Giao thoa ánh sáng phức tạp và ứng dụng của quang phổ

MỤC LỤC

GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP)

Chú ý: Khoảng vân trong không khí là i; trong môi trường có chiết suất n khoảng vân mt = i.

QUANG PHỔ 1. Máy quang phổ

Hiện tượng ủảo sắc: Ở một nhiệt ủộ nhất ủịnh, một ủỏm khớ hay hơi cú khả năng phỏt ra những ỏnh sỏng ủơn sắc nào thỡ nú cũng cú khả năng hấp thụ những ỏnh sỏng ủơn sắc ủú. Chỳ ý: Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu ủược trờn Trỏi ðất là quang phổ hấp thụ, Bề mặt của Mặt Trời phát ra quang phổ liên tục. Ứng dụng: Dũ khuyết tật bờn trong cỏc sản phẩm, chụp ủiện, chiếu ủiện, chữa bệnh ung thư nụng, ủo liều lượng tia Rửentgen, ….

Chựm ỏnh sỏng là chựm cỏc hạt (photon); mỗi photon mang năng lượng hoàn toàn xỏc ủịnh bằng lượng tử năng lượng (lượng tử ánh sáng). Chỳ ý: Phương trỡnh Einstein giải thớch ủịnh luật 1; ủịnh luật 3; thuyết lượng tử giải thớch ủịnh luật 2. Tiờn ủề 1: Nguyờn tử chỉ tồn tại ở những trạng thỏi cú năng lượng hoàn toàn xỏc ủịnh gọi là trạng thái dừng.

Tiờn ủề 2: Nguyờn tử ở thỏi thỏi cú mức năng lượng Em cao hơn khi chuyển về trạng thỏi dừng có mức năng lượng En thấp hơn sẽ giải phóng một năng lượng mn mn m n. Hệ quả: Ở những trạng thỏi dừng cỏc electron trong nguyờn tử chỉ chuyển ủộng trờn quỹ ủạo cú bán kính hồn tồn xác định gọi là quỹ đạo dừng: rn =n r2 0; với r0 =0,53A0. Chỳ ý: Trong nguyờn tử Hiủrụ, trạng thỏi dừng là trạng thỏi cú mức năng lượng thấp nhất (ứng với quỹ ủạo K), cỏc trạng thỏi cú mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thỏi kớch thớch (thời gian tồn tại 10−8s).

Quang phổ nguyờn tử Hiủrụ: Cỏc electron ở trạng thái kích thích tồn tại khoảng 10−8s nên giải phúng năng lượng dưới dạng phụtụn ủể trở về cỏc trạng thái có mức năng lượng thấp hơn. Dãy Lynam: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ ủạo K (thuộc vựng tử ngoại). Dãy Balmer: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ ủạo L (thuộc vựng tử ngoại và vùng nhìn thấy).

Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ ủạo M (thuộc vựng hồng ngoại). Cường ủộ của chựm sỏng ủơn sắc khi truyền mụi trường hấp thụ, giảm theo ủịnh luật hàm mũ của ủộ dài ủường truyền tia sỏng: I =I e0 −αd. Cỏc vật cú thể hấp thụ lọc lựa một số ỏnh sỏng ủơn sắc, như vậy cỏc vật cũng cú thể phản xạ (tỏn sắc) một số ỏnh sỏng ủơn sắc.

LASER

I là cường độ của chùm sáng tới môi trường là hệ số hấp thụ của môi trường. Vật trong suốt (vật không màu) là vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. Vật cú màu ủen là vật hấp thụ hoàn toàn ỏnh sỏng trong miền nhỡn thấy của quang phổ.

Vật trong suốt có màu là vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. Chỳ ý: Yếu tố quyết ủịnh ủến việc hấp thụ, phản xạ (tỏn sắc) ỏnh sỏng ủú là bước súng của ỏnh sáng. Tiờn ủề I (nguyờn lớ tương ủối): Cỏc hiện tượng vật lớ diễn ra như nhau trong cỏc hệ quy chiếu quán tính.

Tiờn ủề II (nguyờn lớ bất biến của vận tốc ỏnh sỏng): Vận tốc ỏnh sỏng trong chõn khụng cú cùng giá trị bằng c trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vận tốc của nguồn sáng hay máy thu. ♦Sự dón ra của khoảng thời gian: ðồng hồ gắn với quan sỏt viờn chuyển ủộng chạy chậm hơn ủồng hồ gắn với quan sỏt viờn ủứng yờn: 0 0.

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 1. ðộ hụt khối: 0

Tia γ : Cú bước súng ngắn λ<10−11m, cú năng lượng rất lớn, khụng bị lệch trong ủiện trường, từ trường.

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Tương tỏc ủiện từ: Bỏn kớnh lớn vụ hạn, lực tương tỏc mạnh hơn tương tỏc hấp dẫn cỡ 1038 lần. Hạt quark: Tất cả cỏc hạt haủrụn ủược tạo nờn từ cỏc hạt rất nhỏ.

MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI

Sự hoạt ủộng của Mặt Trời cũn cú ảnh hưởng ủến trạng thỏi thời tiết trờn Trỏi ðất, ủến quỏ trình phát triển của các sinh vật, …. Từ trường của Trỏi ðất: Trục từ của nam chõm nghiờng so với trục ủịa cực một gúc 11 50 và thay ủổi theo thời gian. Chẳng hạn Sao Thiên Lang có công suất bức xạ lớn hơn của Mặt Trời trên 25 lần; sao kém sáng nhất có công suất bức xạ nhỏ hơn của Mặt Trời hàng vạn lần.

Cỏc loại sao ủặc biệt: ða số cỏc sao tồn tại trong trạng thỏi ổn ủịnh; cú kớch thước, nhiệt ủộ, … khụng ủổi trong một thời gian dài. •Sao biến quang do che khuất là một hệ sao ủụi (gồm sao chớnh và sao vệ tinh), ủộ sỏng tổng hợp mà ta thu ủược sẽ biến thiờn cú chu kỡ. Bức xạ thu ủược trờn Trỏi ðất cú dạng từng xung sỏng giống như ỏng sỏng ngọn hải ủăng mà tàu biển nhận ủược.

•Thiờn Hà của chỳng ta là thiờn hà xoắn ốc, cú ủường kớnh khoảng 90 nghỡn năm ỏnh sỏng và có khối lượng bằng khoảng 150 tỉ khối lượng Mặt Trời. •Phần trung tõm Thiờn Hà cú dạng hỡnh cầu dẹt gọi là vựng lồi trung tõm ủược tạo bỡi cỏc sao già, khí và bụi. •Ngay ở trung tâm Thiên Hà có một nguồn phát xạ hồng ngoại và cũng là nguồn phát sóng vô tuyến ủiện (tương ủương với ủộ sỏng chừng 20 triệu ngụi sao như Mặt Trời và phúng ra một luồng gió mạnh).

•Từ Trỏi ðất, chỳng ta chỉ nhỡn ủược hỡnh chiếu của thiờn Hà trờn vũm trời gọi là dải Ngõn Hà nằm theo hướng đông Bắc Ờ Tây Nam trên nền trời sao. Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, các thiên hà thường cách nhau khoảng mười lần kích thước Thiên Hà của chỳng ta. Thiờn Hà của chỳng ta và cỏc thiờn hà lõn lận thuộc về Nhúm thiờn hà ủịa phương, gồm khoảng 20 thành viờn, chiếm một thể tớch khụng gian cú ủường kớnh gần một triệu năm ỏnh sỏng.

Nhúm này bị chi phối chủ yếu bỡi ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà của chúng ta; Thiên hà Tam giác, các thành viên còn lại là Nhóm các thiên hà elip và cỏc thiờn hà khụng ủịnh hỡnh tớ hon. Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng là Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng trên bầu trời trong chòm sao Trinh Nữ. Siêu nhóm thiên hà ủịa phương cú tõm nằm trong ở Nhúm Trinh Nữ và chứa tất cả cỏc nhúm bao quanh nú, trong ủú cú nhúm thiờn hà ủịa phương của chỳng ta.

THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG)

Thiờn hà: Cỏc sao tồn tại trong Vũ trụ thành những hệ tương ủối ủộc lập với nhau. •Thiờn hà xoắn ốc cú hỡnh dạng dẹt như cỏc ủĩa, cú những cỏnh tay xoắn ốc, chứa nhiều khớ. •Thiên hà elip có hình elip, chứa ít khí và có khối lượng trải ra trên một dải rộng.

Có một loại thiờn hà elip là nguồn phỏt súng vụ tuyến ủiện rất mạnh. •Thiờn hà khụng ủịnh hỡnh trụng như những ủỏm mõy (thiờn hà Ma gien-lăng). Nó là hệ phẳng giống như một cái ủĩa dày khoảng 330 năm ỏnh sỏng, chứa vài trăm tỉ ngụi sao.

•Hệ Mặt Trời nằm trong một cánh tay xoắn ở rìa Thiên Hà, cách trung tâm khoảng 30 nghìn năm ánh sáng. Cỏc thiờn hà cú xu hướng hợp lại với nhau thành từng nhúm từ vài chục ủến vài nghìn thiên hà. Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay ðại thiên hà.