Tài Liệu Ôn Tập Vật Lý 12

PHẦN I: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CHƯƠNGI: DAO DỘNG CƠ HỌC 1. Dao động điều hòa: a. Các phương trình cần nhớ: Vi phân: . Li độ: => Vận tốc: v = => Gia tốc: a= v’= => Công thức độc lập: Công thức liên hệ giữa tần số góc () với tần số (f) và chu kỳ (T): b. Năng lượng dao động: * Động năng: Eđ = + Khi qua vị trí cân băng: Eđ = Eđmax=E (Cơ năng) + Khi qua vị trí biên: Eđ = Eđmin = 0 * Thế năng: Et = + Khi qua vị trí cân băng: Et = Etmin =0 + Khi qua vị trí biên: Et = Etmax = E (Cơ năng). Cơ năng: E= Eđ + Et= Eđmax= Etmax=== const. 2. Con lắc lo xo: * Lực đàn hồi: F= kx * Các phương trình: Vi phân: . Li độ: => Vận tốc: v = => Gia tốc: a= v’= => Công thức độc lập: Công thức liên hệ giữa tần số góc () với tần số (f) và chu kỳ (T): ; ; * Hệ lo xo mắc song song: + Chu kỳ: Và + Đặc biệt: Nếu các lo xo có độ cứng k1= k2 =… = kn Thì k// = nkn * Hệ lo xo mắc nối tiếp: + Chu kỳ: Và + Đặc biệt: Nếu các lo xo có độ cứng k1= k2 =… = kn Thì 3. Con lắc đơn (con lắc toán học) a. Phương trình dao động điều hòa: khi biên độ góc ; ; ; Trong đó: + s: là li độ. + smax: là biên độ + : là li độ góc. + : là biên độ góc. Công thức liên hệ giữa tần số góc () với tần số (f) và chu kỳ (T): ; ; b. Vận tốc của con lắc đơn: * Trường hợp tổng quát: Biên độ góc bất kỳ. + Khi qua li độ góc bất kỳ: + Khi qua vị trí cân bằng: + Khi đi qua vị trí biên: => vbiên= 0. * Trường hợp đặc biệt: Biên độ góc ta có thể dùng thêm công thức: => c. Lực căng của dây treo con lắc. * Trường hợp tổng quát: Biên độ góc bất kỳ. + Khi qua li độ góc bất kỳ: + Khi qua vị trí cân bằng: + Khi đi qua vị trí biên: * Trường hợp đặc biệt: Biên độ góc ta có thể dùng thêm công thức: => => d. Năng lượng dao động: * Động năng: Eđ = * Thế năng: Et = *Cơ năng: E= Eđ + Et= Với h =l(1-cos) + Trường hợp đặc biệt: Biên độ góc ta có thể dùng thêm công thức: => 4. Tổng hợp dao động: - Giả sử vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số: - Dao động tổng hợp là: Với * Các trường hợp đặc biệt: * Nếu hai dao động thành phần cùng biên độ: * Nếu hai dao động thành phần cùng pha: thì: ; () * Nếu hai dao động thành phần ngược pha: thì: ; nếu ; nếu A M d CHƯƠNG II: SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC 1. Sóng cơ học: a. Phương trình sóng: Giả sử sóng truyền từ A đền M như hình vẽ: Nếu sóng tại A có biểu thức: Thì sóng tại M có biểu thức: b. Công thức: ; (là: bước sóng, v vận tốc truyền sóng, f tần số sóng, T chu kỳ sóng) c. Năng lượng sóng: Wsóng= EDao động Nếu sóng truyền trên một mặt phẳng (sóng phẳng) Nếu sóng truyền trong không gian (sóng cầu) d. Độ lệch pha giữa 2 điểm cách nhau một đoạn d trong môi trường truyền sóng: B d2 A M d1 l - Cùng pha: - Ngược pha: (với nN) e. Giao thoa sóng: - Giả sử sóng từ hai nguồn kết hợp A và B cùng là: truyền tới điểm M. - Thì sóng tại M do A và B gây ra là: Theo kết quả của bài tổng hợp: Độ lệch pha của hai dao động tại M: + Độ lệch pha: : tại những điểm này hai dao động cùng pha, biên độ giao động tổng hợp cực đại. + Độ lệch pha: : tại những điểm này hai dao động ngược pha, biên độ giao động tổng hợp cực tiểu. CHƯƠNG III: DAO ĐỘNG ĐIỆN – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Hiệu điện thế dao động điều hòa – Dòng điện xoay chiều: Biểu thức từ thông: F = NBS coswt = Fo coswt Với: Fo = NBS từ thông cực đại. Biểu thức suất điện động: e = - = - F' = wNBS sinwt = Eo sinwt. Với wNBS là suất điện động cực đại. Biểu thức hiệu điện thế tức thời: u = Uo sinwt. Biểu thức dòng điện tức thời: i = Io sin (wt + ji). Với ji là độ lệch pha giữa i à u, nó phụ thuộc vào tính chất của mạch điện. Cường độ hiệu dụng: I = Hiệu điện thế hiệu dụng: U = Suất điện động hiệu dụng: E =. Nhiệt lượng : Q = Rt = Rt =RI2t 2. Định luật Ohm: a. Định luật Ohm đối với từng loại đoạn mạch: Mạch chỉ có R: Io = => I = Giản đồ véc tơ: Mạch chỉ có L: I = (Với: ZL = wL) Mạch chỉ có C: I = (Với ZC =) b. Mối quan hệ pha giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện trong từng loại đoạn mạch: + Nếu mạch chỉ có R: + Nếu mạch chỉ có L: + Nếu mạch chỉ có C: ** Trường hợp mạch RLC nối tiếp: Giaû söû cöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch laø : i = Io sinwt Thì hieäu ñieän theá giöõa 2 ñaàu moãi phaàn maïch laø : uR = UOR sinwt ; vôùi UOR = Io R uL = UOL sin(wt +); vôùi UOL = Io wL = Io.ZL uC = UOC sin(wt - ); vôùi UOC = Io = Io.ZC Hieäu ñieän theá giöõa 2 ñaàu ñoaïn maïch R, L, C laø : u = uR + uL + uC = Uo sin(wt + j). * Xaùc ñònh Uo, j nhôø giaûn ñoà veùc tô : Uo = = Io Uo = Io chia cả 2 vế cho ta có: U = I= IZ c. Định luật Ohm cho đoạn mạch RLC nối tiếp: I = (Với Z = ) tgj = + Nếu : Mạch có tính cảm kháng : u sớm pha hơn i. + Nếu : Mạch có tính dung kháng : u trễ pha hơn i. + Nếu : Mạch cộng hưởng điện : u cùng pha hơn i. Khi đó: . d. Biểu thức của hiệu điện thế u và cường độ dòng điện i: + Nếu đã biết biểu thức u: thì + Nếu đã biết biểu thức i: thì e. Điều kiện để một đại lượng điện đạt giá trị cực đại: - Nếu R, U không đổi. Thay đổi L hoặc C, hoặc , hoặc f để I = Imax => Khi (cộng hưởng điện). - Nếu R, U không đổi. Thay đổi C để UC= UCmax Và . - Nếu R, U không đổi. Thay đổi L để UL= ULmax Và 3. Công suất của dòng điện xoay chiều: a. Công thức: - Mạch RLC nối tiếp: P=UIcos= RI2. Trong đó: U=ZI; - Hệ số công suất: P = U.I.cosj = I2.R = Hệ số công suất càng lớn thì hao phí điện của mạch càng nhỏ. b. Điều kiện để công suất của mạch đạt giá trị cức đại: - Nếu R, U không đổi. Thay đổi L hoặc C, hoặc , hoặc f để P = Pmax => Khi cộng hưởng điện =>cos=1. - Nếu L, C, , U không đổi. Thay đổi R để P = Pmax => Khi (Theo bất đẳng thức Côsi) . 4. Sản xuất và truyền tải điện: a. Máy phát điện xoay chiều 1 pha: Hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ. - Tần số dòng điện xoay chiều: (trong đó: n: số vòng Roto quay trong 1 phút; p: số cặp cực). b. Dòng điện xoay chiều 3 pha: - Biểu thức: i1 = Io sinwt ; i2 = Io sin(wt -) ; i3 = Io sin(wt + ) - Cách mắc điện xoay chiều 3 pha: + Hình sao: và Id = Ip Không đòi hỏi tải tiêu thụ mạch ngoài thật đối xứng. + Tam giác: Ud=Up và . - Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : Máy tăng thế - Nếu N2 U2 < U1 : Máy hạ thế c. Máy biến thế: - Hiệu điện thế: = = k - Cường độ dòng điện: Nếu bỏ qua hao phí năng lượng trong máy biến thế: P1 = P2 => U1I1 = U2I2 => = . - Sự biến đổi hiệu điện thế cường độ dòng điện trong máy biến thế: Công suất hao phí trên đường dây tải điện: DP = RI2 = R()2 = P2. CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ – SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Dao động điện từ: + Chu kỳ: + Tần số: Sự biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong mạch dao động. q = Qo sin(wt + j). i = q' = wQocos(wt + j) = Iocos(wt + j) = Iosin(wt + j + ) 2. Năng lượng của mạch dao động điện từ: + Năng lượng điện trường (Tập trung ở tụ điện C) ở thời điểm t. Wđ = qu = = sin2(wt + j). + Năng lượng từ trường (Tập trung ở cuộn cảm L) ở thời điểm t: Wt = Li2 = Lw2 Qo2 cos2(wt + j) = cos2(wt + j). + Năng lượng dao động của mạch (năng lượng điện từ): W = Wđ + Wt = sin2(wt + j) + cos2(wt + j) = = Const. 3. Soùng ñieän töø vaø thoâng tin voâ tuyeán. + Soùng ñieän töø duøng trong thoâng tin voâ tuyeán coù taàn soá töø haøng ngaøn hec trôû leân, goïi laø soùng voâ tuyeán. + Caùc soùng voâ tuyeán ñöôïc phaân loaïi nhö sau : LOAÏI SOÙNG TAÀN SOÁ BÖÔÙC SOÙNG Sóng dài và cực dài 3-300kHz 100 - 1 km Soùng trung 0,3-3MHz 1000 - 100 m Soùng ngaén 3-30MHz 100 - 10 m Soùng cöïc ngaén 30-30000MHz 10 - 0,01 m PHẦN II: QUANG HỌC CHƯƠNG V: SỰ PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Định luật phản xạ ánh sáng: - Tia phản xạ nằm trong mặt phảng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Vật thật, ảnh thật (ở trước gương): d, d’ >0 - Vật ảo, ảnh ảo (ở sau gương) d, d’ <0 - Góc phản xạ bằng góc tới: i’ = i. 2. Gương cầu: a. Công thức xác định vị trí: + Gương cầu lồi: + Gương cầu lõm: - K>0: Ảnh cùng chiều với vật. - K<0: Ảnh ngược chiều với vật. b. Độ phóng đại của ảnh: * Đặc điểm của ảnh cho bơi gương cầu + Göông caàu lõm : * Vật thật: - Vaät ôû raát xa cho aûnh thaät, ngöôïc chieàu, raát nhoû naèm taïi tieâu dieän. - Vaät caùch göông d > 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu, nhoû hôn vaät. - Vaät caùch göông d = 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu vôùi vaät vaø baèng vaät. - Vaät caùch göông f < d < 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu, lôùn hôn vaät. - Vaät caùch göông d = f cho aûnh ôû voâ cöïc raát lôùn so vôùi vaät. - Vaät caùch göông d < f cho aûnh aûo cuøng chieàu vôùi vaät vaø lôùn hôn vaät. * Vật ảo: Luôn cho ảnh thật cùng chiều nhỏ hơn vật. + Göông caàu loài : * Vật thật: AÛnh cuûa moät vaät thaät cho bôûi göông caàu loài bao giôø cuõng laø aûnh aûo, cuøng chieàu vôùi vaät vaø nhoû hôn vaät. * Vật ảo: + Nằm trong khoảng tiêu cự (OF), cho ảnh thật cùng chiều lớn hơn vật. + Nằm ngoài khoảng tiêu cự, cho ảnh ảo ngược chiều với vật. Chú ý: Đối với gương cầu ảnh luôn dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của vật. 3. Sự khúc xạ ánh sáng hiện tượng phản xạ toàn phần: a. Định luật phản xạ: - Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Góc phản xạ bằng góc tới (i’=i) b. Định luật khúc xạ: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định, tỉ số sin góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) luôn là một số không đổi. - n21: Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) - Môi trường (1): Môi trường chứa tia tới - Môi trường (2): Môi trường chứa tia khúc xạ c. Sự liên hệ giữa chiết suất và vận tốc truyền ánh sáng: ; với c = 3.108 m/s d. Sự phản xạ toàn phần: Điều kiện: Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn (n1) sang môi trường chiết quang kém (n2). Góc tới (i) lớn hơn góc giới hạn (igh) i > igh với * Nếu tia sáng truyền từ môi trường chiết suất n ra ngoài không khí thì: 4. Lăng kính: Tại I: sini1 = nsinr1 Tại J: sini2 = nsinr2 Góc chiết quang: A = r1 + r2 Góc lệch: D = i1 + i2 – A Nếu góc tới i1 và góc chiết quang A nhỏ:(<100) thì: i1 = nr1 ; i2 = nr2 ; A = r1 + r2; D = A(n – 1) Khi góc lệch cực tiểu: D = Dmin thì: i2 = i1= i; r2 = r1 = ; Dmin = 2i – A 5. Thấu kính mỏng: a. Độ tụ (D) và tiêu cự (f) của thấu kính: ; D (Điốp); f (m) * Với - n chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính với môi trường đặt thấu kính. - R1; R2 là bán kính của hai mặt thấu kính. Quy ước : - Mặt cầu lồi R>0, mặt cầu lõm R<0, mặt phẳng R=. - Thấu kính hội tụ: f>0, D>0. - Thấu kính phân kỳ: f<0, D<0. b. Công thức xác định vị trí vật, ảnh: * Quy ước: - Vật thật (ở trước thấu kính): d >0 - Ảnh thật (ở sau thấu kính): d’>0. - Vật ảo(ở sau thấu kính): d<0 - Ảnh ảo (ở trước thấu kính): d’<0. c. Công thức độ phóng đại của ảnh: - K > 0: Ảnh cùng chiều với vật. - K < 0: Ảnh ngược chiều với vật. Đặc điểm của ảnh cho bời thấu kính: - Goïi d laø khoaûng caùch töø vaät ñeán thaáu kính : + Vôùi thaáu kính hoäi tuï : * Vật thật: d = ¥ (vaät ôû raát xa) cho aûnh thaät, ngöôïc chieàu, raát nhoû naèm taïi tieâu dieän aûnh cuûa thaáu kính. d > 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu, nhoû hôn vaät. d = 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu vôùi vaät vaø baèng vaät. f < d < 2f cho aûnh thaät ngöôïc chieàu, lôùn hôn vaät. d = f cho aûnh ôû voâ cöïc vaø raát lôùn so vôùi vaät. d < f seõ cho aûnh aûo cuøng chieàu vôùi vaät vaø lôùn hôn vaät. * Vật ảo: Luôn cho ảnh thật cùng chiều nhỏ hơn vật + Vôùi thaáu kính phaân kyø : * Vaät thaät: ñaët tröôùc thaáu kính phaân kì bao giôø cuõng cho aûnh aûo, cuøng chieàu vôùi vaät vaø nhoû hôn vaät. * Vật ảo: + Nằm trong khoảng tiêu cự (OF) cho ảnh thật cùng chiều lớn hơn vật. + Nằm ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh ảo ngược chiều với vật. Chú ý: Đối với thấu kính ảnh luôn dịch chuyển cùng chiều với chiều dịch chuyển của vật. CHƯƠNG VI: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC 1. Mắt: * Sơ đồ khi một người mang kính: nằm (Cc đến Cv) ở võng mạc(V) d d’ * Khi ngắm chừng ở cực cận Cc (mắt điều tiết tối đa): Cc * Nếu kính đeo sát mắt ; , do ảnh ảo d’c< 0. Ta có : * Khi ngắm chừng ở cực cận Cv (mắt không điều tiết): Cv Nếu kính đeo sát mắt ; , do ảnh ảo d’v< 0 Ta có : * Giới hạn nhìn rõ của mắt khi dùng dụng cụ quang học: 2. Kính lúp: - Độ bội giác: Với: ; ; Đ = OCc = dc Khi ngắng chừng ở cực cận: Gc = Khi ngắng chừng ở vô cực: Khi ngắm chừng ở cực viễn: Nếu kính đeo sát mắt: OOk O => Ghi chú: vành kính lúp ghi X5 nghĩa là: G = 5 = => f= 5cm 3. Kính hiển vi: Độ bội giác: d) Ñoä boäi giaùc cuûa kính hieån vi : G = + Khi ngaém chöøng ôû cöïc caän : GC = + Khi ngaém chöøng ôû voâ cöïc : G¥ = Vôùi : d = F1F2’ goïi laø ñoä daøi quang hoïc cuûa kính hieån vi. d) Ñoä boäi giaùc cuûa kính thieân vaên : G = Khi maét ñaët saùt thò kính : l = 0 G = = Khi ngaém chöøng ôû voâ cöïc : G¥ = CHƯƠNG VII: TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng: a. Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm ánh sáng trắng sau khi đi qua lăng kính không những bị khúc xạ lệch về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau. Đó là hiện tượng tán sắc ánh sáng. b. Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng. + Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là màu đơn sắc. + Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. 2. Giao thoa ánh sáng a.Vị trí vân, khoảng vân. + Vị trí vân : - Vị trí vân sáng : xs = k ; k Î Z Bậc của vân sáng trùng với | k | - Vị trí vân tối : xt = (2k + 1) ; k Î Z Bậc của vân tối trùng với | k | + 1 + Khoảng vân : Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) cạnh nhau. Khoảng cách giữa vân sáng bậc k và bậc k + 1 là : i = xk + 1 - xk = (k + 1) - k= Chú ý : Khoảng cách giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp là (n – 1) khoảng vân. b. Đo bước sóng ánh sáng. Từ công thức : i = => l = . Đo D, a, i ta tìm được bước sóng l. c. Bước sóng và màu sắc ánh sáng. + Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoàn toàn xác định. + Những màu chính không phải ứng với một bước sóng, mà ứng với những ánh sáng có bước sóng nằm trong một khoảng trị số nhất định. Chẳng hạn vùng màu đỏ có bước sóng từ 0,76mm đến 0,64mm, vùng màu tím có bước sóng từ 0,44mm đến 0,40mm, ... . 3. Quang phổ liên tục. + Định nghĩa : Là quang phổ gồm một dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím. + Nguồn phát : Các vật rắn, lỏng hoặc những khối khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng đều phát ra quang phổ liên tục. + Đặc điểm : Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. + Ứng dụng : Đo nhiệt độ của vật phát sáng, đặc biệt là những vật ở xa (Mặt Trời, các sao, ...). 4. Quang phổ vạch phát xạ. + Định nghĩa : Là quang phổ chỉ gồm một số vạch màu riêng lẻ trên một nền tối. + Nguồn phát : Khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng điện hoặc nhiệt cho phát sáng sẽ phát ra quang phổ vạch. + Đặc điểm : Các nguyên tố khác nhau có quang phổ vạch khác nhau về số lượng vạch, vị trí vạch và cường độ sáng của các vạch. + Ứng dụng : Xác định thành phần của các nguyên tố có trong hợp chất. 5. Quang phổ vạch hấp thụ. + Định nghĩa : Là quang phổ gồm những vạch tối nằm riêng rẽ trên nền quang phổ liên tục. + Cách tạo ra : - Tạo ra quang phổ liên tục nhờ một nguồn phát ánh sáng trắng đặt trước khe máy quang phổ. - Đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một ngọn đèn hơi của một nguyên tố nào đó được nung nóng. Khi ấy trên nền quang phổ liên tục xuất hiện các vạch tối đúng ở vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của hơi của nguyên tố đó. - Điều kiện : Nhiệt độ của đám hơi gây ra quang phổ hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ánh sáng trắng. + Hiện tượng đảo sắc của vạch quang phổ : Trong thí nghiệm để tạo ra quang phổ vạch hấp thụ. Nếu tắt nguồn phát ánh sáng trắng thì quang phổ liên tục biến mất, tại vị trí các vạch tối lúc đầu sẽ xuất hiện các vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của hơi dùng thí nghiệm. Vậy : Ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó. + Ứng dụng : Xác định thành phần của các nguyên tố có trong hợp chất. 6. Phép phân tích quang phổ. + Định nghĩa : Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần hoá học và nồng độ của các chất trong mẫu cần phân tích dựa vào việc nghiên cứu quang phổ, hoặc dựa vào quang phổ của vật phát sáng để xác định nhiệt độ của vật. + Tiện lợi : - Đơn giản và cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hóa học. - Rất nhạy : Có khả năng phát hiện một nồng độ rất nhỏ của chất nào đó có trong mẫu. - Có thể xác định được thành phần cấu tạo và nhiệt độ của những vật ở rất xa không tới được như Mặt Trời và các sao. 7. Tia hồng ngoại: + Định nghĩa, bản chất : Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ (0,75mm £ l £ 103mm). Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ. + Nguồn phát : Các vật bị nung nóng đều phát ra tia hồng ngoại. + Tính chất : Có tác dụng nhiệt. Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại. Bị hơi nước, khí CO2 hấp thụ mạnh. + Ứng dụng : Dùng để sấy khô, sưởi ấm, chụp ảnh hồng ngoại. 8. Tia tử ngoại: + Định nghĩa, bản chất : Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím (10-3mm £ l £ 0,40mm). Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ. + Nguồn phát : Các vật có nhiệt độ cao (trên 3000oC), hồ quang điện, đèn hơi thuỷ ngân cao áp, … + Tính chất : Bị nước, thuỷ tinh hấp thụ mạnh. Tác dụng lên kính ảnh. Làm một số chất phát quang. Ion hoá chất khí. Tác dụng quang điện. Gây nên phản ứng quang hoá, quang hợp. Tác dụng nhiệt, tác dụng sinh học. + Ứng dụng : Phát hiện vết nứt, vết xước trên bề mặt kim loại. Chữa bệnh còi xương, diệt khuẩn, diệt nấm mốc. Kích thích sự phát quang. Sử dụng trong phân tích quang phổ. 9. Cách tạo ra tia Rơnghen. + Nguyên tắc tạo ra : Cho chùm electron chuyển động nhanh đập vào một tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn. + Dụng cụ tạo ra tia Rơnghen là ống Rơnghen: Là một ống tia catốt có lắp thêm một điện cực bằng kim loại có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy gọi là đối âm cực. Cực này được nối với anốt. Hiệu điện thế giữa hai cực khoảng vài vạn vôn, áp suất trong ống khoảng 10-3 mmHg. + Cơ chế phát sinh : Các electron trong tia âm cực được tăng tốc trong điện trường mạnh, nên thu được động năng rất lớn. Khi đến đối âm cực, chúng gặp các nguyên tử của đối âm cực, xuyên sâu vào những lớp bên trong của vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân nguyên tử và với các electron ở các lớp này. Trong sự tương tác này sẽ phát ra một sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, gọi là bức xạ hãm. Đó chính là tia Rơnghen. 2. Bản chất, tính chất và công dụng. * Bản chất : Bản chất của tia Rơnghen là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tử ngoại : 10-12 m < l < 10-8 m . * Tính chất và công dụng : - Có khã năng đâm xuyên mạnh nên được dùng để chiếu điện, chụp điện, dò các lổ hỏng khuyết tật bên trong sản phẩm đúc. - Có dụng rất mạnh lên kính ảnh nên được dùng để chụp điện. - Làm phát quang một số chất nên được ứng dụng để quan sát màn hình trong việc chiếu điện. - Có khả năng iôn hóa các chất khí. Tính chất này ứng dụng để làm các máy đo liều lượng Rơnghen. - Hủy hoại tế bào, diệt vi khuẫn nên được dùng để chữa các ung thư cạn gần ngoài da đồng thời cần phòng tránh tia Rơnghen. 3. Thang sóng điện từ. + Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma đều có cùng bản chất là sóng điện từ. Điểm khác nhau là bước sóng dài ngắn khác nhau do đó chúng các tính chất và công dụng khác nhau. + Thực ra, giữa các vùng tia không có ranh giới rõ rệt. + Các tia có bước sóng càng ngắn thì có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ iôn hóa chất khí. + Đối với các tia có bước sóng càng dài, ta càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa giữa chúng. CHƯƠNG VIII: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. 1. Thuyết lượng tử: + Những nguyên tử hay phân tử vật chất không không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng. Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định, có độ lớn là e = hf. Mỗi phần đó gọi là một lượng tử năng lượng Trong đó f là tần số ánh sáng, còn h là một hằng số gọi là hằng số Plăng : h = 6,625.10-34 Js. + Chùm ánh sáng được coi như một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn mang một lượng tử năng lượng. Với ánh sáng có tần số đã cho, cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn trong chùm. 2. Hiện tượng quang điện: a. Định nghĩa: Khi chiếu một chùm ánh sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào mặt một tấm kim loại thì nó làm cho các electron ở mặt kim loại đó bị bật ra. Đó là hiện tượng quang điện. Các electron bị bật ra gọi là các electron quang điện. b. Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: l £ lo Với lo = trong đó l là bước sóng của ánh sáng kích thích, lo là giới hạn qung điện của chất làm Catốt Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện : hf = = A + mv2 omax = + mv2 omax Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện : Uh = - = -mv2 omax . 3. Mẫu nguyên tử của Bohr. * Hai tiên đề của Bohr : - Tiên đề về trạng thái dừng : Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ. - Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao Em sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn En thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng : e = hfmn = = Em - En Ngược lại, nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng thấp En mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hfmn đúng bằng hiệu Em - En , thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng Em cao hơn. * Hệ quả : Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính xác định gọi là quỹ đạo dừng. 4. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của hidrô. * Quang phổ vạch phát xạ của hidrô gồm 3 dãy : - Dãy Lyman gồm các vạch ở vùng tử ngoại. - Dãy Banme gồm một phần nằm trong vùng tử ngoại và 4 vạch nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy : Vạch đỏ Ha (la = 0,656mm), vạch lam Hb (lb = 0,486mm), vạch chàm Hg (lg = 0,434mm), vạch tím Hd (ld = 0,410mm). - Dãy Pasen ở vùng hồng ngoại. * Giải thích : - Nguyên tử hiđrô có một electron quay xung quanh hạt nhân. Ở trạng thái bình thường (gọi là trạng thái cơ bản) nguyên tử hiđrô có năng lượng thấp nhất, electron chuyển động trên quỹ đạo K (gần hạt nhân nhất). - Khi nhận năng lượng kích thích, electron chuyển lên quỹ đạo có mức năng lượng cao hơn (L, M, N, O, P, …) và ở trạng thái kích thích này trong thời gian rất ngắn (khoảng 10-8s) rồi chuyển về các quỹ đạo bên trong và phát ra các phôtôn có tần số f thỏa mãn hệ thức : hf = = Ecao - Ethấp - Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l xác định. Mỗi ánh sáng đơn sắc cho một vạch quang phổ có màu nhất định. Vì vậy quang phổ của hiđrô là quang phổ vạch. - Khi electron từ các quỹ đạo ngoài : Nhảy về quỹ đạo K phát ra các phô tôn ở dãy Lyman. Nhảy về quỹ đạo L phát ra các phô tôn ở dãy Banme. Nhảy về quỹ đạo M phát ra các phô tôn ở dãy Pasen. PHẦN III: VẬT LÝ HẠT NHN CHƯƠNG IX: NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ VẬT LÝ HẠT NHN 1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử. Đơn vị khối lượng nguyên tử: a. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử. + Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ (đường kính cở 10-14 m đến 10-15 m), nhưng bên trong hạt nhân có chứa những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn. Có hai loại nuclôn : - Prôtôn p : Có mp = 1,673.10-27kg ; qp = + e - Nơtron n : Có mn = 1,67510-27kg ; qn = 0 + Nguyên tử số Z và số khối A : - Hạt nhân nguyên tử thường kí hiệu là : AZX. - Một nguyên tố có số thứ tự Z thì hạt nhân của nó có Z prôton và N nơtron. Tổng số prôton và nơtron gọi là số khối A = Z + N. b. Lực hạt nhân. Các prôton trong hạt nhân mang điện tích dương nên đẩy nhau, tuy nhiên chúng vẫn rất bền vững vì các nuclôn được liên kết với nhau bởi các lực rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-15 m. c. Đồng vị. Là các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng khác số nơtron N nên khác số khối A. Chúng có cùng vị trí trong bảng tuần hoàn. Thí dụ : Hidrô 11H ; đơteri 21H ; triti 31H . d. Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân. + Trong vật lý nguyên tử và hạt nhân người ta dùng đơn vị khối lượng gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, k