ toàn trường giao thoa L số giá trị nguyên n thỏa mãn: L D L b(2n 1) 1 Gọi số giá trị nguyên n hay số vân tối trùng xạ N 2a * số vân tối trùng xạ đoạn M, N (xM, xN) số giá trị nguyên n thỏa mãn: D xM b(2n 1) 1 x N Gọi số giá trị nguyên n hay số vân tối trùng xạ N 2a (Chú ý: M, N bên so với vân trung tâm xM, xN dấu, khác bên trái dấu) e Tìm số vị trí trùng vân sáng vân tối xạ toàn trường giao thoa L đoạn M, N (xM < xN) D D Vị trí vân sáng trùng với vân tối: xsáng = xtối k1 1 2k 1 2 a 2a 2k1 b b(2n 1) 2k11 2k 1.2 2k 1 c c(2n 1) b Với phân số tối giản (n, k1, k2) Z số giá trị nguyên n số lần trùng c 2k b(2n 1) D Khi tọa độ vị trí trùng x = xsáng = b(2n + 1) .1 2a 2k c(2n 1) * số vị trí trùng vân sáng vân tối xạ toàn trường giao thoa L số giá trị L D L nguyên n thỏa mãn: b(2n 1) 1 Gọi số giá trị nguyên n N 2a * số vị trí trùng vân sáng vân tối xạ đoạn M, N (xM , xN) số giá trị nguyên D n thỏa mãn: xM b(2n 1) 1 x N Gọi số giá trị nguyên n N 2a (Chú ý: M, N bên so với vân trung tâm xM, xN dấu, khác bên trái dấu) f Tìm số vân tối quan sát toàn trường giao thoa L đoạn M, N (xM < xN) * Tìm số vân tối quan sát toàn trường giao thoa L b1: Tìm tổng số vân tối xạ toàn trường giao thoa L (N1 + N2) (đã biết mục II) b2: Tìm số vân tối trùng xạ toàn trường giao thoa L N1 (mục d) b3: Tìm số vân tối xạ 1 trùng với vân sáng 2 toàn trường giao thoa L N2 (mục e) b4: Tìm số vân tối xạ 2 trùng với vân sáng 1 toàn trường giao thoa L N3 (mục e) GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 60 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 Số vân tối quan sát ℓ N = N1 + N2 - N1 - N2 - N3 * Tìm số vân tối quan sát đoạn M, N có tọa độ xM, xN với xM < xN b1: Tìm tổng số vân tối xạ đoạn MN (N1 + N2) (đã biết mục II) b2: Tìm số vân tối trùng xạ đoạn MN N1 b3: Tìm số vân tối xạ 1 trùng với vân sáng 2 đoạn MN N2 b4: Tìm số vân tối xạ 2 trùng với vân sáng 1 đoạn MN N3 Số vân tối quan sát đoạn MN N = N1 + N2 - N1 - N2 - N3 Giao thoa ánh sáng trắng: Kết thu vân trung tâm có màu trắng, vân sáng hai bên vân trung tâm có màu màu cầu vồng với vân tím (gần vân trung tâm hơn), vân đỏ a Xác định chiều rộng quang phổ bậc n hay khoảng cách vân tím bậc n đến vân đỏ bậc n i: D i = n.(iđỏ - itím) = n (đỏ – tím) a D a.x b Xác định số vân sáng vị trí x: x k (1) k Z a k D a.x Với ánh sáng trắng thì: 0,38µm ≤ ≤ 0,76µm 0,38µm ≤ = ≤ 0,76µm k D với k Z số giá trị k số vân sáng x, k tìm vào (1) ta tìm xạ tương ứng a.x 1D c Xác định số vân tối vị trí x: x k (2) (k 0,5) D 2 a a.x Với ánh sáng trắng thì: 0,38µm ≤ ≤ 0,76µm 0,38µm ≤ ≤ 0,76µm (k 0,5) D với k Z số giá trị k số vân sáng x, k tìm vào (2) ta tìm xạ tương ứng Lưu ý: Vị trí có màu màu với vân sáng trung tâm vị trí trùng tất vân sáng xạ MÁY QUANG PHỔ - QUANG PHỔ ÁNH SÁNG - TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA RƠNGEN – TIA GAMMA Các loại Ứng dụng quang phổ Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm xạ Là dải màu Do vật Có cường độ bề rộng không Xác định nhiệt độ biến thiên liên nung nóng trạng phụ thuộc vào cấu tạo hóa học vật, đặc biệt tục (khơng thái rắn, lỏng vật phát mà phụ thuộc vật khơng Quang phổ thiết phải khí có tỷ vào nhiệt độ nguồn Nhiệt thể tiếp cận liên tục đủ từ đỏ đến khối lớn phát độ lớn cường độ sáng tăng mặt trời, ngơi tím!) phía bước sóng ngắn xa, lò nung Gồm vạch Do chất khí Đặc trưng cho nguyên tố Nhận biết có mặt màu riêng lẻ bị hay có áp suất hóa học tức trạng nguyên tố ngăn cách thấp bị kích thái khí hay có áp suất thấp hợp chất cho dù vạch tối thích (bởi nhiệt bị kích thích nguyên tố thành phần Quang phổ xen kẽ độ cao hay điện hóa học phát quang phổ vạch nguyên tố vạch phát xạ trường mạnh…) khác cường độ, màu (nhanh, nhạy phát sắc, vị trí vạch, độ sáng tỉ phương pháp hóa đối vạch (vạch quang học) phổ khơng có bề rộng) Quang phổ Do chất khí - Để thu quang phổ vạch Nhận biết có mặt vạch hấp thụ hay có áp suất hấp thụ nhiệt độ đám nguyên tố thấp bị kích khí hay hấp thụ phải nhỏ hợp chất, khối chất Quang phổ vạch hấp thụ nguyên tố thích (bởi nhiệt nhiệt độ nguồn sáng cho dù thành phần vạch tối độ cao hay điện phát quang phổ liên tục nguyên tố nằm trường mạnh) - Trong điều kiện(áp suất khối chất GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 61 Web: https://www.hoc24h.vn Tia hồng ngoại Tia tử ngoại (Tia cực tím) Tia X Tia Thầy giáo: NGƠ THÁi NGỌ quang phổ đặt cắt liên tục ngang đường quang phổ liên tục Có chất - Mọi vật có nhiệt xạ độ > -2730C điện từ có phát tia hồng bước sóng lớn ngoại bước sóng - Các vật nung ánh sáng đỏ nóng nguồn nhỏ bước phát hồng ngoại sóng sóng thơng dụng vơ tuyến (1mm 0,76μm) Có chất xạ điện từ có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng tím (0,38 μm 10-9 m) - Đèn thủy ngân Mặt trời - Vật nóng 20000C - Hồ quang điện, vật nóng sáng 30000 nguồn tự ngoại phổ biến Có chất xạ điện từ có bước sóng nhỏ bước sóng tia tử ngoại (10-8 m 10-11m) - Ống rơn-ghen - Máy phát tia X - Tia X cứng có bước sóng nhỏ, tần số lượng lớn, đâm xun tốt Tia X mềm ngược lại Có chất Trong phản sóng điện từ có ứng hạt nhân, bước sóng cực chất phóng xạ ngắn, ngắn bước sóng tia X ( 10-11 m) SĐT:01666782246 thấp, nhiệt độ cao) nguyên tố bị kích thích có khả phát xạ có khả hấp thụ xạ (hiện tượng đảo vạch) - Tác dụng chủ yếu tia hồng ngoại tác dụng nhiệt, dùng sấy khô, sưởi - Gây phản ứng quang hóa nên dùng chụp ảnh đêm - Ít bị tán xạ, dùng chụp ảnh qua sương mù, khói, mây - Có khả biến điệu nên dùng thiết bị điều khiển… - Gây tượng quang điện số chất bán dẫn - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Ion hóa chất khí - Bị nước thủy tinh hấp thụ mạnh bị thạch anh hấp thụ - Kích thích phát quang nhiều chất - Gây phản ứng quang hóa - Diệt tế bào, làm mờ mắt, đen da, diệt khuẩn, nấm mốc - Gây số tượng quang điện - Khả xuyên thấu tốt - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Gây ion hóa khơng khí (ứng dụng để chế máy đo liều lượng tia X) - Gây phát quang nhiều chất - Gây tượng quang điện với kim loại - Tác dụng sinh lý mạnh, hủy diệt tế bào, diệt khuẩn… - Mang đầy đủ tính chất tia X lượng, khả đâm xuyên huy diệt tia cực lớn nguy hiểm cho thể sống tiếp cận mặt trời, xa… - Dùng sấy khô, sưởi - Nhìn đêm, quay phim, chụp ảnh đêm, qua sương mù, tên lửa tầm nhiệt… - Dùng thiết bị điều khiển, báo động - Khử trùng nước, thực phẩm, dụng cụ y tế, diệt nấm mốc… - Chữa bệnh cịi xương - Tìm vết nứt bề mặt nhẵn - Chụp chiếu y học - Chữa ung thư nông - Nghiên cứu cấu trúc vật rắn, kiểm tra sản phẩm đúc, kiểm tra hành lý… - Dùng phá vỡ cấu trúc hạt nhân - Chữa ung thư sâu THANG SĨNG ĐIỆN TỪ GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 62 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 Chú ý: Các xạ nói có chung chất sóng điện từ có lưỡng tính sóng hạt có bước sóng dài ngắn khác nên tính chất tác dụng khác nhau, xạ có bước sóng dài tần số nhỏ lượng photon nhỏ tính chất sóng giao thoa, phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ… thể rõ Nếu xạ có bước sóng ngắn tần số lớn lượng photon lớn tính chất hạt như, quang điện, ion hóa, quang hóa, đâm xuyên… thể rõ - Mặt trời nguồn phát quang phổ liên tục quang phổ mặt trời mà ta thu mặt đất lại quang phổ vạch hấp thụ khí mặt trời - Năng lượng mặt trời tỏa chiếm khoảng 50% xạ hồng ngoại, khoảng 9% xạ xạ tử ngoại lại % xạ khả kiến xạ khác CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Thí nghiệm Hertz tượng quang điện * Hiện tượng: Gắn kẽm tích điện âm vào tĩnh điện kế, kim tĩnh điện kế lệch góc Sau chiếu ánh sáng hồ quang vào kẽm, quan sát thấy góc lệch kim tĩnh điện kế giảm sau lại tăng (cụp vào xịe ra) Nếu thay kẽm kim loại khác ta thấy tượng tương tự xảy Hiện tượng ánh sáng làm bật êlectron khỏi mặt kim loại gọi tượng quang điện (ngồi) * Giải thích: Khi chiếu ánh sáng tử ngoại vào bề mặt kẽm tích điện âm, electron kẽm hấp thụ lượng photon tử ngoại có động lớn thắng lực liên kết e với nguyên tử kẽm bật làm cho điện tích âm giảm dần (kim tĩnh điện kế cụp lại) Vẫn tiếp tục chiếu tia tử ngoại vào kẽm đến lượt electron hóa trị ngun tử kẽm (e lớp cùng) tiếp tục bị bật làm kẽm thiếu e nên bắt đầu tích điện tích dương (kim tĩnh điện kế lại xịe ra) Điện tích dương kẽm tăng đến giá trị xác định khơng tăng thêm điện tích dương đủ lớn để ngăn cản electron không bật thêm (số e bật số e bị hút về, gọi trạng thái cân động) Định luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắnhơn hay giới hạn quang điện λ0 kim loại đó, gây tượng quang điện ( 0) Giới hạn quang điện (λ0) kim loại đặc trưng riêng kim loại Thuyết lượng tử ánh sáng Giả thuyết lượng tử lượng Max-plank: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf; ƒ tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ ra, h số Lượng tử lượng = hƒ (h = 6,625.10-34Js) Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng Einstein: a Ánh sáng tạo thành hạt gọi phơtơn b Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, phôtôn giống nhau, phôtôn mang lượng h.f c Cường độ chùm sáng tỷ lệ với số photon chùm (cường độ sáng lớn số photon nhiều ngược lại) d Phôtôn hạt vật chất đặc biệt, khơng có kích thước, khơng có khối lượng nghỉ (m0 = 0), khơng mang điện tích có lượng (tỷ lệ với tần số = hƒ ) có khối lượng tương đối tính m = /c2 có động lượng p (với p = m.c = h/), tồn chuyển động với vận tốc ánh sáng (khơng có photon đứng n) Electron hấp thụ hay hay xạ photon lần hấp thụ hấp thụ tồn lượng photon (khơng có hấp thụ nửa vời) Nếu khơng bị hấp thụ mơi trường đặc tính photon (năng lượng, vận tốc, tần số) không thay đổi tức không phụ thuộc vào khoảng cách mà lan truyền Ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt: Các tượng quang học chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng giao thoa sóng; khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ… có nhiều tượng quang học khác chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt tượng quang điện, phát quang, quang dẫn, quang hóa, đâm xuyên Điều cho thấy ánhsáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ánh sáng giải phóng êlectrôn liên kết để chúng trở thành êlectrôn dẫn đồng thời giải phóng lỗ trống tự gọi tượng quang điện Hiện tượng quangđiện giải phóng e (giống quang điện ngồi) cần lượng từ ta 0 > λ0 f0 < f0 (λ0 f0 giá trị giới hạn xảy tượng quang điện) Quang điện trở, pin quang điện: GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 63 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn (chất bán dẫn, chất khí…) Điện trở thay đổi từ vài mêgm (106 ) không chiếu sáng xuống đến vài chục ôm chiếu sáng Pin quang điện (còn gọi pin Mặt Trời) nguồn điện chạy lượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn II) Công thức vận dụng: h.c Lượng tử ánh sáng: = h.ƒ = * : Lượng tử ánh sáng hay lượng photon (jun) * f: tần số xạ (Hz) * : bước sóng xạ chiếu tới (m) * c = 3.108 m/s: vận tốc ánh sáng chân không * h = 6.625.10-34 (J.s): số Max Planck; 1eV = 1,6.10-19J; 1MeV = 106eV = 1,6.10-13J h.c Hệ thức Einstein: h f p.c A m.v02 A e.U h A e Vh * A: Cơng electron khỏi bề mặt kim loại * v0max: Vận tốc ban đầu cực đại quang electron electron quang điện có vận tốc v v0max * Uh: Hiệu điện hãm * e: Là điện tích nguyên tố (điện tích electron), e = 1,6.10-19(C); me = 9,1.10-31kg * Vh: Điện hãm cực đại vật cô lập tích điện: * p: Là động lượng hạt photon, p = h/ h.c Giới hạn quang điện: 0 = A P Công suất nguồn sáng: P = n. n = với n: số phôtôn ứng với xạ phát 1s Cường độ dịng điện bão hồ: Ibh = ne.|e| ne = IbhVới ne: số electron 1s |e| n I I h f I bh h.c Hiệu suất lượng tử: H e H bh bh n P e P e P. e Hiệu điện hãm: e.U h mv02max Các lưu ý: * Trong tượng quang điện ta tăng cường độ chùm sáng tới mà khơng làm thay đổi bước sóng tới số lượng photon tới tăng nên số lượng electron quang điện giải phóng tăng tức cường độ dịng quang điện tăng lượng photon, vận tốc cực đại electron, điện hiệu điện hãm không thay đổi * Giá trị đại số Uh < Trong số toán hay biểu thức người ta lấy Uh > hiểu độ lớn * Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại Vmax,… tính ứng với xạ có min (hoặc fmax) * Đối với hợp kim giới hạn quang điện λ0 hợp kim giới hạn quang điện kim loại thành phần có λ0 lớn nhất.(VD.Hợp kim đồng- bạc-kẽm có giới hạn quang điện λ0 = 0,35µm) Bức xạ có bước sóng ngắn tần số lớn mà nguyên tử phát min fmax h.c lượngcần thiết để ion hóa nguyên tử là: = hfmax = min Định lý động tượng quang điện – điều kiện để electron không đến Anốt: a Xét vật cô lập điện, có điện cực đại VMax khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động điện trường cản có cường độ E tính theo công thức: e VMax m.v02max e E.d max GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 64 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ b Động electron trước va đập vào Anot: Wđ = SĐT:01666782246 me ve2 = eU h U AK Wđ U AK Với UAK - |Uhãm| điều kiện để electron không đến anốt Wđ U AK W U U AK hãm đ 10 Lực Lorenxơ tác dụng lên điện tích q có khối lượng mq chuyển động từ trường B là: ƒ = |q|.B.v.sin Trong góc tạo v B Chuyển động q B chuyển động tròn xốy đềucó mq vq2 mq vq2 bán kính R với florenxơ lực hướng tâm florenxo = |q|.B.v.sin = R= q v.B sin R m v2 Thường ta xét e chuyển động từ trường với v B sin = R = e e ; ƒ lorenxo = |e|.B.v e v.B 11 Bảng giới hạn quang điện số kim loại Chất Chất 0 (µm) 0 (µm) Bạc 0,26 Canxi 0,75 Đồng 0,30 Natri 0,5 Kẽm 0,35 Kali 0,55 Nhôm 0,36 Xesi 0,66 BÀI TỐN TIA X Bước sóng nhỏ nhất, tần số lớn tia X phát từ ống Rơn ghen: hc hf Max me ve2 e.U AK ; ve vận tốc electron đập vào catốt Min 2 Công lực điện trường: me ve2 e.U AK hc Bước sóng cực tiểu Tia X: X Min eU AK e.UAK = + Q = h.fX + Q; Năng lượng electron va đập vào đối Catốt, phần nhỏ biến đổi thành lượng tia Ron-ghen phần lớn thành nội Q làm nóng catot Độ tăng nhiệt độ t0 đối catot: Q = m.C.t0 Trong m(kg) khối lượng catot, C nhiệt dung riêng chất làm catot N Cường độ dòng điện qua ống Rơnghen: I = n.e = e; N số e đập vào catot thời gian t(s) t SỰ PHÁT QUANG Tóm tắt lý thuyết Quang phát quang là: Hiện tượng số chất có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng (kt bước sóng kích thích) để phát ánh sáng có bước sóng khác thuộc vùng khả kiến (phát bước sóng phát ra) gọi phát quang VD: Chất bột bên đèn ống; lớp sơn cọc tiêu đèn đường; áo công an hay công nhân vệ sinh đường sử dụng trời tối; dung dịch fluorexêin bị chiếu tia tử ngoại; công tắc điện, vùng chứng thật tiền giấy….là tượng quang phát quang Có số chất hấp thụ lượng dạng phát xạ điện từ miền ánh sáng nhìn thấy Các tượng gọi chung phát quang VD: Hóa phát quang (đom đóm, nấm sáng, san hơ sáng ), điện phát quang (đèn LEP), Catot phát quang (màn hình máy tính, tivi ) Sự phát quang có khác biệt với tượng phát ánh sáng khác, hai đặc điểm quan trọng: Một là, chất phát quang có quang phổ đặc trưng cho chất Hai là, sau ngừng kích thích, phát quang số chất tiếp tục kéo dài thêm khoảng thời gian đó, ngừng hẳn GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 65 Thầy giáo: NGƠ THÁi NGỌ Web: https://www.hoc24h.vn SĐT:01666782246 Phân biệt huỳnh quang lân quang: * giống nhau: Đều phát quang * khác nhau: Sự huỳnh quang - Huỳnh quang tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngừng ánh sáng kích thích Nó thường xảy với chất lỏng chất khí - Thời gian pht quang nhỏ 10-8s Sự lân quang - Lân quang tượng mà ánh sáng phát quang cònkéo dài từ vài phần giây, đến hàng (tuỳ theo chất) sau tắt ánh sáng kích thích Nó thường xảy với chất rắn - Thời gian phát quang lớn 10-6s - Các loại sơn biển báo giao thơng có thời gian sáng kéo dài vài phần mười giây nên chất lân quang Giải thích đặc điểm phát quang thuyết lượng tự ánh sáng Khi phân tử fluôrexêin, hấp thụ phôtôn tia tử ngoại có lượng hƒ chuyển sang trạng thái kích thích Thời gian trạng thái kích thích ngắn thời gian va chạm với phân tử xung quanh, bớt lượng nhận Vì thế, trở trạng thái ban đầu, xạ phơtơn có lượng hc hc hfphát nhỏ hơn: h.fkích thích > h.fphát hay > phát > kích thích Như vậy, phát quang tượng kt phát hc hc xảy hấp thụ ánh sáng, lượng photon bị hấp thụ là: = = hfkt - hfphát kt phát Chú ý: Trong tượng quang phát quang, ánh sáng phát quang có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng kích thích (phát > kích thích) nên tia hồng ngoại gây tượng phát quang (tia hồng ngoại kích thích chất phát quang phát xạ ta nhìn thấy nên khơng coi tượng phát quang) Hiệu suất phát quang H: Hiệu suất phát quang tính tỉ lệ cơng suất chùm sáng phát quang cơng suất chùm sáng kích thích hc N phat _ quang Pphat _ quang N phat _ quang kich _ thich phat _ auang H= 100% = 100% 100% = hc Pkich _ thich N kich _ thich phat _ auang N kich _ thich kich _ thich Trong đó: Nphát quang Nkích thích số photon phát quang số photon kích thích 1s Pphat _ quang Pphat _ quang Pphat _ quang phat _ quang N phat _ quang hc phat _ quang hc phat _ quang N kich _ thich Pkich _ thich kich _ thich Pkich _ thich Pkich _ thich kich _ thich hc hc kich _ thich NGUYÊN TỬ HIĐRÔ Quang phổ Hiđrô Em En E0 1 2 h h m n * Bán kính quỹ đạo dừng mức n: rn = n2.r0 (r0 = 5,3.10-11m bán kính Bo) * Số xạ tối đa mà nguyên tử Hidro phát từ mức lượng En chuyển mức n(n-1) lượng thấp là: N = 13,6(eV ) * En = Mức lượng trạng thái n (với n = 1,2,3, …) 1eV = 1,6.10-19(J) n * Năng lượng ion hóa nguyên tử hiđrô (E) lượng cần thiết đưa e từ E1 = -13,6eV lên E = 0eV * Tần số xạ hấp thụ hay phát xạ: ƒ = c GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 66 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 E =E- E1 = 13,6 eV hc * Bức xạ có bước sóng ngắn mà ngun tử hiđrơ phát min với min E E1 * Khi bị kích thích ngun tử hiđrơ chuyển từ lượng E1 lên mức En Sau xạ có bước hc hc sóng ngắn min, dài max mà nguyên tử phát là: E n E1 En En 1 min max phát * Bức xạ có bước sóng ngắn min dài max thuộc dãy Laiman: * Bức xạ có bước sóng ngắn min dài max thuộc dãy Banme: * Bức xạ có bước sóng ngắn min dài max thuộc dãy Pasen: hc L hc B hc P E E1 ; E E ; E E3 ; hc L max hc B max hc P max E2 E1 E3 E E E3 * Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô: 1 f13 = f12 + f23 13 12 23 Cơ chế phát xạ quang phổ hiđrô: SƠ LƯỢC VỀ LASER * Sơ lược laze: Hoạt động dựa nguyên tắc khuếch đại ánh sáng nhờ vào tượng phát xạ cảm ứng Sự khuếch đại nhân lên, ta làm cho phôtôn kết hợp lại nhiều lần môi trường, cách bố trí hai gương song song hai đầu, có gương nửa suốt, hình thành hộp cộng hưởng, tạo chùm phơtơn mạnh pha Sau phản xạ số lần lên hai gương, phần lớn phôtôn qua gương nửa suốt tạo thành tia laze Đó nguyên tắc cấu tạo hoạt động máy phát tia laze * Một số đặc điểm tia laze Tia laze ánh sáng kết hợp; Tia laze đơn sắc; Chùm tia laze song song; Chùm tia laze có lượng nhỏ thời gian xung diện tích tập trung nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) lớn I = P/S * Ứng dụng laze: Trong Y học lợi dụng khả tập trung lượng chùm tia laze vào vùng nhỏ, người ta dùng tia laze dao mổ phẫu thuật,… Trong thông tin liên lạc, vô tuyến; Trong công nghiệp dùng việc khoan, cắt, tơi xác nhiều chất liệu kim loại, compozit,… * Độ dài xung laze S: Là quãng đường mà tia laze truyền thời gian (t) xung S = c.t (c = 3.108m/s) * Dùng laze có cơng suất P(W) để làm nóng chảy chất rắn (hoặc bay chất lỏng) chứa lượng vật chất m (kg) từ nhiệt độ T0 Gọi TC điểm nhiệt độ bắt đầu nóng chảy với chất rắn điểm nhiệt độ sơi với chất GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 67 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 lỏng, c nhiệt dung riêng, L nhiệt nóng chảy chất rắn hay nhiệt hóa chất lỏng, t(s) thời gian cần thiết Khi ta có: Q = P.t = m.c(TC - T0) + m.L = m.[c(TC - T0)+L], m = V.D (D khối lượng riêng, V thể tích) CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CẤU TẠO HẠT NHÂN Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: * Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prơtơn (p) (mang điện tích ngun tố dương), nơtron (n) (trung hoà điện), gọi chung nuclơn Kí hiệu hạt nhân: ZA X * Hạt nhân có ngun tử số Z chứa Z prôton N nơtron; A = Z + N, A gọi số khối * Trừ đồng vị Hidro Heli, nói chung hạt nhân nguyên tố khác có số proton nhỏ hặc số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z Hệ thức giúp xác định loại tia phóng xạ + hay - chất phóng xạ 30 P chất phóng xạ + VD Phốtpho 15 * Các nuclon liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, loại lực truyền tương tác nuclon hạt nhân (lực tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (10-15m) * Bán kính hạt nhân phụ thuộc vào khối lượng hạt nhân đó: r = r0.A1/3(m) Trong A số khối, r0 1,2.10-15(m) * Đồng vị (cùng vị trí bảng hệ thống tuần hoàn): Là nguyên tử mà hạt nhân có số prơton Z khác số nơtron N số khối A VD Nguyên tố Hiđro có đồng vị: 11 H ; 12 H ; 13 H * Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u Đơn vị u có giá trị 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị -27 12 kg hay 1gam = 1u.NA 1u xấp xỉ khối lượng nuclôn, nên hạt C , cụ thể là: 1u = 1,66055.10 nhân có số khối A có khối lượng xấp xỉ A(u) Đơn vị khối lượng: u; MeV/c2; kg với mối quan hệ 1u = 931,5 MeV/c2 Hệ thức Anh - xtanh khối lượng - lượng – động lượng: * Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có lượng tồn phần tính theo cơng thức: E = m0c + Wđ Trong Wđ = m0 c 2 1 v c2 VD: Hạt electron có khối lượng nghỉ m0e = 9,1/10-31 kg, ống Rownghen, trước va vào catot hc electron có vận tốc lớn động e là: Wđ = = e.UAK m0 c = hfmax = min v 1 c2 * Một vật có khối m0 trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối lượng vật tăng lên thành m với: m0 m v2 1 c Ta viết hệ thức Anh-xtanh lượng toàn phần: E = mc2 * Hệ thức liên hệ lượng toàn phần E động lượng p vật: E2 = m20.c4 + p2.c2 * Hạt photon có khối lượng nghỉ m0 = có khối lượng tương đối tính m động lượng p: h m ; p = m.c = = c c c * Một hạt có khối lượng nghỉ m0 chuyển động với vận tốc v có: GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 68 Web: https://www.hoc24h.vn Động lượng p = m.v = m m0 v 1 Năng lượng toàn phần E = c v2 c2 Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ ; Vận tốc v = SĐT:01666782246 p.c m0 c 2 p m0c 2 p Động chuyển động Wđ = E - m0c = 1m0 c = c 1 v c2 m0c 2 p - m0c2 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I) Phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân, phản ứng hạt nhân chia thành hai loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát (phóng xạ): Q trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác: A C + D.(Trong đó: A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (, , )) + Phản ứng hạt nhân kích thích: Q trình hạt nhân tương tác với thành hạt nhân khác A+BC+D II Độ hụt khối - lượng liên kết - lượng phản ứng hạt nhân: Độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân : Xét hạt nhân ZA X tạo thành Z proton N notron: Z 11 p N 01 n ZA X Gọi m0 tổng khối lượng nuclôn: m0 = Z.mp + N.mn = Z.mp + (A - Z).mn m khối lượng hạt nhân X (Với hạt nhân tổng khối lượng nucleon lớn khối lượng hạt nhân tạo thành m0 > m) Độ hụt khối hạt nhân ZA X : m = m0 – m Năng lượng liên kết hạt nhân X lượng tỏa nuclon riêng rẽ liên kết thành hạt nhân la lượng tối thiểu cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành nuclon riêng rẽ: E = m.c2 = (m0 - m)c2 Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho nuclôn): = ΔE/A Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng đại lượng đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân, lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững ngược lại Thực tế hạt nhân có số khối A khoảng 50u đến 90u có lượng liên kết riêng lớn (E0 8,8MeV/1nucleon) nên bền hạt nhân có số khối ngồi khoảng Phản ứng hạt nhân – định luật bảo tồn: a Phương trình phản ứng: ZA11 X ZA22 X ZA33 X ZA44 X Trong số hạt hạt sơ cấp như: nơtron 01 n , proton 11 p , eletrôn 1 e , poziton 1 e , photon 00 , Heli 24 Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1 X2 + X3, (X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt ) b Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: - Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 - Bảo toàn động lượng: p1 p p3 p hay m1v1 m2 v2 m3 v3 m4 v4 - Bảo toàn lượng toàn phần: K X1 K X E K X K X Ktrước pứ + E = Ksau pứ (Trong đó: E lượng phản ứng hạt nhân (E > toả lượng, E < thu lượng); KX động chuyển động hạt X.) Lưu ý: Phóng xạ hay phản ứng hạt nhân khơng tn theo định luật bảo toàn khối lượng, lượng nghỉ, số proton, notron, electron, (năng lượng học) 3) Năng lượng thu – tỏa phản ứng hạt nhân: E = (m0 - m).c2 ( ZA11 X ZA22 X ZA33 X ZA44 X ) Trong đó: GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 69 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 m0 = mX1 + mX2 tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng m = mX3 + mX4 tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng * Nếu m0 > m E > phản ứng toả lượng E dạng động hạt X3, X4 phôtôn Trong phản ứng toả lượng hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững * Nếu m0 < m E < phản ứng thu lượng |E| dạng động hạt X1, X2 phôtôn Trong phản ứng thu lượng hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững Các tượng: phóng xạ, phân hạnh, nhiệt hạch phản ứng hạt nhân tỏa lượng 4)Tính lượng thu – tỏa phản ứng hạt nhân theo độ hụt khối lượng liên kết: Xét ứng hạt nhân: ZA11 X ZA22 X ZA33 X ZA44 X Trong đó: X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng 1, 2, 3, 4 Năng lượng liên kết tương ứng E1, E2, E3, E4 Độ hụt khối tương ứng m1, m2, m3, m4 Khi lượng phản ứng hạt nhân E là: E = A33 +A44 - A11 - A22 = E3 + E4 – E1 – E2 = (m0 - m)c2 = (m3 + m4 - m1 - m2)c2 = Ksau pứ - Ktrước pứ (E > toả lượng, E < thu lượng) 5) Áp dụng định luật bảo tồn động lượng tốn hạt nhân: m v2 p2 * Mối quan hệ động lượng pX động K X X X X hạt X là: 2m X p X m X v X p X 2m X K X hay p = m.v = 2mK * Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành: Ví dụ: p p1 p biết p1 , p p p12 p 22 p1 p cos hay (mv)2 = (m1v1)2 + (m2v2)2 + 2m1m2v1v2cos hay: mK = m1K1 + m2K2 + m1m2K1K2.cos (Tương tự biết p1 , p p2 , p ) * Trường hợp đặc biệt: p1 , p2 = 900 hay p1 p2 ta có p p12 p 22 * Tương tự p1 p hay p2 p tương ứng ta có p 22 p12 p hay p12 p 22 p K v m A * Khi v = hay p =0 ta có p1 = p2 K v2 m1 A1 6) Áp dụng định luật bảo tồn cho tốn phóng xạ: Một hạt chất phóng xạ A đứng yên phân rã thành hạt B C theo phương trình: A B + C * Áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: K v m m B v B mC vC m B v B mC vC hay mBvB = mCvC 2mBKB = 2mCKC C C B K B vC mC Các hạt B, C chuyển động phương ngược chiều có tốc độ v động K tỉ lệ nghịch với khối lượng * Áp dụng định luật bảo toàn lượng tồn phần ta có: mC mC K B K C E K B m m E m E B C A (mA, mB, mC thường lấy số khối) K C mB K m K m B E mB E C B C m B mC mA 7) Các số đơn vị thường sử dụng: Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1 1gam = 1u.NA Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2 Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u Khối lượng nơtrơn: mn = 1,0087u GIẤC MƠ KHƠNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 70 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGÔ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,000548u 0,511MeV/c2 HIỆN TƯỢNG PHĨNG XẠ Hiện tượng phóng xạ: Phóng xạ tượng hạt nhân nguyên tử số nguyên tố (kém bền vững) tự phóng xạ biến đổi thành hạt nhân nguyên tử nguyên tố khác (bền vững hơn) Các nguyên tố phóng xạ có sẵn tự nhiên gọi phóng xạ tự nhiên Các nguyên tố phóng xạ người tạo gọi phóng xạ nhân tạo (phóng xạ nhân tạo có nhiều phóng xạ tự nhiên) Các loại tia phóng xạ (phóng từ hạt nhân): a Tia alpha (): thực chất hạt nhân nguyên tử 24 He - Bị lệch phía (-) tụ điện mang q = +2e - Phóng với vận tốc 107m/s - Có khả ion hố chất khí - Đâm xun Trong khơng khí 8cm b Tia Bêta (): Gồm + - : lệch (+) tụ điện, thực chất chùm electron, có điện tích -e - Do biến đổi: n p + e + v ( v phản hạt notrino) - + lệch phía (-) tụ điện (lệch nhiều tia đối xứng với ); - + thực chất electron dương hay pơzitrơn có điện tích +e - Do biến đổi: p n + + + ( hạt notrino) - Phóng với vận tốc gần vận tốc ánh sáng - Ion hố chất khí yếu - Khả đâm xun mạnh, vài trăm mét khơng khí - Trong từ trường tia , +, bị lệch theo phương vng góc với đường sức từ , lực Lorentz tia có điện tích trái dấu với tia +, nên có xu hướng lệch ngược hướng với tia +, c Tia gammar () - Có chất sóng điện từ bước sóng ngắn (λ < 0,01nm), chùm phôtôn lượng cao - Không bị lệch điện trường, từ trường - Có tính chất Tia X - Khả đâm xuyên lớn, qua lớp chì vài cm nguy hiểm - Phóng xạ khơng làm biến đổi hạt nhân phóng xạ ln kèm với phóng xạ , 3) Quy tắc dịch chuyển phóng xạ: * Phóng xạ ( 24 He ): ZA X 24 He AZ42Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị * Phóng xạ ( 10 e ): ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ là: 01n11p 10 e p (p phản hạt nơtrinơ) * Phóng xạ + ( 10 e ): ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn vàcó số khối Thực chất phóng xạ + hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinô: 11 p 01n 10 e chất tia phóng xạ + dịng hạt pơzitrơn (e+) (hạt phản hạt nơtrinơ phải xuất phóng xạ +, bảo tồn mơmen động lượng) * Phóng xạ (hạt phơtơn) Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyểnxuống hc mức lượng E2 đồng thời phóng phơtơn có lượng: = h.ƒ = =E1 - E2 Trong phóng xạ khơng có biến đổi hạt nhân phóng xạ thường kèm theo phóng xạ * Hạt phơtơn: Khơng có khối lượng nghỉ m0 = 0, khơng có kích thước, khơng có điện tích, khơng tồn trạng thái đứng yên Nhưng có lượng, có động lượng p = h/c, có khối lượng tương đối tính m = /c2, có phản hạt tồn chuyển động với vận tốc vận tốc ánh sáng! Hạt nơtrinơ có khối lượng nghỉ 0, khơng mang điện, có lượng, động lượng mômen động lượng Ứng dụng đồng vị phóng xạ: Ngồi đồng vị có sẵn thiên nhiên gọi đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ, gọi đồng vị phóng xạ nhân tạo Các đồng vị GIẤC MƠ KHÔNG LÀM CHO TA GIÀU LÊN NHƯNG HAM MUỐN THÌ CĨ THỂ Page 71 Web: https://www.hoc24h.vn Thầy giáo: NGƠ THÁi NGỌ SĐT:01666782246 phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng Y học chẳng hạn xạ trị Người ta đưa đồng vị khác vào thể để theo dõi xâm nhập di chuyển nguyên tố định thể người Gọi nguyên tử đánh dấu, qua theo dõi tình trạng bệnh lí Trong ngành khảo cổ học, sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng cacbon C14 để xác định niên đại cổ vật hữu Trong quân chất phóng xạ ứng dụng để tạo bom ngun tử có tính hủy diệt lớn, công nghiệp ứng dụng sản xuất điện nguyên tử Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ có chu kì phân rã đặc trưng, khoảng thời gian sau lượng chất phóng xạ giảm nửa Chú ý: - Định luật phóng xạ có tính thống kê, với lượng lớn số hạt chất phóng xạ - Với hạt nhân phóng xạ q trình phân rã xảy ngẫu nhiên trước tức áp dụng định luật phóng xạ cho hạt hay lượng hạt chất phóng xạ Xét q trình phóng xạ: ZA X ZA11 X ZA22Y t * Số ngun tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: N N T N e t * Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành: N = N0 - N =N0(1 - e-t) t * Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: m m0 T m0 e t * Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t: m = m0 - m =m0(1 - e-t) m * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: 100% e t 100% m0 t * Phần trăm chất phóng xạ cịn lại: m 100% T 100% e t 100% m0 * Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: m1 A N (1 e t ) A1m0 (1 e t ) N A1 NA NA A Trong đó: N0, m0 số nguyên tử khối lượng chất phóng xạ ban đầu, T chu kỳ bán rã với = ln2 = T 0,693 số phóng xạ Cịn A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành, T NA số Avôgađrô NA = 6,023.1023 mol-1 Trường hợp phóng xạ + A = A1 m1 = m Chú ý: T đặc trưng cho chất phóng xạ, khơng phụ thuộc vào tác động bên (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm lượng chất phóng xạ nhiều hay ít) mà phụ thuộc loại chất phóng xạ (nhưng dùng xạ mạnh gamma hay tia X chiếu vào chất phóng xạ phóng xạ thay đổi mà thường làm tăng tốc độ phóng xạ) Độ phóng xạ: (H = λ.N) Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng - chất phóng xạ, phụ thuộc vào loại chất phóng xạ (λ) lượng chất phóng xạ (N), đo bằng: số phân t rã/1s: H H T H e t .N (H0 = .N0 độ phóng xạ ban đầu) Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây; 1Curi (Ci) , 1Ci = 3,7.1010 Bq (1Ci độ phóng xạ 1g Ra) * Lưu ý: - Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) - Với chất phóng xạ có chu kì phân rã T lớn so với thời gian phân rã t suốt thời gian t độ phóng xạ H coi không đổi số hạt bị phân rã thời gian N = H.t - Một mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ C14 k lần độ phóng xạ mẫu gỗ loại lượng chặt (k vật chuyển động chi? ??u dương; v < vật chuyển động theo chi? ??u m - Nếu a.v > vật chuyển động nhanh dần; a.v < vật chuyển động chậm... ban đầu (t = 0) Xét vật dao động điều hòa với pt: x = Acos(.t + ) thì: * t = vật qua VTCB theo chi? ??u dương ta có = -/2 * t = vật qua VTCB theo chi? ??u âm ta có = /2 * t = vật có li độ x =