Ôn thi tổt nghiệp Vật Lý 12 chương 5, 6, 7

Chương VI: SÓNG ÁNH SÁNG A. Tóm tắt lý thuyết: I. Hiện tượng tán sắc ánh sáng: - Là hiện tượng ánh sáng trắng qua lăng kính vừa bị lệch về đáy, vừa bị tách ra thành dải nhiều màu. - Dải nhiều màu gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính. - Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. - Chiết suất của cùng một môi trường trong suốt với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. ntím>….>nđỏ II. Hiện tương giao thoa ánh sáng: - Giao thoa ánh sáng trắng là bằng chứng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. - Lần lượt gọi d1, d2 lần lượt là khoảng cách từ nguồn F1, F2 đến điểm M trên màn quan sát, a là khoảng cách giữa hai khe F1và F2, D là khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát, x là tọa độ của điểm M. Ta có: Nếu M là vân sáng: + k = 0 là vân sáng trung tâm. Vị trí vân trung tâm không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. + k = là vân sáng bậc 1… Nếu M là vân tối: - Khoảng vân: Là khoảng cách giữa 2 vân sáng hoặc 2 vân tối liên tiếp: . - Đo bước sóng ánh sáng: Đo D, a và i ta tính được , III. Các dạng bài tập thường gặp: 1. Xác định bước sóng ánh sáng trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng. 2. Xác định tính chất của vân giao thoa ( sáng, tối) và tìm bậc giao thoa ứng với điểm M đã cho. 3. Tìm số vân sáng và vân tối trong miên giao thoa L. 4. Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai ánh sáng đơn sắc đồng thới. Tìm vị trí trên màn mà ở đó có hai vân sáng thuộc của hai ánh sáng đơn sắc trùng nhau. IV. Quang phổ: Quang phổ Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm Ứng dụng Liên tục Gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liền nhau một cách lên tục. Các chất rắn, chất lỏng, chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ liên tục. - Không phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng, mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. - Nhiệt độ của vật càng cao, miền phát sáng càng lan dần về phía ánh sáng có bước sóng ngắn. - Đo nhiệt độ của các vật phát sáng và các vật ở rất xa. Vạch phát xạ Gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối. Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích (đốt nóng hay phóng điện qua.) Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch, vị trí, màu sắc và cường độ sáng. Xác định thành phần cấu tạo của các nguyên tố có trong hợp chất. Vạch hấp thụ Là hệ thống các vạch tối riêng rẽ nằm trên một nên quang phổ liên tục. -Chiếu ánh sáng trắng qua đám khí hay hơi nóng sáng ở áp suất thấp. - Nhiệt độ đám hơi phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng. Chiếu ánh sáng trắng qua đám hơi nung nóng thu được vạch tối trên nền quang phổ liên tục. - Tắt nguồn sáng, có những vạch màu nằm trên nền tối trùng với các vạch tối ở trên. -Ở nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc ấy. V. Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X: Nội dung Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X Định nghĩa - Bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ. - Bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím. - Sóng điện từ có bước sóng ngắn từ 10 -12 – 10 -8 m. Nguồn phát Mọi vật nung nóng đều phát ra tia hồng ngoại. Các vật có nhiệt độ trên 20000C. Ống catốt có nắp thêm đối âm cực. Tính chất, tác dụng - Tác dụng nổi bật là tác dụng nhiệt. - Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại. - Có thể biến điệu sóng điện từ cao tần. - Có thể gây ra hiện tượng quang điện cho một số chất bán dẫn. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm iôn hóa chất khí. - Kích thích phát quang nhiều chất. - Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh, nhưng có thể truyền qua được thạch anh. - Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế bào, diệt khuẩn, nấm mốc… - Có thể gây ra hiện tượng quang điện. - Có khả năng đâm xuyên mạnh. (Tính chất đáng chú ý nhất.) - Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm iôn hóa không khí. - Có tác dụng làm phát quang nhiều chẩt. - Có tác dụng gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết kim loại. - Có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn… Ứng dụng - Sấy khô, sưởi ấm. - Sử dụng trong bộ điều khiển từ xa. - Chụp ảnh hồng ngoại. - Trong quân sự ứng dụng làm ống nhòm hồng ngoại, quay phim ban đêm… - Khử trùng, diệt khuẩn. - Chữa bệnh còi xương. - Tìm vết nứt trên bề mặt kim loại. - Y học: Chụp chiếu điện, chữa ung thư. - Công nghiệp: dò tìm khuyết tật trong sản phẩm đúc. - Khoa học: nghiên cứu cấu trúc tinh thể. - Giao thông: kiểm tra hành lí của hành khách. B. Các dạng toán thường gặp: Dạng 1: Xác định bước sóng ánh sáng trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng và khoảng vân giao thoa. Dạng 2: Tìm số vân sáng và vân tối trong một miền giao thoa. Dạng 3: Xác định vị trí vân sáng bậc m và vân tối thứ n hoặc xác định xem vị trí x là vân sáng hay vân tối? LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. A. Tóm tắt lý thuyết: I. Hiện tượng quang điện ngoài: 1. Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài. Các êlectron bị bật ra gọi là các êlectron quang điện. 2. Định luật quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng , gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó. . 3. Thuyết lượng tử ánh sáng: a. Giả thuyết lượng tử: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử (phân tử) hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng. Kí hiệu là : ( f là tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ; h = 6,625.10 -34J.s gọi là hằng số Plăng). b. Thuyết lượng tử ánh sáng (Thuyết phôtôn): - Chùm sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định . Cường độ chùm sáng tỉ lệ với sô phôtôn trong 1s. - Nguyên tử, phân tử, êlectron…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. - Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c =3.10 8 m/s trong chân không. 4. Giới hạn quang điện: (A là công thoát). II. Hiện tượng quang điện trong: 1. Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp. 2. Hiện tượng quang dẫn: hiện tượng giảm điện trở suất tức tăng độ dẫn điện của bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. III. Mẫu nguyên tử Bohr: 1. Tiên đề của Bohr: * Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En gọi là trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng. * Tiên đề về bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử: + Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu: En - Em. En – Em =h.f. + Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng En – Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn. 2. Hệ quả: Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng, tỉ lệ với bình phương số nguyên liên tiếp rn = n2r0 với r0 = 5,3.10 -11m: bán kínhBohr. Bán kính: r0 ; 4r0 ; 9r0 ; 16r0; 25r0; 36r0….. Tên quỹ đạo: K ; L ; M ; N ; O ; P …… IV. Sự phát quang: - Sự phát quang là hiện tượng một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó thì có khả năng phát ra những bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. * Đặc điểm của sự phát quang: + Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. + Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian gọi là thời gian phát quang rồi mới tắt hẳn. * Định nghĩa về hiện tượng phát quang: Hiện tượng phát quang là hiện tượng một số chất có khả năng hăp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng này để phát ra ánh sáng kích thích có bước sóng khác. * Có hai loại phát quang: + Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn dưới 10 -8s. Do các chất lỏng hoặc khí phát ra khi nhận được ánh sáng kích thích thích hợp. + Lân quang: là sự phát quang có thời gian phát quang dài khoảng 10 -8s trở lên. Do các chất rắn khi nhận được ánh sáng kích thích thích hợp. * Đặc điểm huỳnh quang là bước sóng của ánh sáng huỳnh quang luôn lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích . B. Các dạng bài tập thường gặp: Dạng 1: Xác định công thoát A ( hoặc giới hạn quang điện ) Dạng 2: Xác định động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện. Dạng 3: Xác định số phôtôn có trong một chùm sáng khi biết năng lượng (hoặc công suất bức xạ) và bước sóng của chùm sáng. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ A. Kiến thức cân nhớ: I. Cấu tạp của hạt nhân nguyên tử. Độ hụt khối: 1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn. Có hai loại nuclôn: - Prôtôn (p), khối lượng 1,67262.10 -27kg, mang điện tích nguyên tố dương +e (e = 1,6.10 -19C). - Nơtrôn (n), khối lượng 1,67493.10 -27 kg, không mang điện. - Ký hiệu của hạt nhân nguyên tử là: trong đó: + Z là nguyên tử số hay số prôtôn trong hạt nhân. + A là số khối bằng tổng số proton (Z) và số nơtron (N): A = Z + N. 2. Đồng vị: Là những nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng có số nơtron N khác nhau. VD: 3. Đơn vị khối lượng nguyên tử: - Đơn vị khối lượng trong vật lí hạt nhân là khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. 1u = 1,66055.10 -27kg. - Khối lượng còn có thể là đơn vị của năng lượng chia cho c2, cụ thể: eV/c2 hoặc MeV/c2. 1u = 931,5 MeV/c2. 4. Năng lượng liên kết: a. Lực hạt nhân: là lực tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân. b. Độ hụt khối. Năng lượng liên kết: Hạt nhân có khối lượng m. - Độ hụt khối - Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng liên kết giữa các nuclôn trong hạt nhân: . - Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn: , đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. - Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. II.Sự phóng xạ: 1. Hiện tượng phóng xạ: Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ. 2. Các tia phóng xạ: a. Phóng xạ anpha (α): + Tia α chính là hạt nhân nguyên tử . + Phóng ra từ hạt nhân với tốc độ 2.107m/s, iôn hóa môi trường mạnh, tầm bay xa ngắn. b. Phóng xạ bêta (): phóng ra với tốc độ lớn gần bằng vận tốc ánh sáng, có khả năng iôn hóa môi trường nhưng yếu hơn tia , tầm bay xa dài hơn. Có hai loại tia bêta: + Tia bêta trừ đó chính là các êlectron, kí hiệu hay . + Tia bêta cộng: đó chính là pôzitron hay electron dương, kí hiệu: hay . c. Phóng xạ gamma () là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao. 3. Định luật phóng xạ: - Gọi m0 và N0 lần lượt là khối lượng và số nguyên tử ban đầu của chất phóng xạ. hay . - là hằng số phóng xạ, đặc trưng cho từng loại phóng xạ: , trong đó T gọi là chu kì bán rã. III. Phản ứng hạt nhân: 1. Định nghĩa: Quá trình tương tác giữa các hạt nhân với nhau để tạo thành hạt nhân khác. Có hai loại phản ứng hạt nhân: - Phản ứng hạt nhân tự phát: Quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác.( Quá trình phóng xạ). - Phản ứng hạt nhân kích thích: Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. 2. Các định luật bảo toàn trong phản ứn hạt nhân: Xét phản ứng hạt nhân: . - Định luật bảo toàn số nuclon (số khối): A1 + A2 A3 + A4. - Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 Z3 + Z4 - Định luật bảo toàn động lượng. - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. 3. Năng lượng phản ứng hạt nhân: * Nếu mtrước > msau thì phản ứng toả năng lượng, năng lượng được tính bởi: Wtỏa = W = (mtrước - msau)c2. - Có hai phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng: + Phản ứng nhiệt hạch: là quá trình hai hạt nhân rất nhẹ (A<10) kết hợp lại với nhau thành hạt nhân nặng hơn. + Phản ứng phân hạch: là quá trình một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. * Nếu mtrước < msau thì W< 0 nghĩa là phản ứng hạt nhân thu năng lượng. B. Các dạng toán thường gặp: Dạng 1: Xác định hạt tạo thành trong phản ứng hạt nhân. Dạng 2: Xác định năng lượng tỏa ra hay thu vào trong một phản ứng hạt nhân. Dạng 3: Xác định độ hụt khối, năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng.