Tài liệu đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 11

28 trang thungat 4390

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 11", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tai_lieu_de_cuong_on_tap_mon_vat_ly_lop_11.doc

Nội dung text: Tài liệu đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 11

CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG 1. Điện tích, vật nhiễm điện. + Có hai loại điện tích (+) và (-). Điện tích có kí hiệu là q và đơn vị là (C – Culong) + Điện tích nguyên tố có độ lớn q = 1,6.10-19(C): electron và proton là hai điện tích nguyên tố. + Các vật mang điện luôn là số nguyên lần điện tích nguyên tố: q = ne + Có ba cách nhiễm điện: do cọ sát, do tiếp xúc, do hưởng ứng. 2. Định luật Culong: Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q 1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F12 ; F21 có: 2 r q q N.m 1 2 9 F r F F k ; k = 9.10 2 21 12 F21 F12 r 2 C q1.q2 > 0 q1.q2 0 : F cùng phương, cùng chiều với E . q 0 EM q lực điện trường là lực thế. ' ' AMN = q.E.M N = q.E.dMN ' ' (với dMN = M N là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox với chiều dương của trục ox là chiều của đường sức) U Trong điện trường đều: E U E.d d 6. Điện thế, hiệu điện thế. a. Điện thế: Điện thế V đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo thế năng tại một điểm. b. Hiệu điện thế: U giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích giữa hai điểm đó. UMN = VM - VN
c. Thế năng điện trường: Thế năng W của một điện tích q trong điện trường là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại đó. d. Công thức liên hệ: AMN = WM - WN = q VM - q.VN = q(VM-VN) = q.UMN 7. Tụ điện. a. Định nghĩa: Tụ điện là hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. b. Điện dung của tụ: Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ ở một hiệu điện thế nhất định. Q C Q CU (C là điện dung tụ (F), Q là điện tích tụ (C), U là hiệu điện thế U C 2 bản tụ (V)) 1 Q2 QU c. Năng lượng điện trường của tụ điện: W CU2 (W đơn vị là J 2 2C 2 – Jun) CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 1. Dòng điện a. Khái niệm: Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện. b. Tác dụng của dòng điện: Tác dụng từ (tác dụng cơ bản), tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học, tác dụng sinh lý. c. Quy ước chiều dòng điện: là chiều dịch chuyển của các điện tích (+) d. Điều kiện để có dòng điện: là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn. e. Cường độ dòng điện: là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện. q I (Δq là lượng điện tích dịch chuyển – C; Δt là thời gian – s; I là cường độ dòng - A) t f. Dòng điện không đổi (dòng điện 1 chiều): là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi. q q Khi đó cường độ dòng điện I cos nt q It t t 2. Nguồn điện a. Khái niệm: Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện. Mọi nguồn điện đều có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-). b. Suất điện động E: là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện A E (A là công của lực lạ trong nguồn điện, q là điện lượng) q c. Ghép nguồn thành bộ: Cách mắc Hình vẽ Suất điện động bộ Điện trở trong bộ E1, r1 En, rn Nối tiếp Eb = E1 + E2 + + En rb = r1 + r2 + + rn r Song song Eb = E rb = n Hỗn hợp đối mr Eb= mE rb xứng n d. Công, công suất của dòng điện, nguồn điện: Dòng điện Tỏa nhiệt trên R Nguồn điện Đơn vị 2 Công A = qU = UIt Q = I .R.t Ang = q.E = E.I.t J - Jun 2 Công suất P = A/t = UI PQ = I .R Png = EI W - Oát Acã Ých U It U e. Hiệu suất của nguồn điện: H = = N = N A E It E 3. Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch
Hình vẽ Biểu thức Đoạn mạch R U A B I U I.R chứa R I R I Mạch kín E, r E I= => UAB = E – I(R + r) R r R A N B UAB = ± E1± E2 ± En ±IR E1, r1 En, rn + Đi từ A đến B gặp cực + của E trước thì lấy Đoạn mạch bất A I R B kỳ dầu + và ngược lại + Đi từ A đến B cùng chiều I thì lấy dấu + và ngược lại 4. Ghép các điện trở Sơ đồ mạch Cường độ dòng Hiệu điện thế Điện trở tương đương Ghép R R 1 R2 n nối Int = I1 = I2 =In Unt = U1 + U2 + UN Rnt = R1 + R2 + + Rn tiếp R Ghép 1 1 1 1 1 song Iss = I1 + I2 +In Uss = U1 = U2 = UN R2 song R ss R1 R 2 R N Rn CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất Công thức/ hình ảnh Đặc điểm Ứng dụng  + Dẫn điện tốt. + Chế tạo + Điện trở R Là dòng S + Điện trở R là do chuyển động nhiệt vật dẫn. của mạng tinh thể. + Hiện chuyển dời + Điện trở suất theo nhiệt độ Kim ngược chiều + Siêu dẫn là R → 0 khi T ≤ TC tượng siêu 1 (t t  loại điện trường 0 0 (TC gọi là nhiệt độ tới hạn) dẫn tạo ra của các e tự + Suất điện động nhiệt điện + Cặp nhiệt điện là 2 kim loại khác dòng điện nhau hàn với nhau và có sự chênh lớn, từ do E =αT(t1 – t2) lệch nhiệt độ 2 mối hàn trường lớn. αT là hệ số nhiệt điện Là dòng 1 A chuyển dời m I.t + Chất điện phân là chất bị phân ly F n + Mạ điện có hướng của thành ion (+) và (-) trong dung môi là m: khối lượng chất được giải + Đúc điện các ion nước Chất phóng ở điện cực (g) + Luyện dương cùng + Nhiệt độ càng lớn thì điện trở của điện F = 96 500(C/mol) nhôm chiều điện bình điện phân giảm. phân A: khối lượng mol nguyên tử + Điều chế trường và ion + Hiện tượng dương cực tan xẩy ra n: hóa trị hóa chất âm ngược khi kim loại làm cực (+) trùng với I: cường độ dòng điện (A) chiều điện kim loại trong muối. t: thời gian điện phân (s) trường. + Bình thường chất khí không dẫn + Tia lửa điện. điện dùng Là dòng + Quá trình dẫn điện không tự lực xảy trong các chuyển dời ra khi ta phải dùng tác nhân ion hóa bugi của Chất có hướng của từ bên ngoài (đốt nóng, chiếu xạ ) động cơ. khí các e và các + Quá trình phóng điện tự lực là sự + Sự hình ion trong phóng điện vẫn diễn ra khi không còn thành sét. điện trường tác nhân ion hóa (tia lửa điện, sét, hồ + Hồ quang điện) quang: hàn điện + Điện trở suất của bán dẫn có giá trị + Chế tạo trung gian giữa kim loại và điện môi. các linh + Bán dẫn loại n có mật độ e lớn hơn kiện điện Là dòng nhiều so với lỗ trống. tử, vi mạch Chất chuyển dời + Bán dẫn loại p có mật độ lỗ trống điện tử. bán có hướng của dẫn các e tự do và lỗ trống dưới
tác dụng của lớn hơn nhiều so với e. + Đi ốt: chỉ điện trường + Lớp tiếp xúc p-n là chỗ tiếp xúc cho dòng đi giữa hai miền p và n. Dòng điện chỉ qua một chạy chạy được qua lớp tiếp xúc theo chiều => chiều từ p sang n chỉnh dòng + Đi ốt bán dẫn là lớp p-n AC => DC CHƯƠNG IV. TỪ TRƯỜNG 1. Tương tác từ: là tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện và dòng điện với dòng điện. Lực tương tác đó là lực từ. (điện tích chuyển động coi là một dòng điện) 2. Từ trường a. Khái niệm: Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh nam châm hay một dòng điện. Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực lên một nam châm hay dòng điện khác đặt trong nó. b. Cảm ứng từ: là đại lượng vật lý đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực F B => F = BI  sinα Isin B là cảm ứng từ có đơn vị đo là T (Tesla); F là lực từ (N),  chiều dài dây (m); α = góc giữa B và I c. Đường sức từ: * Khái niệm: Đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. Chiều của đường sức từ là chiều vào cực Nam và ra ở cực Bắc của kim nam châm. * Các tính chất của đường sức từ: + Tại mỗi điểm trong từ trường, có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi. + Các đường sức từ là những đường cong kín. + Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ mau hơn (dày hơn), nơi nào từ trường yếu thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn. * Hình ảnh đường sức từ của nam châm: BM BN M N * Từ trường đều: là từ trường có vecto cảm ứng từ tại mọi điểm như nhau => đường sức là những đường thẳng song song, cách đều và cùng chiều (VD: từ trường đều trong lòng nam châm chữ U) d. Từ trường của các dòng điện có dạng đơn giản: Hình ảnh đường sức Đặc điểm Cảm ứng từ - Các đường sức từ là các đường tròn đồng tâm I B 2.10 7 thuộc mp vuông góc với dòng điện. r - Chiều của các đường sức từ được xác định theo B: Cảm ứng từ (T) Dây dẫn quy tắc nắm tay phải: Giơ ngón cái của bàn tay I: Cường độ dòng thẳng phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn điện (A) ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay r: Khoảng cách từ đến các ngón là chiều của đường sức từ. điểm khảo sát tới dây dẫn (m) - Các đường sức từ đi vào một mặt và đi ra mặt I B 2 .10 7 N kia của dòng điện tròn R - Đường sức từ ở tâm dòng điện tròn là một Khung B: cảm ứng từ (T) đường thẳng vuông góc với mặt dòng điện tròn dây tròn N: số vòng dây (chiều xác định bằng quy tắc nắm bàn tay phải) I: cường độ dòng. R: bán kính (m) - Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau. N - Chiều các đường sức từ trong lòng ống dây B 4 .10 7 I Ống dây được xác định theo quy tắc nắm tay phải: Khum  bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón B: cảm ứng từ (T) N: số vòng dây
tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì  : chiều dài ống dây ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ (m) trong lòng ống dây. n = N/ là số vòng dây trên 1 mét ống. e. Nguyên lý chồng chất từ trường: B B1 B2 Bn (tuân theo quy tắc hình bình hành) 3. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện + Độ lớn: F = BIℓsin F là lực từ (N); B là cảm ứng từ (T), I là cường độ dòng (A); ℓ là chiều dài dây (m); α là góc hợp bởi vecto B và chiều dòng điện. + Điểm đặt: tại trung điểm đoạn dây + Hướng: theo quy tắc bàn tay trái (Để bàn tay trái sao cho vectơ B hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ F) 4. Lực Lo-ren-xo a. Khái niệm: là lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động trong từ trường. b. Đặc điểm: Một hạt mang điện q chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B + Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa (B và v) + Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của v khi q 0 > 0 và ngược chiều v khi q 0 e ( dấu “–“ thể hiện ĐL Lenxo) c t c t (Δϕ là độ biến thiên từ thông trong khoảng thời gian Δt, đơn vị ec là V) + Suất điện động tự cảm: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của cường độ dòng điện trong mạch đó gây ra.  i e L (L là hệ số tự cảm của ống dây – đơn vị là H Henri) tc t t
c. Dòng điện cảm ứng: + Chiều dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxo: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó. + Dòng điện Fuco: là dòng điện cảm ứng xuất hiện trong các vật dẫn (chẳng hạn, một khối kim loại) khi chúng chuyển động trong một từ trường hoặc có từ thông biến thiên. + Dòng Fuco có thể gây ra tác dụng có hại (chẳng hạn, làm nóng máy biến áp) hoặc có lợi (chẳng hạn, ứng dụng trong bộ phận phanh điện từ của một số ô tô, hoặc dùng để đốt nóng kim loại trong một số lò tôi kim loại). d. Năng lượng từ trường: Năng lượng từ trường W trong lòng ống dây có hệ số tự cảm L và cường độ 1 dòng điện i chạy qua là: W LI2 (W đơn vị là Jun) 2 CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng a. Khái niệm: là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. b. Định luật khúc xạ ánh sáng: + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. + n1sini = n2sinr (n1 là chiết suất tuyệt đối môi trường 1; n 2 là chiết suất tuyệt đối môi trường 2; i là góc tới; r là góc khúc xạ) c. Chiết suất môi trường trong suốt: sin i n 2 + Chiết suất tỷ đối: n 21 (nếu n2 > n1 thì môi trường 2 chiết quang sin r n1 hơn môi trường 1) + Chiết suât tuyệt đối n ≥ 1: là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. (trong chân không có n = 1, trong không khí n ≈ 1) d. Sự tạo ảnh qua lưỡng chất phẳng: + Lưỡng chất phẳng là hai môi trường trong suốt ngăn cách nhau bằng một mặt phẳng. n2 H S2H n 2 + Công thức vị trí vật - ảnh qua lưỡng chất phẳng ( S2 là ảnh ảo) S1H n1 n1 (Điều kiện áp dụng công thức là mắt quan sát ảnh với góc tới rất nhỏ) S2 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần a. Khái niệm: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ của toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt Sphân1 cách giữa hai môi trường trong suốt. b. Điều kiện xẩy ra phản xạ toàn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 lớn sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn (n1>n2) + Góc tới i ≥ igh (trong đó sinigh = n2/n1) c. Ứng dụng: Chế tạo sợi quang, có lõi làm bằng thuỷ tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n 1, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n 2 nhỏ hơn n 1. Sợi quang sử dụng trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng, dẫn ánh sáng đi theo hướng bất kỳ, dùng trong nội soi. CHƯƠNG VII: MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC 1. Lăng kính a. Cấu tạo: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất thường có dạng lăng trụ tam giác. b. Đường đi ánh sáng qua lăng kính: Chiếu chùm tia sáng hẹp đơn sắc tới mặt bên của lăng kính, tia khúc xạ ló ra qua mặt bên kia (gọi là tia ló). Khi có tia ló ra khỏi lăng kính, thì tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới (chiết suất lăng kính lớn hơn chiết suất môi trường ngoài) c. Công dụng: trong máy quang phổ, lăng kính phản xạ toàn phần dùng trong ống nhòm, máy ảnh. 2. Thấu kính mỏng a. Cấu tạo: Thấu kính là một khối chất trong suốt (thuỷ tinh, nhựa ) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
b. Các khái niệm: Trục TK Tiêu điểm ảnh chính Tiêu điểm vật chính Tiêu điểm phụ TK F1 hội O F Trục chính O tụ F’ O O F’ Trục phụ mp tiêu diện TK F1 phân O kỳ Trục chính F’ O O F F’ O Trục phụ mp tiêu diện F là tiêu điểm vật; F’ là tiêu điểm ảnh; O là quang tâm; F1 là tiêu điểm phụ f = OF = OF’ là tiêu cự của TK (Quy ước: f > 0 là TK hội tụ; f 0 với TK hội tụ; D 0 với TK hội tụ; f 0 với vật thật – chỉ xét vật thật) d’ là vị trí ảnh tới quang tâm O (d’ > 0 với ảnh thật; d’ 0 thì vật ảnh cùng chiều; k < 0 thì vật ảnh ngược chiều) f. Ứng dụng thấu kính: Chế tạo các loại kính khắc phục tật của mắt, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn, ống nhòm, đèn chiều, máy ảnh, camera 3. Mắt a. Cấu tạo: Bộ phận quan trọng nhất của mắt + Thủy tinh thể: là khối chất đặc trong suốt có hình dạng và chức năng như một thấu kính hội tụ có độ cong thay đổi được (có tác dụng như vật kính) + Võng mạc (màng lưới): là lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi thần kinh thị giác (có tác dụng như màn chắn ảnh) b. Sự điều tiết của mắt: là hoạt động của mắt làm thay đổi độ tiêu cự của mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn hiện rõ ở tại màng lưới.
+ Điểm cực cận CC là điểm gần nhất mắt nhìn thấy rõ => khi đó mắt điều tiết tối đa => tiêu cự mắt fmin + Điểm cực viễn CV là iểm xa nhất mà mắt còn thấy rõ => khi đó mắt không điều tiết => tiêu cự mắt fmax + Khoảng cách giữa điểm cực viễn và điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của mắt (CcCv) + Khoảng cách từ mắt (điểm O) đến điểm C v gọi là khoảng cực viễn (OC v). Khoảng cách từ mắt đến C c gọi là khoảng cực cận (Đ = OCc), hay còn gọi là khoảng nhìn rõ ngắn nhất. c. Năng suất phân ly của mắt: Góc trông nhỏ nhất min giữa hai điểm A và B mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm gọi là năng suất phân li của mắt ( = min 1') d. Các tật của mắt: Tật Hình ảnh Đặc điểm Cách sửa + Mắt cận khi không điều tiết có tiêu điểm nằm Đeo kính phân F trước màng lưới (f OV). Viễn thị max có tiêu cự phù + Khi nhìn vật ở xa vô cùng mắt phải điều tiết. hợp để có thể FĐiểm cực cận ở xa hơn mắt tốt nhìn rõ các vật Mắt lão có khả năng điều tiết giảm do cơ mắt ở gần mắt như Lão thị yếu và thể thuỷ tinh trở nên cứng, do đó điểm mắt bình Fcực cận dịch ra xa mắt. thường. e. Sự lưu ảnh trên võng mạc: Hiện tượng mắt vẫn còn cảm giác “thấy” vật sau khi ánh sáng đến mắt đã tắt một khoảng thời gian (cỡ 1/10 s) f. Bài toán về các tật của mắt: * Để khắc phục tật cận thị người ta đeo trước mắt một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f để khi nhìn vật AB qua kính sẽ tạo ra ảnh ảo A’B’ thuộc từ Cc đến CV A - Khi nhìn vật ở vô cùng thì ảnh phải hiện tại C v => d’ = - A’ (OCV -ℓ) và d = => f = d’ = - (OCV -ℓ). - Khi nhìn vật ở điểm gần nhất d min thì qua kính ảnh ảo hiện B B’ Cv Cc lên tại C => d’ = - (OC -ℓ). Khi đã biết f => d Khi đeo c c min. ℓ kính thì khoảng nhìn rõ là từ dmin đến * Để khắc phục tật viễn thị: Khi quan sát tại điểm gần nhất thì vật cách mắt một khoảng d min (như người thông thường là khoảng 25cm), ảnh ảo A’B’ phải hiện tại CC => d’ = -(OCc -ℓ) => f cần đeo. 4. Kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn a. Kính lúp: + Khái niệm: Kính lúp là một dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để quan sát các vật nhỏ. + Cấu tạo: là một thấu kính hội tụ (hay một hệ kính có độ tụ tương đương với một thấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ (vài xen-ti-mét) + Cách quan sát: Vật cần quan sát phải được đặt cách thấu kính một khoảng nhỏ hơn hoặc bằng tiêu cự. + Độ bội giác: tan - Số bội giác G của kính lúp là : G 0 tan 0 trong đó α là góc trông ảnh qua kính, α 0 là góc trông vật lớn nhất ứng với vật đặt tại điểm cực cận. Đ - Đối với kính lúp, khi ngắm chừng ở vô cực ( ), ta có số bội giác là G , với Đ = OC là khoảng f c nhìn rõ ngắn nhất, f là tiêu cự của kính. b. Kính hiển vi: + Khái niệm: Kính hiển vi là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để quan sát các vật rất nhỏ. Nó có số bội giác lớn hơn nhiều lần số bội giác của kính lúp. + Cấu tạo: - Vật kính là một thấu kính hội tụ hoặc hệ thấu kính có độ tụ dương có tiêu cự rất ngắn (cỡ mm) có tác dụng tạo thành một ảnh thật lớn hơn vật. - Thị kính là một thấu kính hội tụ có tác dụng như một kính lúp dùng để quan sát ảnh thật.
Hệ thấu kính được lắp đồng trục sao cho khoảng cách giữa các kính không đổi (O 1O2 = l). Khoảng cách giữa hai tiêu điểm F’1F2 =  gọi là độ dài quang học của kính hiển vi. δĐ + Số bội giác của kính hiển vi (khi ngắm chừng ở vô cực) tính được bằng công thức: G = k1 G2 f1f2 trong đó, k1 là số phóng đại ảnh của vật kính ; G 2 là số bội giác của thị kính khi ngắm chừng ở vô cực,  là độ dài quang học của kính hiển vi, Đ là khoảng nhìn rõ ngắn nhất, f1, f2 là tiêu cự của vật kính, thị kính. c. Kính thiên văn: + Khái niệm: Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trông lớn đối với những vật ở rất xa (các thiên thể). Đó là một dụng cụ quang dùng để quan sát các thiên thể ở rất xa. + Cấu tạo: Kính thiên văn gồm có hai bộ phận chính : - Vật kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài. Nó có tác dụng tạo ra ảnh thật của vật tại tiêu diện của vật kính. - Thị kính, có tác dụng quan sát ảnh tạo bởi vật kính với vai trò như một kính lúp. Khoảng cách giữa thị kính và vật kính có thể thay đổi được. + Số bội giác của kính thiên văn (khi ngắm chừng ở vô cực) là tỉ số góc trông vật qua kính và góc trông vật trực tiếp 0 khi vật ở vị trí của nó (vô cực) và tính được bằng công thức: G f1 / f2 (trong đó, f 1, f2 là tiêu cự của vật kính và thị kính. Trong trường hợp này, số bội giác không phụ thuộc vào vị trí đặt CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ 01: DAO ĐỘNG CƠ A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I/ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Dao động điều hòa + Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian. + Phương trình dao động: x = Acos(t + ). + Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn có đường kính là đoạn thẳng đó. 2. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà: Trong phương trình x = Acos(t + ) thì: Các đại lượng đặc trưng Ý nghĩa Đơn vị A biên độ dao động; xmax= A >0 m, cm, mm (t + ) pha của dao động tại thời điểm t Rad; hay độ pha ban đầu của dao động, rad  tần số góc của dao động điều hòa rad/s. T Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực s ( giây) hiện một dao động toàn phần f Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần Hz ( Héc) 1 thực hiện được trong một giây . f T Liên hệ giữa , T và f: 2  = = 2 f; T Biên độ A và pha ban đầu phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu làm cho hệ dao động, Tần số góc  (chu kì T, tần số f) chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của hệ dao động. 3. Mối liên hệ giữa li độ , vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà: Đại lượng Biểu thức So sánh, liên hệ Ly độ x = Acos(t + ): là nghiệm của phương trình : Li độ của vật dao động điều hòa biến thiên x’’ +  2x = 0 là phương trình động lực học của dao điều hòa cùng tần số nhưng trễ pha hơn động điều hòa. 2 xmax = A so với với vận tốc. Vận tốc v = x' = - Asin(t + ) Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha v= Acos(t + + ) 2 hơn so với với li độ. -Vị trí biên (x = A), v = 0. 2
-Vị trí cân bằng (x = 0), |v| = vmax = A. Gia tốc a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) Gia tốc của vật dao động điều hòa biến a= - 2x. thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hướng pha với li độ (sớm pha so với vận tốc). về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. 2 - Ở biên (x = A), gia tốc có độ lớn cực đại: 2 amax =  A. - Ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0. Lực kéo về F = ma = - kx Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa :luôn hướng về vị trí cân bằng, gọi là lực kéo về (hồi phục). Fmax = kA 4.Hệ thức độc lập đối với thời gian : +Giữa tọa độ và vận tốc: x2 v2 1 A2  2 A2 v2 v2 2 2 v x A2 A x2 v  A x   2  2 A2 x2 +Giữa gia tốc và vận tốc: v2 a 2 v2 a 2 a2 2 4 2 2 2 1 Hay A2  v 2  2 .A 2  a  .A  .v 2 A2 4 A2 2 4  2 II/ CON LẮC LÒ XO: 1.Mô tả: Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng. k 2.Phương trình dao động: x = Acos(t + ); với:  = ; m m 1 k 3. Chu kì, tần số của con lắc lò xo: T = 2 ; f = . k 2 m 4. Năng lượng của con lắc lò xo: 1 1 + Động năng: W mv 2 m 2 A2sin 2 (t ) Wsin 2 (t ) đ 2 2 1 1 +Thế năng: W m 2 x2 m 2 A2cos2 (t ) Wcos2 (t ) t 2 2 1 1 +Cơ năng : W W W kA2 m 2 A2 = hằng số. đ t 2 2 Động năng, thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần số góc ’ = 2, tần số f’ = 2f, chu kì T T’ = . 2 A x n 1 5. Khi Wđ = nWt n v A n 1 III/ CON LẮC ĐƠN:
1.Mô tả: Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng của vật nặng. g 2 l 1  1 g 2.Tần số góc:  ; +Chu kỳ: T 2 ; +Tần số: f l  g T 2 2 l Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và 0 << 1 rad hay S0 << l s 3. Lực hồi phục F mg sin mg mg m 2s l Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng. + Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng. 4. Phương trình dao động:(khi 100): s = S0cos(t + ) hoặc α = α0cos(t + ) với s = αl, S0 = α0l v = s’ = -S0sin(t + ) = -lα0sin(t + ) 2 2 2 2 a = v’ = - S0cos(t + ) = - lα0cos(t + ) = - s = - αl Lưu ý: S0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x 5. Hệ thức độc lập: * a = -2s = -2αl v * S 2 s2 ( )2 0  v2 v2 * 2 2 2 0  2l 2 gl 1 1 mg 1 1 6. Năng lượng của con lắc đơn: W m 2S 2 S 2 mgl 2 m 2l 2 2 2 0 2 l 0 2 0 2 0 1 2 1 2 0 + Động năng : Wđ = mv . + Thế năng: Wt = mgl(1 - cos ) = mgl ( 10 , (rad)). 2 2 1 2 + Cơ năng: W = Wt + Wđ = mgl(1 - cos 0) = mgl . 2 0 Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát. 7. Khi con lắc đơn dao động với 0 bất kỳ. a/ Cơ năng: W = mgl(1-cos 0). b/Vận tốc : v 2gl(cos cos 0 ) c/Lực căng của sợi dây: T = mg(3cosα – 2cosα0) IV/ DAO ĐỘNG TẮT DẦN -DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC: DAO ĐỘNG TỰ DO DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC DAO ĐỘNG DUY TRÌ SỰ CỘNG HƯỞNG Lực tác dụng Do tác dụng của nội lực tuần Do tác dụng của lực cản Do tác dụng của ngoại lực tuần hoàn ( do ma sát) hoàn Biên độ A Phụ thuộc điều kiện ban đầu Giảm dần theo thời gian Phụ thuộc biên độ của ngoại lực và hiệu số ( fcb f0 ) Chu kì T Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng Không có chu kì hoặc tần Bằng với chu kì ( hoặc tần số) của (hoặc tần số f) của hệ, không phụ thuộc các số do không tuần hoàn ngoại lực tác dụng lên hệ yếu tố bên ngoài. Hiện tượng đặc Không có Sẽ không dao động khi Sẽ xãy ra HT cộng hưởng (biên độ biệt trong DĐ masat quá lớn A đạt max) khi tần số fcb f0 Ưng dụng Chế tạo đồng hồ quả lắc. Chế tạo lò xo giảm xóc Chế tạo khung xe, bệ máy phải có Đo gia tốc trọng trường của trong ôtô, xe máy tần số khác xa tần số của máy gắn trái đất. vào nó. Chế tạo các loại nhạc cụ V/ TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG HÒA 1. Giản đồ Fresnel: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha không đổi x1 A1 cos(t 1) vaø x2 A2 cos(t 2 ) .
Dao động tổng hợp x x1 x2 A cos(t ) có biên độ và pha được xác định:  2 2 A a. Biên độ: A A1 A2 2A1A2 cos( 1 2 ) ; điều kiện A1 A2 A A1 A2 Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào  biên độ và pha ban đầu của các dao động thành phần: A2  A1 sin 1 A2 sin 2 b. Pha ban đầu : tan ; A1 A cos A cos 1 1 2 2 điều kiện hoaëc 1 2 2 1 x ' O x Hai dao ñoäng cuøng pha k2 : A A1 A2 Hai dao ñoäng ngöôïc pha (2k 1) : A A1 A2 Chú ý: 2 2 Hai dao ñoäng vuoâng pha (2k 1) : A A1 A2 2 Hai dao ñoäng coù ñoä leäch pha const : A1 A2 A A1 A2 CHUYÊN ĐỀ 02: SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Các khái niệm về sóng  Sóng cơ: Sóng cơ là dao động cơ được lan truyền trong không gian theo thời gian trong môi trường vật chất.  Sóng ngang: Sóng ngang là sóng có phương dao động của các phần tử sóng vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được trong môi trường rắn và trên mặt nước.  Sóng dọc: Sóng dọc là sóng có phương dao động của các phần tử sóng trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí 2. Các đại lượng đặc trưng của sóng  Vận tốc truyền sóng v: Là vận tốc truyền pha dao động. Trong môi trường xác định thì tốc độ truyền sóng là xác định. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất môi trường truyền sóng  Chu kì sóng T: Chu kì sóng là chu kì dao động của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua, chu kì sóng là chu kì dao động và cũng là chu kì của nguồn sóng.  Tần số sóng f: Tần số sóng là tần số của các phần tử dao động khi có sóng truyền qua. Chu kì sóng là tần số 1 dao động và cũng là tần số của nguồn sóng f (Hz) T v  Bước sóng  (m): Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì  v.T f Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương dao động cùng pha.  Biên độ sóng A: Biên độ sóng là biên bộ dao động của các phần tử sóng khi có sóng truyền qua. 1  Năng lượng sóng: Năng lượng sóng W m 2 A2 (J) 2  Độ lệch pha: Nếu hai điểm M và N trong mội trường truyền sóng và cách nguồn sóng O lần lược là d M và dN: d d d 2 M N 2   MN *Chú ý:-Nếu hai điểm M và N cùng nằm trên một phương truyền sóng thì: 2  d *Nếu k. 2 k. thì hai điểm đó dao động cùng pha. d k. với k Z  d *Nếu 2k 1 . 2 2k 1 . thì hai điểm đó dao động ngược pha. d k.  d *Nếu k. 2 k. thì hai điểm đó dao động vuông pha. d k. với k Z 2  2  Phương trình sóng -Phương trình sóng tại một điểm trong môi trường truyền sóng là phương trình dao động của điểm đó. -Giả sử phương trình dao động của nguồn sóng O là u Acost => Thì phương trình sóng tại điểm M cách O một khoảng x l
t x 2 x u A cos 2 ( ) A cos(.t ) M T  M   Tính tuần hoàn của sóng -Tại một điểm xác định trong môi trường truyền sóng có x = const. u M là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kì T -Tại một thời điểm xác định t = const uM là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kì  3. Các khái niệm về giao thoa sóng  Phương trình sóng -Giả sử phương trình sóng tại hai nguồn kết hợp O1 và O2 là: u1 u2 a cost -Xét một điểm M cách hai nguồn lần lược là d1 = O1M và d2 = O2M -Phương trình sóng tại M do hai nguồn O1 và O2 truyền đến là t d t d u a cos 2 ( 1 ) và u a cos 2 ( 2 ) 1M T  2M T  d d t d -Phương trình sóng tổng hợp tại M u u u 2a cos ( 2 1 )cos 2 ( ) M 1M 2M  T 2 => Dao động tổng hợp tại M cũng là dao động điều hòa cùng tần số với hai dao động thành phần với chu kì T - d d Biên độ sóng tổng hợp tại M A 2a cos ( 2 1 ) 2a cos ( )  M  d d Độ lệch pha 2 2 1  Biên độ dao động cực đại Amax = 2A khi d d cos ( 2 1 ) 1 2k ;k Z d d k  2 1 Biên độ dao động cực tiểu Amin = 0 khi d d 1 cos ( 2 1 ) 0 (2k 1) ;k Z d d (k )  2 1 2 4. Các khái niệm về sóng dừng  Định nghĩa- Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng sóng cố định trong không gian.  Tính chất -Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp nhau trên phương truyền sóng:  d d k ;k 0,1,2 n NN BB 2 -Khoảng cách giữa một nút và bụng sóng liên tiếp nhau trên phương truyền sóng:  d (2k 1) ;k 0,1,2 n   NB 4 2 4  Điều kiện có sóng dừng -Sóng dừng có hai đầu cố định (nút sóng) hay hai A P  N N N N N đầu tự do (bụng sóng) l k ;k :số bó sóng B B B B 2 -Sóng dừng có một đầu cố định (nút sóng) và một đầu tự do (bụng sóng)  Bụng l (2k 1) ;k : số bó sóng Nút 4 5.Các khái niệm về sóng âm A P  Định nghĩa -Sóng âm là những sóng cơ học lan truyền trong môi trường vật chất. -Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không. Nói chung sóng âm truyền trong môi trường rắn có vận tốc lớn nhất. -Tốc độ sóng âm phụ thuộc vào bản chất môi trường, nhiệt độ, áp suất -Sóng âm là sóng dọc. -Tai người cảm nhận âm có tần số từ 16Hz-20000Hz.  Hạ âm, siêu âm -Sóng có tần số dưới 16Hz gọi là sóng hạ âm-Sóng có tần số trên 20000Hz gọi là sóng siêu âm  Đặc trưng vật lý của âm -Tần số: Nói chung âm có tần số lớn thì âm nghe càng cao và ngược lại âm có tần số nhỏ thì âm nghe càng thấp. -Cường độ âm và mức cường độ âm:
+Cường độ âm I: là năng lượng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, trong W P một đơn vị thời gian. I (W/m2) S.t S Với P:công suất âm S: diện tích âm truyền qua (m2) +Mức cường độ âm L (dB) I I L(B) lg hayL(dB) 10lg I0 I0 Với I: cường độ âm -12 2 I0 :cường độ âm chuẩn = 10 W/m - Đồ thị dao động âm: +Nhạc âm là những âm có tần số xác định. +Tập âm là những âm có tần số không xác định +Âm cớ bản - họa âm: Một nhạc cụ phát âm có tần số f0 thì cũng có khả năng phát âm có tần số 2f0,3f0 Âm có tần số f0 là âm cơ bản. Âm có tần số 2f0,3f0 là các họa âm. Tập hợp các họa âm gọi là phổ của nhạc âm (Đồ thị dao động âm)  Đặc trưng sinh lý của âm -Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí phụ thuộc: liên quan đến tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm. -Độ to: là đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào mức cường dộ âm và tần số âm. -Âm sắc: là tính chất giúp ta phân biệt được các âm khác nhau do các nguồn âm phát ra (ngay cả khi chúng có cùng độ cao và độ to) CHUYÊN ĐỀ 3: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. MẠCH DAO ĐỘNG 1. Mạch dao động. - Cấu tạo : Gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C tạo thành mạch kín . - Hoạt động :Ban đầu ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện qua mạch nhiều lần tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch 2. Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng. Xét bản 1 của tụ điện : Điện tích của bản tụ biến thiên theo pt : q = Q0cos(t + ) 1 Với tần số góc  = , q > 0 ứng với lúc xét bản tụ mang điện tích dương. 1 + q LC E C L 2 - q Q0 * Điện áp hai đầu tụ : u = = cos(t + ) = U0cos(t + ) C C *Dòng điện chạy trong mạch có biểu thức : dq i = = - Q0sin(t + ) = Q0 cos(t + + ) = I0 cos(t + + ) (Với I0 = Q0) dt 2 2 Nếu chọn gốc thời gian lúc tụ bắt đầu phóng điện (q = Q 0 và i = 0) thì = 0 q = Q0cost và i = I0 cos(t + ) 2 Điện tích q của một bản tụ và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian ; i sớm pha so với q . 2 3. Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. 2 1 1 4. Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động : T = 2 LC và f = =  T 2 LC 5. Năng lượng điện từ : - Năng lượng điện trường (Tập trung trong tụ điện) : 2 Q 2 Q 2 Q 2 Q 2 1 2 1 q 0 2 0 1 cos 2(t ) 0 0 Wđ = Cu = qu = cos (t + ) = = + cos(2t + 2 ) 2 2 2C 2C 2C 2 4C 4C - Năng lượng từ trường (Tập trung trong cuộn cảm) :
L 2Q 2 Q 2 1 2 1 2 2 0 2 0 2 Wt = Li = L I0 sin (t + ) = sin (t + ) = sin (t + ) 2 2 2 2C Q 2 1 cos 2(t ) Q 2 Q 2 Q 2 Q 2 = 0 = 0 -0 cos(2t + 2 ) = 0 +0 cos(2t + 2 + ) 2C 2 4C 4C 4C 4C 2 Q0 Năng lượng điện từ toàn phần của mạch dao động : W = Wđ + Wt = 2C Nếu mạch dao động là lí tưởng (không có tiêu hao năng lượng) thì năng lượng điện từ được bảo toàn . 2 1 2 1 Q0 1 2 W CU Q U LI = hằng số = Wđmax = Wtmax 2 0 2 0 0 2C 2 0 * Sự biến thiên của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường : - Khi năng lượng điện trường tăng thì năng lượng từ trường giảm và ngược lại (biến thiên tuần hoàn ngược pha). - Cả năng lượng điện trường và từ trường đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với cùng chu kì T’ và tần số f ’. Trong đó: ’ = 2 T’ = T/2 và f ’ = 2f. (T và f là tần số dao động riêng) 6. Bước sóng điện từ thu được bởi khung dao động : c Trong chân không sóng điện từ có bước sóng:  = cT= (c =3.10 8m/s: Tốc độ sóng điện từ trong chân f không) 7. Một số chú ý trong các bài toán về mạch dao động LC: + Nếu mạch dao động có điện trở thuần R 0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch  2C 2U 2 U 2 RC một năng lượng có công suất : P I 2 R 0 R 0 2 2L + Khi tụ phóng điện thì độ lớn của điện tích q và điện áp u giảm và ngược lại. + Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét. 2 2 2 2 * Công thức độc lập thời gian về quan hệ giữa u, i, q : i u và i q 1 1 I 0 U 0 I0 Q0 Đường biểu diễn sự phụ thuộc của u theo i và q theo i có dạng elip. II. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG 1. Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường. a. Từ trường biến thiên và điện trường xoáy. - Điện trường xoáy : là điện trường có đường sức là đường cong kín. - Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. b. Điện trường biến thiên và từ trường xoáy i * Từ trường của mạch dao động. + q Xét mạch dao động lí tưởng, tụ điện phẳng có điện dung C C E L và hai bản cách nhau một khoảng d đang hoạt động. Tại thời - điểm t cường độ dòng điện trong mạch là: dq d(CU ) d(CEd) dE i = C.d dt dt dt dt Nếu quan niệm dòng điện chạy trong mạch là dòng điện kín thì phần dòng điện chạy qua tụ điện sẽ ứng với sự biến thiên của điện trường trong tụ điện theo thời gian. Khi đó sự biến thiên của điện trường tương ứng với một dòng điện qua khoảng không gian giữa hai bản tụ gọi là “dòng điện dịch”. Vì dòng điện gây ra từ trường nên xung quanh nơi có điện trường biến thiên trong tụ điện đã xuất hiện một từ trường. * Kết luận : Nếu tại một nơi có một điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín. 2. Điện từ trường và thuyết điện từ Măc-xoen. * Điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra từ trường, từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra điện trường xoáy. Hai trường biến thiên này liên quan mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường . * Thuyết điện từ Măcxoen diễn tả mối quan hệ giữa : - Điện tích, điện trường, dòng điện và từ trường - Sự biến thiên của từ trường theo thời gian và điện trường xoáy - Sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường
Thuyết điện từ Măcxoen khẳng định mối quan hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường III. SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Sóng điện từ : a. Định nghĩa : Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. Nguồn phát sóng điện từ: Các vật tạo ra một điện trường hoặc từ trường biến thiên như tia lửa điện, dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch . b. Đặc điểm sóng điện từ : - Sóng điện từ lan truyền được trong chân không : Tốc độ của sóng điện từ trong chân không là lớn nhất c = 3.108 m/s , trong các điện môi thì nhỏ hơn và phụ thuộc vào hằng số điện môi. - Sóng điện từ là sóng ngang : E  B  v (quy tắc “ba ngón tay trái”) - Dao động của điện trường và từ trường tại 1 điểm luôn đồng pha (vuông phương). - Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ cũng phản xạ và khúc xạ như ánh sáng - Sóng điện từ mang năng lượng - Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến. Gồm : Sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài, siêu dài + Sóng cực ngắn (Khoảng từ 0,3mm đến khoảng 10m – tần số từ 30MHz đến khoảng 106 MHz) : Không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thụ mà đi qua lớp này nên thường được dùng trong việc điều khiển bằng vô tuyến, trong vô tuyến truyền hình qua vệ tinh, trong liên lạc vệ tinh và trong rađa + Sóng ngắn (Khoảng từ 10m đến khoảng 100m - Tần số từ 3MHz đến 30MHz): Ban ngày tầng điện li phản xạ tốt các sóng ngắn ở đầu vùng bước sóng ngắn, ban đêm tầng điện li phản xạ tốt các sóng ngắn ở đầu vùng bước sóng dài. Các đài phát thanh, các trạm liên lạc vô tuyến hàng hải và hàng không, truyền hình trên mặt đất đều sử dụng các sóng ngắn. + Sóng trung (Khoảng từ 100m đến khoảng 1000m - Tần số từ 0,3MHz đến 3MHz) :) : Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ, ban đêm bị tầng điện li phản xạ. Sóng trung cũng được dùng trong vô tuyến truyền thanh, ban ngày chỉ bắt được các đài gần còn ban đêm thì bắt được cả các đài ở xa hơn. + Sóng siêu dài (Khoảng từ 10km đến khoảng 100km - Tần số từ 3kHz đến 30kHz) và sóng dài (Khoảng từ 1km đến khoảng 10km - Tần số từ 30kHz đến 300kHz): Truyền được trên mặt đất về ban ngày và ban đêm và ít bị nước hấp thụ nên thường được sử dụng trong truyền thông tin dưới nước như việc liên lạc giữa các tàu ngầm. 2. Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển : a. Các vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ : - Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn. - Không khí nói chung cũng hấp thụ mạnh các sóng điện từ ở vùng sóng ngắn. Tuy nhiên trong một số vùng tương đối hẹp thì các sóng ngắn hầu như không bị không khí hấp thụ. b. Sự phản xạ của các sóng ngắn trên tầng điện li. - Tầng điện li là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời. Tầng điện li kéo dài từ độ cao khoảng 80km đến 800km. - Các sóng ngắn vô tuyến phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển. Nhờ có sự phản xạ liên tiếp trên tầng điện li và trên mặt đất mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất. - Những sóng có tần số lớn hơn 30MHz (Bước sóng ngắn hơn 10m) gọi là các vi sóng thì không phản xạ ở tầng điện li và đi xuyên qua lớp này ra không gian vũ trụ để gặp các anten parabol của các vệ tinh nhân tạo và bị phản xạ lại mặt đất. Các tín hiệu vô tuyến truyền hình thường sử dụng vi sóng. IV. NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN 1. Nguyên tắc chung : +Phải dùng các sóng điện từ cao tần : - Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang. - Trong vô tuyến truyền thanh người ta dùng các sóng mang có bước sóng từ vài mét đến vài trăm mét. Trong vô tuyến truyền hình người ta dùng các sóng mang có bước sóng ngắn hơn nhiều. + Phải biến điệu các sóng mang : - Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện có cùng tần số tạo ra sóng âm tần. - Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang: biến điện sóng điện từ. - Sóng mang sau khi được biến điệu được đưa lên anten phát truyền từ đài phát đến máy thu. + Ở nơi thu : dùng mạch tách sóng (dựa vào cộng hưởng điện) để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần và đưa ra loa. Sau đó loa sẽ biến dao động điện thành dao động âm có cùng tần số. + Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ : Phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại. 2. Sơ đồ khối một máy phát thanh và thu thanh đơn giản : 1 5 3 4 5 1 2 3 4 2
Máy phát thanh Máy thu thanh 1 : Micrô. (thiết bị vào) 1 : Anten thu: mạch LC (mạch chọn sóng) cộng hưởng 2 : Mạch phát sóng điện từ cao tần. (tạo ra tấn số đài với sóng cần thu. phát) 2 : Khuếch đại cao tần. 3 : Mạch biến điệu. (gắn thông tin vào SĐT cao tần) 3 : Mạch tách sóng: Lấy tín hiệu âm tần 4 : Mạch khuếch đại cao tần. 4 : Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần. 5 : Anten phát. 5 : Loa. (thiết bị ra) CHUYÊN ĐỀ: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Chủ đề 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.Dòng điện xoay chiều : Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm sin hay côsin: i = I0cos(t + ). (I0, >0) Mỗi giây dòng điện đổi chiều 2f lần (Nếu pha ban đầu i = /2 thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f-1 lần) 2.Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: “dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ” Đặt một khung dây kín, hình tròn gồm N vòng dây, có trục quay cố định đồng phẳng trong một từ trường đều có phương vuông góc với trục quay. Ban đầu mặt phẳng khung dây vuông góc với hướng đường sức từ : = (n, B ) = 0 Cho khung quay đều với tốc độ góc  thì = .t Từ thông qua cuộn dây tại thời điểm t :  = NBScos = NBScost d Trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng : e = - ’ = - = NBS sint (vuông pha với ) dt  Nếu cuộn dây khép kín có điện trở R thì cường độ dòng điện trong mạch : NBS NBS i = sint i = I0sint Với I0 = : Cường độ dòng điện cực đại. B R  R Chú ý: Nếu ban đầu góc = ( n, B ) = thì từ thông biến thiên có biểu thức :  = NBScos(t + ) d n Khi đó biểu thức của suất điện động cảm ứng : e = - = NBS sin(t + ) dt 3. Điện áp xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch Nếu dòng điện xoay chiều qua mạch có dạng : i = I0cost Điện áp ở hai đầu đoạn mạch có dạng : u = U0cos(t + ) ( gọi là độ lệch pha giữa u và i) - Nếu > 0 thì u sớm pha hơn i. - Nếu < 0 thì u trễ pha hơn i - Nếu = 0 thì u cùng pha hơn i 4. Giá trị hiệu dụng : I - Dòng điện hiệu dụng : I = 0 2 U - Điện áp hiệu dụng : U = 0 2 E - Suất điện động hiệu dụng : E = 0 2 - Giá trị ghi trên các thiết bị điện là giá trị hiệu dụng (Giá trị định mức để thiết bị hoạt động bình thường) - Số chỉ của các thiết bị đo điện xoay chiều chủ yếu là giá trị hiệu dụng. Chủ đề 2. CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CƠ BẢN Mạch Tính chất Tác dụng lệch pha Định luật Ohm Giản đồ Chỉ có điện trở Biến điện năng Không làm lệch pha giữa u i  thuần thành nhiệt năng : i và u R I U P = RI2 R l i = I0 cost U R () U Hay 0 u = U cost I I0 S 0 R R
Chỉ có cuộn Không tiêu thụ Làm u sớm pha /2 so U  I U dây thuần cảm điện năng (quá L với i hay i trễ pha /2 so Z L I kháng trình thuận với u U (r = 0) nghịch): Hay I 0 i = I0 cost 0 Z P = 0 L Z L  L () u = U0 cos(t+ /2) U Chỉ có tụ điện Không tiêu thụ Làm u trễ pha /2 so với I 1 điện năng (quá i hay i sớm pha /2 so ZC Z () C trình thuận U  I C với u Hay I 0 nghịch): 0 UC i = I0 cost ZC P = 0 u = U0 cos(t- /2) Chủ đề 3. MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP 1. Định luật Ôm cho đoạn mạch có R,L,C mắc nối tiếp Xét một đoạn mạch gồm một điện trở thuần R, một cuộn cảm có độ tự U cảm L (r = 0) và một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. L Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp tức thời : u = U2 cost Trong đó: u = uR + uL+ uC U U Theo phương pháp giản đồ véctơ của Fre-nen ta có : U = U +U +U LC R L C 2 2 2 2 2 Từ giản đồ vectơ ta có : U = U + U = U + (UL – UC) R LC R U I 2 2 2 2 2 R = (RI) + (ZL.I - ZC .I) = [ R + (ZL – ZC) ] I UC U U 2 2 I = I = Với Z = R (Z L Z C ) Tổng trở của đoạn mạch 2 2 Z R (Z L Z C ) U L U C Z L Z C 2. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện : = u- i tan = = U R R Trong đó : là độ lệch pha của u so với i (Cho biểu thức của i, viết biểu thức của u) - Nếu ZL> ZC thì > 0 : điện áp u sớm pha hơn dòng điện i (mạch có tính cảm kháng) - Nếu ZL< ZC thì < 0 : điện áp u trễ pha hơn dòng điện i (mạch có tính dung kháng) - Nếu ZL = ZC thì = 0 : điện áp u cùng pha với dòng điện i 1 Khi đó L = 2LC = 1 : Trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. C 3. Công suất của dòng điện xoay chiều. Đặt điện áp tức thời ở hai đầu mạch: u = U2 cost thì dòng điện tức thời qua mạch: i = I2 cos(t + ) Công suất tiêu thụ của đoạn mạch xoay chiều: P = UI.cos U R U R U U 2 4. Hệ số công suất Cos = R = P = UI.cos = U = R[ ]2 = RI2 = (c os )2 U Z Z Z Z R * Ý nghĩa của hệ số công suất: + Cos = 1 tức là = 0 : Trong mạch chỉ có điện trở thuần hoặc khi có cộng hưởng ZL = ZC + Cos = 0 tức là = trong mạch không có điện trở thuần R 2 + 0 < cos < 1 : Đây là trường hợp thường gặp. Trong thực tế người ta thường sử dụng thiết bị điện có Cos 0,85 5. Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều : W = P. t (KW.h) (1KW.h=3.600.00J là 1 số điện) Chú ý : Nếu cuộn dây không thuần cảm, có điện trở r thì trong các biểu thức trên điện trở của mạch R’ = R+r Chủ đề 4: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP 1.Truyền tải điện năng đi xa: Điện năng được phát ra từ nhà máy phát điện có điện áp UP và công suất P p = Up .I P 2 2 p Công suất hao phí toả nhiệt trên đường dây : Php = rI = r2 (r :Tổng điện trở của dây dẫn) U p * Cách làm giảm hao phí trên đường dây : 2 - Làm tăng điện áp trước khi truyền tải đi xa bằng biến áp (Nếu tăng điện áp lên n lần thì Php giảm n lần) l - Giảm điện trở của dây dẫn: r = . (Làm dây dẫn có điện trở suất nhỏ, chiều dài ngắn và làm tăng tiết diện) S Cách thứ nhất thực hiện hiệu quả hơn.
2. Máy biến áp : Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều (Hoạt động với dòng điện xoay chiều). * Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Gồm một lõi biến áp được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện ghép lại với nhau. Trên lõi thép có hai cuộn dây với số vòng dây bằng N1 và N2 : Cuộn dây nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây nối với các tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. Từ thông qua mỗi vòng dây :  = 0cost. Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp là : 1 = N10cost và 2 = N20cost d 2 Trong cuộn thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng : e2 = = N20sint dt U N I 3. Công thức máy biến áp : 2 2 1 U1 N1 I 2 N Nếu 2 1 : Máy tăng áp N1 N Nếu 2 1 : Máy hạ áp N1 4. Ứng dụng : Truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện Chủ đề 5 . MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha : * Nguyên tắc: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. * Cấu tạo : - Phần cảm : Là nam châm tạo ra từ thông biến thiên bằng cách quay quanh 1 trục. Khi đó, vì phần cảm là bộ phận chuyển động nên phần cảm được gọi là Rôto. - Phần ứng : Gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên 1 vòng tròn và được mắc nối tiếp với nhau. Khi đó, vì phần ứng là bộ phận đứng yên nên phần ứng được gọi là Stato. Trong một số loại máy phát điện công suất nhỏ thì phần cảm là bộ phận đứng yên là Stato còn phần ứng là bộ phận chuyển động là Rôto. Để lấy điện ra ngoài người ta dùng hệ thống vành khuyên và chổi quét (Bộ góp). * Hoạt động : Khi Rôto quay thì từ thông qua các cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số : N N f = n.p = p (Hz) (p: số cặp cực, n = : số vòng /giây, N : số vòng/phút) 60 60 Trong các cuộn dây xuất hiện các suất điện động xoay chiều hình sin có cùng tần số f, cùng chiều nên cộng lại được với nhau tạo ra suất điện động của máy phát. 2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha : a.Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. - Máy phát điện xoay chiều ba pha là máy tạo ra 3 suất điện động xoay N chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau một góc 2 /3. * Cấu tạo : S - Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một vòng tròn 0 lệch nhau 120 sao cho trục của chúng đồng quy tại tâm O của vòng tròn. - Một nam châm NS quay quanh tâm O của đường tròn với tốc độ góc không đổi . * Nguyên tắc : Khi nam châm quay, từ thông qua 3 cuộn dây biến thiên lệch pha 2 /3 làm xuất hiện 3 suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng 2 biên độ, lệch pha 2 /3: e1 = E0cost ; e2 = E0cos(t- ) ; e3 = 3 2 E0cos(t + ) 3 b. Dòng ba pha : Dòng ba pha là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 1200 từng đôi một. Nếu các tải đối xứng thì ba dòng điện có cùng biên độ. 2 2 i1 = I0cost ; i2 = I0cos(t- ) ; i3 = I0cos(t + ) 3 3 c. Ưu việt của dòng ba pha : - Tiết kiệm dây dẫn.
- Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp. Chủ đề 6. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I. Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và việc sử dụng từ trường quay. Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốcđộ nhỏ hơn. II. Động cơ không đồng bộ ba pha : Gồm 2 bộ phận chính 1. Rôto : là khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường quay. Để tăng hiệu quả của động cơ người ta chế tạo Rôto gồm nhiều khung dây gắn với nhau tạo thành một lồng hình trụ gọi là Rôto lồng sóc. 2. Stato: Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau được đặt cố định tại 3 vị trí trên một vòng tròn sao cho trục của chúng đồng quy tại điểm O của vòng tròn và tạo với nhau những góc bằng 1200. Cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào ba cuộn dây thì 3 cuộn dây tạo ra ba cảm ứng từ : CHUYÊN ĐỀ 05: SÓNG ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1. Tán sắc ánh sáng: * Đ/n: Là hiện tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác nhau khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt. Theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, trong đó ánh sáng đỏ lệch ít nhất, ánh sáng tím lệch nhiều nhất. * Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của ánh sáng trong cùng một môi trường trong suốt không những phụ thuộc vào bản chất môi trường mà còn phụ thuộc vào tần số (bước sóng hay màu sắc) của ánh sáng. Ánh sáng có tần số càng nhỏ (bước sóng càng dài) thì chiết suất của môi trường càng nhỏ càng bị lệch ít và ngược lại. * Hiện tượng tán sắc ánh sáng được ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm ánh sáng do các nguồn sáng phát ra và là cơ sở giải thích một số hiện tượng quang học như cầu vồng hay quầng sáng * Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính mà chỉ bị lệch đường về phía đáy lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số đặc trưng xác định. Khi một ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường này sang môi trường khác (ví dụ truyền từ không khí vào nước) thì vận tốc truyền, phương truyền, bước sóng có thể thay đổi nhưng tần số, chu kì, màu sắc, năng lượng photon thì không đổi. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc khi truyền trong chân không là  0 = c/ƒ trong môi trường có chiết suất n là  = 0/n * Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc và tần số ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất, màu tím là lớn nhất Trong cùng một môi trường ánh sáng có màu sắc khác nhau có vận tốc khác nhau, vận tốc ánh sáng giảm dần theo màu sắc từ ánh sáng đỏ đến ánh sáng tím. * Ánh sáng trắng (0,38µm  0,76µm) là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. 2. Giải thích màu sắc của vật – màu sắc tấm kính. * Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau. Một vật có màu sắc nào thì nó phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đó đó và hấp thụ các mà sắc khác, bông hoa màu đỏ vì nó phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đỏ và hấp thụ các màu còn lại, vật màu trắng phản xạ tất cả các màu đơn sắc, vật màu đen hấp thụ tất cả màu đơn sắc. * Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau. Tấm kính trong có màu nào chứng tỏ nó cho ánh sáng đơn sắc màu đó đi qua và hấp thụ tất cả các màu còn lại, tấm kính trong suốt cho tất cả các màu đi qua. 3. Các công thức áp dụng làm bài toán tán sắc. * Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1.sini1 = n2.sini2 sini1 nsin r1; A r1 r2 * Công thức lăng kính: sini2 nsin r2 ; D i1 i2 A A D sin min * Chiết suất chất làm lăng kính n 2 A sin 2
* Công thức tính góc lệch trong trường hợp khi góc chiết quang A và góc tới i đều nhỏ hơn 100: D = (n – 1).A 0 * Khi góc chiết quang A và góc tới i đều nhỏ hơn 10 : Drad = (ntím – nđỏ).Arad và xrad = (ntím – nđỏ).Arad.d với Drad là góc hợp bởi tia tím và đỏ (góc quang phổ), xrad là bề rộng quang phổ thu được trên màn cách lăng kính đoạn d. 4. Bảng liên hệ chiết suất – tần số - màu sắc GIAO THOA ÁNH SÁNG. I. Vị trí vân sáng – vị trí vân tối – khoảng vân Hiệu đường đi ánh sáng (hiệu quang lộ)  = (SS 2 + S2A) - (SS1 + S1A) =d2- d1 = 1.Vị trí vân sáng: Tại A có vân sáng, tức là hai sóng ánh sáng do 2 nguồn S1, S2 gửi đến A cùng pha với nhau và tăng cường lẫn nhau. * Điều kiện này sẽ thoả mãn nếu hiệu quang lộ bằng một số nguyên lần bước sóng .  = = k. * Vị trí vân sáng là: x = k  với k Z (k = 0: Vân sáng trung tâm; k = 1: Vân sáng bậc 1; k = 2: Vân sáng bậc 2) 2. Vị trí vân tối: Đó là chổ mà hiệu quang lộ bằng một số nguyên lẻ lần nửa bước sóng.  = = (2k+1) 1 D vị trí vân tối là: x k  (với k Z) 2 a k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất; k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai; k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba 3. Khoảng vân i: khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: D ai i x x  k 1 k a D * Chú ý: Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân   D i giảm n lần:  i n n n n a n 4. Ý nghĩa của thí nghiệm I-âng: Là cơ sở thực nghiệm quan trọng để khẳng định ánh sáng có bản chất sóng và là một trong những phương pháp thực nghiệm hiệu quả để đo bước sóng ánh sáng. 5. Khoảng cách 2 vị trí vân m, n bất kì: x = |x m – xn| (m, n cùng bên xm, xn cùng dấu; m, n khác bên xm, xn trái dấu) MÁY QUANG PHỔ - QUANG PHỔ ÁNH SÁNG - TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA RƠNGEN – TIA GAMMA Các loại Ứng dụng quang phổ và Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm các bức xạ Là dải màu biến Do các vật được Có cường độ và bề rộng không Xác định nhiệt độ thiên liên tục. nung nóng ở trạng phụ thuộc vào cấu tạo hóa học các vật, đặc biệt Quang phổ (không nhất thái rắn, lỏng hoặc của vật phát mà chỉ phụ thuộc những vật không thể liên tục thiết phải đủ từ khí có tỷ khối lớn vào nhiệt độ của nguồn. Nhiệt độ tiếp cận như mặt đỏ đến tím!) phát ra. càng lớn cường độ sáng tăng về trời, ngôi sao ở xa,
phía bước sóng ngắn. lò nung Gồm các vạch Do các chất khí Đặc trưng cho từng nguyên tố Nhận biết sự có mặt màu riêng lẻ bị hay hơi có áp suất hóa học tức là khi ở cùng trạng của nguyên tố trong ngăn cách bởi thấp và bị kích thái khí hay hơi có áp suất thấp hợp chất cho dù các vạch tối xen thích (bởi nhiệt độ và bị kích thích mỗi nguyên tố thành phần của Quang phổ kẽ. cao hay điện hóa học phát ra quang phổ vạch nguyên tố rất ít vạch phát xạ trường mạnh ) khác nhau về cường độ, màu sắc, (nhanh, nhạy hơn phát ra. vị trí các vạch, độ sáng tỉ đối của phương pháp hóa các vạch. (vạch quang phổ học). không có bề rộng) Quang phổ Do các chất khí - Để thu được quang phổ vạch Nhận biết sự có mặt vạch hấp thụ hay hơi có áp suất hấp thụ thì nhiệt độ của đám khí của nguyên tố trong của một nguyên thấp và bị kích hay hơi hấp thụ phải nhỏ hơn hợp chất, khối chất tố là những thích (bởi nhiệt độ nhiệt độ của nguồn sáng phát ra cho dù thành phần vạch tối nằm cao hay điện quang phổ liên tục. của nguyên tố rất ít Quang phổ trên nền của trường mạnh) và - Trong cùng điều kiện(áp suất hoặc khối chất vạch hấp thụ quang phổ liên được đặt cắt ngang thấp, nhiệt độ cao) 1 nguyên tố không thể tiếp cận tục. đường đi của bị kích thích có khả năng phát ra như mặt trời, ngôi quang phổ liên tục. những bức xạ nào thì cũng có sao ở xa khả năng hấp thụ những bức xạ đó (hiện tượng đảo vạch) Có bản chất là - Mọi vật có nhiệt - Tác dụng chủ yếu của tia hồng - Dùng sấy khô, các bức xạ điện độ > -2730C đều ngoại là tác dụng nhiệt, dùng sấy sưởi từ có bước sóng phát ra tia hồng khô, sưởi - Nhìn đêm, quay lớn hơn bước ngoại. - Gây là phản ứng quang hóa nên phim, chụp ảnh đêm, sóng ánh sáng - Các vật nung được dùng chụp ảnh đêm. qua sương mù, tên Tia hồng đỏ và nhỏ hơn nóng là nguồn phát - Ít bị tán xạ, dùng chụp ảnh qua lửa tầm nhiệt ngoại bước sóng của hồng ngoại thông sương mù, khói, mây - Dùng ở các thiết bị sóng vô tuyến. dụng. - Có khả năng biến điệu nên có điều khiển, báo (1mm  thể dùng ở các thiết bị điều động. 0,76μm) khiển - Gây ra hiện tượng quang điện trong ở một số chất bán dẫn. Có bản chất là - Đèn hơi thủy - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Khử trùng nước, các bức xạ điện ngân. Mặt trời - Ion hóa chất khí. thực phẩm, dụng cụ từ có bước sóng - Vật nóng trên - Bị nước và thủy tinh hấp thụ y tế, diệt nấm mốc nhỏ hơn bước 20000C. mạnh nhưng ít bị thạch anh hấp - Chữa bệnh còi sóng của ánh - Hồ quang điện, thụ. xương. Tia tử ngoại sáng tím. (0,38 hoặc vật nóng sáng - Kích thích phát quang nhiều - Tìm vết nứt trên bề (Tia cực tím) μm  10 -9 trên 30000 là chất mặt nhẵn. m) nguồn tự ngoại - Gây ra các phản ứng quang hóa phổ biến. - Diệt tế bào, làm mờ mắt, đen da, diệt khuẩn, nấm mốc. - Gây ra một số hiện tượng quang điện. Có bản chất là - Ống rơn-ghen - Khả năng xuyên thấu tốt. - Chụp chiếu trong y các bức xạ điện - Máy phát tia X - Tác dụng mạnh lên kính ảnh. học từ có bước sóng - Tia X cứng có - Gây ion hóa không khí (ứng - Chữa ung thư nông nhỏ hơn bước bước sóng nhỏ, tần dụng để chế máy đo liều lượng - Nghiên cứu cấu sóng của tia tử số và năng lượng tia X) trúc vật rắn, kiểm tra Tia X ngoại. (10-8 m lớn, đâm xuyên - Gây phát quang nhiều chất. sản phẩm đúc, kiểm  10-11m) tốt. Tia X mềm thì - Gây hiện tượng quang điện với tra hành lý ngược lại mọi kim loại. - Tác dụng sinh lý mạnh, hủy diệt tế bào, diệt khuẩn Có bản chất là Trong các phản - Mang đầy đủ tính chất của tia - Dùng phá vỡ cấu sóng điện từ có ứng hạt nhân, các X nhưng năng lượng, khả năng trúc hạt nhân Tia  bước sóng cực chất phóng xạ đâm xuyên và huy diệt của tia  - Chữa ung thư sâu ngắn, ngắn hơn cực lớn và rất nguy hiểm cho cơ bước sóng của thể sống
tia X ( 10 -11 m) THANG SÓNG ĐIỆN TỪ. CHUYÊN ĐỀ 06: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Hertz về hiện tượng quang điện. * Hiện tượng: Gắn tấm kẽm tích điện âm vào một tĩnh điện kế, kim của tĩnh điện kế lệch đi một góc. Sau đó chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm, quan sát thấy góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi sau đó lại tăng (cụp vào rồi xòe ra). Nếu thay tấm kẽm bằng kim loại khác ta thấy hiện tượng tương tự xảy ra. Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). * Giải thích: Khi chiếu ánh sáng tử ngoại vào bề mặt tấm kẽm tích điện âm, các electron trong tấm kẽm hấp thụ năng lượng photon tử ngoại và có động năng lớn hơn thắng được lực liên kết giữa các e với các nguyên tử kẽm và bật ra ngoài làm cho điện tích âm giảm dần (kim tĩnh điện kế cụp lại). Vẫn tiếp tục chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm thì đến lượt các electron hóa trị của nguyên tử kẽm (e lớp ngoài cùng) tiếp tục bị bật ra và làm tấm kẽm thiếu e nên bắt đầu tích điện tích dương (kim tĩnh điện kế lại xòe ra). Điện tích dương của tấm kẽm chỉ tăng đến một giá trị xác định rồi không tăng thêm vì khi đó điện tích dương đủ lớn để ngăn cản các electron không bật ra thêm (số e bật ra bằng số e bị hút về, đây gọi là trạng thái cân bằng động). 2. Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắnhơn hay bằng giới hạn quang điện λ0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện (  0). Giới hạn quang điện (λ0) của mỗi kim loại là đặc trưng riêng của kim loại đó. 3. Thuyết lượng tử ánh sáng. Giả thuyết lượng tử năng lượng của Max-plank: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó ƒ là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ ra, còn h là một hằng số. Lượng tử năng lượng  = hƒ trong đó (h = 6,625.10-34Js). Nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein: a. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng h.f. c. Cường độ chùm sáng tỷ lệ với số photon trong chùm (cường độ sáng càng lớn số photon càng nhiều và ngược lại) d. Phôtôn là hạt vật chất rất đặc biệt, nó không có kích thước, không có khối lượng nghỉ (m0 = 0), không mang điện tích nhưng nó có năng lượng (tỷ lệ với tần số  = hƒ ) có khối lượng tương đối tính m = /c 2 và có động lượng p (với p = m.c = h/), và nó chỉ tồn tại khi chuyển động với vận tốc ánh sáng (không có photon đứng yên). Electron chỉ hấp thụ hay hay bức xạ 1 photon trong 1 lần và khi đã hấp thụ thì sẽ hấp thụ toàn bộ năng lượng của photon (không có sự hấp thụ nửa vời). Nếu không bị hấp thụ bởi môi trường thì đặc tính của photon (năng lượng, vận tốc, tần số) không thay đổi tức là không phụ thuộc vào khoảng cách mà nó lan truyền. 4. Ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt: Các hiện tượng quang học chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng như giao thoa sóng; khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ cũng có nhiều hiện tượng quang học khác chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt như hiện tượng quang điện, phát quang, quang dẫn, quang hóa, đâm xuyên Điều đó cho thấy ánhsáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. 5. Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectrôn liên kết để chúng trở thành các êlectrôn dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong. Hiện tượng quangđiện trong cũng là sự giải phóng e (giống quang điện ngoài) nhưng cần ít năng lượng hơn từ đó ta  0 trong > λ0 ngoài và f0 trong < f0 ngoài. (λ0 và f0 là các giá trị giới hạn xảy ra hiện tượng quang điện). 6. Quang điện trở, pin quang điện: Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn (chất bán dẫn, chất khí ). Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm (106 ) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng. Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn. II) Công thức vận dụng: 1. Lượng tử ánh sáng:  = h.ƒ = * : Lượng tử ánh sáng hay năng lượng 1 photon (jun). * f: tần số của bức xạ (Hz). * : bước sóng của bức xạ chiếu tới (m). * c = 3.108 m/s: vận tốc ánh sáng trong chân không.
* h = 6.625.10-34 (J.s): hằng số Max Planck; 1eV = 1,6.10-19J; 1MeV = 106eV = 1,6.10-13J h.c 1 2. Hệ thức Einstein:  h. f p.c A m.v 2 A e.U A eV  2 0 h h * A: Công thoát của electron ra khỏi bề mặt kim loại. * v0max: Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron các electron quang điện có vận tốc v v0max * Uh: Hiệu điện thế hãm. -19 -31 * e: Là điện tích nguyên tố (điện tích electron), e = 1,6.10 (C); me = 9,1.10 kg * Vh: Điện thế hãm cực đại của vật cô lập tích điện: * p: Là động lượng của hạt photon, p = h/ 3. Giới hạn quang điện: 0 = 4. Công suất của nguồn sáng: P = n. n = với n: số phôtôn ứng với bức xạ  phát ra 1s 5. Cường độ dòng điện bão hoà: Ibh = ne.|e| ne = Với ne: số electron bức ra trong 1s n I . I .h. f I .h.c 6. Hiệu suất lượng tử: H e H bh bh bh n P.e P.e P. e 1 7. Hiệu điện thế hãm: e.U mv 2 h 2 0max NGUYÊN TỬ HIĐRÔ. c Em En E 1 1 * Tần số bức xạ hấp thụ hay phát xạ: ƒ = 0  h h m2 n2 2 -11 * Bán kính quỹ đạo dừng mức n: rn = n .r0 (r0 = 5,3.10 m là bán kính Bo) * Số bức xạ tối đa mà nguyên tử Hidro có thể phát ra khi từ mức năng lượng En chuyển về các mức năng lượng thấp hơn là: N = 13,6(eV ) -19 * En = Mức năng lượng ở trạng thái n (với n = 1,2,3, ) và 1eV = 1,6.10 (J) n2 SỰ PHÁT QUANG Tóm tắt lý thuyết 1. Quang phát quang là: Hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này ( kt bước sóng kích thích) để rồi phát ra ánh sáng có bước sóng khác thuộc vùng khả kiến ( phát bước sóng phát ra) được gọi là sự phát quang. VD: Chất bột bên trong đèn ống; lớp sơn ở cọc tiêu đèn đường; áo của công an hay công nhân vệ sinh đường sử dụng khi trời tối; dung dịch fluorexêin khi bị chiếu tia tử ngoại; công tắc điện, các vùng chứng thật trên tiền giấy .là hiện tượng quang phát quang. 2. Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó và phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó được gọi chung là sự phát quang. VD: Hóa phát quang (đom đóm, nấm sáng, san hô sáng ), điện phát quang (đèn LEP), Catot phát quang (màn hình máy tính, tivi ) 3. Sự phát quang có khác biệt với các hiện tượng phát ánh sáng khác, hai đặc điểm quan trọng: Một là, mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho chất. Hai là, sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẳn. 4. Phân biệt sự huỳnh quang và lân quang: * giống nhau: Đều là sự phát quang. * khác nhau: Sự huỳnh quang Sự lân quang - Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang - Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích. Nó thường xảy cònkéo dài từ vài phần giây, đến hàng giờ (tuỳ theo ra với chất lỏng và chất khí. chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra - Thời gian pht quang nhỏ hơn 10-8s. với các chất rắn. - Thời gian phát quang lớn hơn 10-6s - Các loại sơn biển báo giao thông có thời gian sáng kéo dài vài phần mười giây nên là những chất lân quang 5. Giải thích đặc điểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tự ánh sáng Khi phân tử fluôrexêin, hấp thụ một phôtôn tia tử ngoại có năng lượng hƒ thì nó chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nó va chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được. Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ phôtôn có năng lượng hf phát
nhỏ hơn: h.fkích thích > h.fphát hay > phát > kích thích. Như vậy, phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ ánh sáng, năng lượng photon bị hấp thụ là:  = - = hfkt - hfphát SƠ LƯỢC VỀ LASER * Sơ lược về laze: Hoạt động dựa trên nguyên tắc khuếch đại ánh sáng nhờ vào hiện tượng phát xạ cảm ứng. Sự khuếch đại càng được nhân lên, nếu ta làm cho các phôtôn kết hợp đi lại nhiều lần trong môi trường, bằng cách bố trí hai gương song song ở hai đầu, trong đó có một gương là nửa trong suốt, hình thành hộp cộng hưởng, tạo ra chùm phôtôn rất mạnh cùng pha. Sau khi phản xạ một số lần lên hai gương, phần lớn phôtôn sẽ đi qua gương nửa trong suốt và tạo thành tia laze. Đó là nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát tia laze * Một số đặc điểm của tia laze Tia laze là ánh sáng kết hợp; Tia laze rất đơn sắc; Chùm tia laze rất song song; Chùm tia laze có năng lượng có thể nhỏ nhưng do thời gian mỗi xung và diện tích tập trung rất nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) rất lớn I = P/S * Ứng dụng của laze: Trong Y học lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laze như một con dao mổ trong các phẫu thuật, Trong thông tin liên lạc, vô tuyến; Trong công nghiệp dùng trong các việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compozit, * Độ dài xung laze S: Là quãng đường mà tia laze truyền đi trong thời gian ( t) 1 xung S = c. t (c = 3.108m/s) CHUYÊN ĐỀ 07: VẬT LÝ HẠT NHÂN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử -Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt nuclôn. Có 2 loại nuclôn : -19 -27 Prôtôn , kí hiệu p , mang điện tích dương +1,6.10 C ; mp = 1,672.10 kg -27 nơ tron, kí hiệu n , không mang điện tích ; mn = 1,674.10 kg Nếu 1 nguyên tố X có số thứ tự Z trong bảng tuần hoàn Menđêlêép thì hạt nhân nó chứa Z proton và N nơtron. A Kí hiệu : Z X Với : Z gọi là nguyên tử số A = Z + N gọi là số khối hay số nuclon. -Kích thước hạt nhân: hạt nhân nguyên tử xem như hình cầu có bán kính phụ thuộc vào số khối A theo công thức: 1 / 3 -15 R = R0 .A trong đó: R0 = 1,2.10 m -Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A khác nhau. Ví dụ: 1 2 2 3 3 Hidrô có ba đồng vị 1 H ; 1 H ( 1 D) ; 1 H ( 1T ) + đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại này . + đồng vị phóng xạ ( không bền) : có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo . -Đơn vị khối lượng nguyên tử: kí hiệu là u ; 1u = 1,66055.10-27kg. Khối lượng 1 nuclôn xấp xỉ bằng 1u.1(u) = k.luongnguyentu12C 6 = 1,66055.10-27(kg) 12 MeV MeV Người ta còn dùng làm đơn vị đo khối lượng.Ta có 1(u) = 931,5 = 1,66055.10-27(kg) 2 2 c c -Khối lượng và năng lượng: Hệ thức năng lượng Anh-xtanh: E = m.c2. Theo Anhxtanh, một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ m tăng lên thành m với m 0 . Trong đó m0 gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động. v2 1 c2 MeV MeV Khối lượng của hạt nhân còn được đo bằng đơn vị : ; 1u = 931 c2 c2 MeV 1(u) = 931,5( )= 1,66055.10-27(kg) c2 Một số hạt thường gặp
Tên gọi Kí hiệu Công thức Chi chú Prôtôn p 1 Hy-đrô nhẹ 1 p Đơteri D 2 Hy-đrô nặng 1 H Tri ti T 3 Hy-đrô siêu nặng 1 H Anpha 4 Hạt nhân Hê li 2 He Bêta trừ 0 Electron  1 e Bêta cộng 0 Poozitrôn(Phản hạt của electron)  1 e Nơtrôn n 1 Không mang điện 0 n Nơtrinô  0 0  Không mang điện; m0 0 ; v c - Lực hạt nhân : Lực hạt nhân là lực hút rất mạnh giữa các nuclôn trong một hạt nhân. Đặc điểm của lực hạt nhân : chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các nuclôn 10-15(m) không phụ thuộc vào điện tích,không phải là lực hấp dẫn 2. Năng lượng liên kết của hạt nhân : A Độ hụt khối của hạt nhân Z X : Khối lượng hạt nhân mhn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn là m0 tạo thành hạt nhân đó một lượng m . Khối lượng của hạt Khối lượng của Z Khối lượng của N=(A-Z) Tổng khối lượng của các nuclon nhân X proton notron Z.m m Z.m (A Z).m mX p A Z .mn 0 p n Độ hụt khối m m0 mX Z.mp (A Z).mn mX Năng lượng liên kết hạt nhân : Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng tỏa ra khi tổng hợp các nuclôn riêng lẻ thành một hạt nhân(hay năng lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng.rẽ 2 2 . WLK m.c Z.mp (A Z).mn mX .c Năng lượng liên kết riêng: là năng lượng liên kết tính bình quân cho 1 nuclôn có trong hạt nhân. 2 W Z.mp (A Z).mn mX .c lk A A + Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững. + Các hạt có số khối trung bình từ 50 đến 95 3. Phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân : là quá trình biến đổi hạt nhân, được phân làm hai loại. Phản ứng hạt nhân tự phát : quá trình tự phân rã của hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác(sự phóng xạ) A A A1 C A2 D Z Z1 Z2 Trong đó: A là hạt nhân mẹ; C là hạt nhân con; D là tia phóng xạ Phản ứng hạt nhân kích thích : quá trình các hạt nhân tương tác với nhau để tạo ra các hạt nhân khác A1 A A2 B A3 C A4 D Z1 Z2 Z3 Z4 Trong đó: A;B là hai hạt nhân tương tác; C; D là hai hạt nhân tạo thành Chú ý: 1 1 1 A; B;C;D có thể là các hạt sơ cấp. Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhânPrôtôn (1 p 1 H ) ; Nơtrôn (0 n ) ; 4 4 0 0 Heli (2 He 2 ) ; Electrôn ( 1e ) ; Pôzitrôn ( 1e ) Tổng số hạt nhân trước và sau phản ứng có thể nhiều hoặc ít hơn 2. - Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 A2 A3 A4 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Z1 Z2 Z3 Z4 Định luật bảo toàn động lượng:  Pt  Ps Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần W W Toµn phÇn Tríc Toµn phÇn Sau CHÚ Ý: Phản ứng hạt nhân không bảo toàn khối lượng,không bảo toàn số hạt nơtron. Năng lượng toàn phần của một hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ E và năng lượng thông thường ( động năng W ñ) 1 W E W m c2 mv2 ToaønPhaàn ñ 2 - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết tường minh cho phản ứng hạt nhân như sau: W W m .c2 m .c2 W W m .c2 m .c2 ñA ñB A B ñC ñD C D 2 - Liên hệ giữa động lượng và động năng P2 2mW hay W P ñ ñ 2m Năng lượng của một phản ứng hạt nhân : 2 2 2 WPh¶ n øng mtríc msau .c M0 M .c mA mB mC mD c Nếu : WP¦ 0 :Phản ứng tỏa năng lượng; WP¦ 0 :Phản ứng thu năng lượng. CHÚ Ý: Trong trường hợp m (kg); WP¦ (J) : 2 2 WP.¦ M0 M .c M M0 .c (J) Trong trường hợp m (u) ; WP¦ (MeV) : WP.¦ M0 M .931,5MeV M M0 .931,5MeV Nếu M0 > M: WP¦ 0 : phản ứng tỏa năng lượng Nếu M0 < M : WP¦ 0 : phản ứng thu năng lượng PHÓNG XẠ: Khái niệm: là loại phản ứng hạt nhân tự phát hay là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phóng ra các bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Quá trình phân rã phóng xạ chính là quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. CHÚ Ý: + Tia phóng xạ không nhìn thấy nhưng có những tác dụng lý hoá như ion hoá môi trường, làm đen kính ảnh, gây ra các phản ứng hoá học. + Quy ước gọi hạt nhân ban đầu là hạt nhân mẹ, hạt nhân hình thành sau là hạt nhân con. + Hiện tượng phóng xạ hoàn toàn do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra.không hề phụ thuộc vào các yếu tố lý hoá bên ngoài (nguyên tử phóng xạ nằm trong các hợp chất khác nhau có nhiệt độ, áp suất khác nhau đều xảy ra phóng xạ như nhau đối với cùng loại). Phương trình phóng xạ: A1 X A2Y A3 Z Z1 Z2 Z3 Trong đó: + A1 X là hạt nhân mẹ ; + A2Y là hạt nhân con ; + A3 Z là tia phóng xạ Z1 Z2 Z3 Các loại phóng xạ: A 4 A 4 Phóng xạ : Z X 2 He Z 2Y Tia : 4 - Bản chất của tia : Tia là dòng hạt nhân 2 He ,mang + 2 đơn vi điện tích(+2e) - Đặc điểm của tia : Tốc độ chậm (cỡ 20000Km/s),đi không xa (vài cm trong không khí hoặc vài m trong chất rắn); bị lệch trong điện từ trường A 0 A Phóng xạ  : Z X 1e Z 1Y
Tia  : -Bản chất của tia  : Tia  là dòng hạt electron, mang – 1 đơn vi điện tích(-1e) -Đặc điểm của tia  : Tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, đi xa hơn tia (vài m trong không khí,vài mm trong kim loại) A 0 A Phóng xạ  : Z X 1e Z 1Y Tia  : - Bản chất của tia  : Tia  là dòng hạt pozitron, mang + 1đ.v.đ.tích.(pozitron là phản hạt của electron) - Đặc điểm của tia  : Giống như tia  . Phóng xạ  : Phóng xạ  thường đi kèm theo với các phóng xạ ,  ,  .Phóng xạ  có được do quá trình hạt nhân chuyển mức năng lượng từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản.Riêng phóng xạ  không làm biến đổi hạt nhân. Tia  : - Bản chất của tia  : là một bức xạ điện từ , X . - Đặc điểm của tia  :Tốc độ ánh sáng, đâm xuyên rất mạnh(mạnh hơn tia X rất nhiều)