Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12 - SlideShare

Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12•276 likes•673,932 viewsHải Finiks HuỳnhFollow

xem thêm: ►► http://toilaquantri.blogspot.com/2013/09/tom-tat-cong-thuc-vat-li-nam-2013.htmlRead less

Read more1 of 32Download now

More Related Content

Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12

• 1. 1 TÀI LIỆU ÔN TẬP LÍ THUYẾT À ÔN TH LÍ (CB) TNTHPT À I H 2011 HƯƠN I. DAO ỘN Ơ I. DAO ỘN IỀU HOÀ 1. Phương trình dao động: - Định nghĩa: dđđh là 1 dđ được mô tả bằng 1 định luật dạng cos (hoặc sin), trong đó A, ,  là những hằng số - Chu kì: T = 1 f = 2  = t n (trong đó n là số dao động vật thực hiện trong thời gian t) + Chu kì T: Là khoảng thời gian để vật thực hiện được 1 dđ toàn phần. Đơn vị của chu kì là giây (s). + Tần số f: Là số dđ toàn phần thực hiện được trong 1 giây. Đơn vị là Héc (Hz). - Tần số góc:  = 2f = 2 T ; - Phương trình dao động: x = Acos(t + ) + x : Li độ dđ, là khoảng cách từ VTCB đến vị trí của vật tại thời điểm t đang xét (cm) + A: Biên độ dđ, là li độ cực đại (cm). Đặc trưng cho độ mạnh yếu của dđđh. Biên độ càng lớn năng lượng dđ càng lớn. Năng lượng của vật dđđh tỉ lệ với bình phương của biên độ. + : Tần số góc của dđ (rad/s). Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh chậm của các trạng thái của dđđh. Tần số góc của dđ càng lớn thì các trạng thái của dđ biến đổi càng nhanh. + : Pha ban đầu của dđ (rad). Để xác định trạng thái ban đầu của dđ, là đại lượng quan trọng khi tổng hợp dđ. + (t + ) : Pha của dđ tại thời điểm t đang xét Lưu ý : Trong quá trình vật dđ thì li độ biến thiên điều hòa theo hàm số cos (x thay đổi theo thời gian t), nhưng các đại lượng A, ,  là những hằng số. Riêng A,  là những hằng số dương. 2. ận tốc tức thời: v = x’ = -Asin(t + ) = Acos(t +  +/2) v luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v>0, theo chiều âm thì v<0) 3. ia tốc tức thời: a = v’ = x’’ = -2 Acos(t + ) = 2 Acos(t +  + ) = -2 x ; a luôn hướng về vị trí cân bằng 4. ật ở T B: x = 0; vMax = A; aMin = 0 ật ở biên: x = ± A; vMin = 0; aMax = 2 A 5. Hệ thức độc lập: 2 2 2 ( ) v A x    ; a = - 2 x . 6. ơ năng: 2 2 đ 1 W W W 2 t m A   = 1 2 kA2 = hằng số. Với 2 2 2 2 2 đ 1 1 W sin ( ) Wsin ( ) 2 2 mv m A t t         2 2 2 2 2 21 1 W ( ) W s ( ) 2 2 t m x m A cos t co t          7. Chú ý: Khi vật dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T. Thì: - Vận tốc biến thiên điều hòa cùng , f và T nhưng sớm (nhanh) pha hơn li độ 1 góc /2. - Gia tốc biến thiên điều hòa cùng , f và T nhưng ngược pha với li độ, sớm pha hơn vận tốc góc /2. - Động năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2. - ông thức đổi sin thành cos và ngược lại: + Đổi thành cos: -cos = cos( + ) sin = cos( /2) + Đổi thành sin: cos = sin(  /2) -sin = sin( + ) ==> v = -Asin(t + ) = Acos(t +  + /2) ==> a = -2 Acos(t + ) = 2 Acos(t +  + ) 8. hiều dài quỹ đạo: s = 2A 9. Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại là A. 10. ác bước lập phương trình dao động dao động điều hoà: x = Acos(t + ) - Tìm A : + Từ VTCB kéo vật 1 đoạn x0 rồi buông tay cho dđ thì A = x0 + Từ pt: A2 = x2 + v2 2 hoặc A2 = x2 + mv2 k + A = s/2 với s là chiều dài quĩ đạo chuyển động của vật ketnoitrithuc2013.blogspot.com - chia se kien thuc thi DH
• 2. 2 A -A x1x2 M2 M1 M'1 M'2 O   + Từ ct : vmax = A ==> A = vmax  + A = smax-smin 2 + Tìm  :  = k m ;  = g l ;  = 2f = 2 T ... + Tìm : Tùy theo đầu bài. Chọn t = 0 là lúc vật có li độ x = [ ] , vận tốc v = [ ] ==>    x = Acos = [ ] v = -Acos = [ ] ==>  = [ ? ] Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v < 0 + Có thể xđ  bằng cách v đường tròn lượng giác và đk ban đầu. 11. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1 đến x2 - Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều. - Dựa vào công thức của cđ tròn đều:  = .t ==> .T t 2        - Chú ý:  là góc quét được của bk nối vật cđ trong khoảng tgian t và do đó ta phải xđ tọa độ đầu x1 tương ứng góc 1 và tọa độ cuối x2 tương ứng góc 2. 12. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến t2. - Số lần vật dao động được trong khoảng thời gian t: 0 t n ... T   ==> t = t2 – t1 = nT + t (n  N; 0 ≤ t < T) - Quãng đường đi được trong thời gian nT là S1 = 4nA, trong thời gian t là S2. - Quãng đường tổng cộng là S = S1 + S2 - Lưu ý: + Nếu t = T/2 thì S2 = 2A + Tính S2 bằng cách định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động của vật trên trục Ox + Trong một số trường hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều s đơn giản hơn. + Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1 đến t2: 2 1 tb S v t t   với S là quãng đường tính như trên. 13. Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < t < T/2. - Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên. - Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. Góc quét  = t. - Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) max 2Asin 2  S  - Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) 2 (1 os ) 2   minS A c  - Lưu ý: Trong trường hợp t > T/2 Tách ' 2 T t n t    trong đó * ;0 ' 2 T n N t    + Trong thời gian 2 T n quãng đường luôn là 2nA + Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên. + Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian t: max ax   tbm S v t và   min tbmin S v t với Smax; Smin tính như trên. 1 . Bài toán xđ li độ vận tốc dđ sau trước thời điểm t một khoảng t * Xác định góc quét  trong khoảng thời gian t : t . A-A MM 12 O P x xO 2 1 M M -A A P2 1P P 2  2  A x 0 x1 -A 
• 3. 3 * Từ vị trí ban đầu (OM1) quét bán kính một góc lùi (tiến) một góc  , từ đó xác định M2 rồi chiếu lên Ox xác định x. ách khác: ADCT lượng giác: Cos(  ) = -Cos; Cos( + /2) = -Sin; Sin = 2 1 Cos   ; Cos(a + b) = Cosa.Cosb – Sina.Sinb để giải 1 . Bài toán xđ thời điểm vật đi qua vị trí x đã biết ho c v a t, Wđ l n thứ n * Xác định M0 dựa vào pha ban đầu * Xác định M dựa vào x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) * Áp dụng công thức   t (với OMM0 ) Lưu ý: Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n. 16. Dao động có phương trình đ c biệt: * x = a  Acos(t + ) với a = const - Biên độ là A, tần số góc là , pha ban đầu  - x là toạ độ, x0 = Acos(t + ) là li độ. - Tọa độ vị trí cân bằng x = a, tọa độ vị trí biên x = a  A - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” - Hệ thức độc lập: a = -2 x0 ; 2 2 2 0 ( ) v A x    * x = a  Acos2 (t + ) (ta hạ bậc) - Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2. II. ON LẮ LÒ XO 1. T n số góc: k g m l     ; chu kỳ: 2 2 m l T k g        ; tần số: 1 1 2 2 k f T m       Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi 2. ơ năng: 2 2 21 1 W 2 2 m A kA  3. * Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: mg l k    2 l T g    * Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB với con lắc lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: sinmg l k     2 sin l T g     + Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A  lCB = (lMin + lMax)/2 max minl -l A= 2 + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): - Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A. - Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = -l đến x2 = A, Lưu ý: Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần . Lực kéo về hay lực hồi phục - Đặc điểm: * Là lực gây dao động điều hòa cho vật. * Luôn hướng về VTCB * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ - Lực làm vật dđđh là lực hồi phục: Fhp = -kx = -m2 x ===> Fhp max = kA = m2 A là lúc vật đi qua các vị trí biên. Fhp min = 0 lúc vật qua VTCB. . Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng: x A -A l Nén 0 Giãn Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và giãn trong 1 chu kỳ l giãn O x A -A nén l giãnO x A -A Hình a (A < l) Hình b (A > l)
• 4. 4 Có độ lớn Fđh = kx (x là độ biến dạng của lò xo) * Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng) * Với con lắc lò xo thẳng đứng: + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l  FMin = k(l - A) = FKMin * Nếu A ≥ l  FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng) ==> Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao nhất) 6. Lưu ý: - Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần - Vật dđđh đổi chiều chuyển động khi lực hồi phục đạt giá trị lớn nhất. - Thế năng của vật dđđh bằng động năng của nó khi 2 A x   7. Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … 8. Ghép lò xo: * Nối tiếp 1 2 1 1 1 ... k k k     cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T2 = T1 2 + T2 2 * Song song: k = k1 + k2 + …  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: 2 2 2 1 2 1 1 1 ... T T T    9. ắn lò xo k vào vật khối lượng m1 được chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 được T2, vào vật khối lượng m1+m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. Thì ta có: 2 2 2 3 1 2T T T  và 2 2 2 4 1 2T T T  10. o chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) của một con lắc khác (T  T0). Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều. Thời gian giữa hai lần trùng phùng 0 0 TT T T    Nếu T > T0   = (n+1)T = nT0. Nếu T < T0   = nT = (n+1)T0. với n  N* III. ON LẮ ƠN 1. T n số góc: g l   ; chu kỳ: 2 2 l T g      ; tần số: 1 1 2 2 g f T l       Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và 0 << 1 rad hay S0 << l - Chu kì dđ của con lắc đơn phụ thuộc vào độ cao, vĩ độ địa lí và nhiệt độ của môi trường. Vì gia tốc rơi tự do g phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất và vĩ độ địa lí, còn chiều dài của con lắc l phụ thuộc vào nhiệt độ. + Khi đưa con lắc lên cao gia tốc rơi tự do giảm nên chu kì tăng. Chu kì tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của gia tốc. + Khi nhiệt độ tăng, chiều dài con lắc tăng nên chu kì tăng. Chu kì tỉ lệ thuận với căn bậc hai chiều dài con lắc. + Chu kì của con lắc ở độ cao h so với mặt đất: ' R h T T R   + Chu kì của con lắc ở nhiệt độ t’ so với nhiệt độ t: 1 ' ' 1 t T T t      + Khi chu kì dđ của con lắc đồng hồ tăng thì đồng hồ chạy chậm và ngược lại. ==> Thời gian nhanh chậm trong t giây: ' ' T T t t T    2. Lực hồi phục : 2 sin s F mg mg mg m s l           Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng.
• 5. 5 + Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng. 3. Phương trình dao động: s = S0cos(t + ) hoặc α = α0cos(t + ) với s = αl, S0 = α0l  v = s’ = -S0sin(t + ) = -lα0sin(t + )  a = v’ = -2 S0cos(t + ) = -2 lα0cos(t + ) = -2 s = -2 αl - Lưu ý: S0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x . Hệ thức độc lập: * a = -2 s = -2 αl * 2 2 2 0 ( ) v S s    * 2 2 2 2 2 0 2 2     v v l gl     5. ơ năng: 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 1 1 1 1 W 2 2 2 2        mg m S S mgl m l l = hằng số. - Cơ năng: W = Wt + Wđ + Thế năng: Wt = mgh = mg l (1 - cos) ( mg l 2 2  , nếu  nhỏ) + Động năng : Wđ = mv2 2 - ở vị trí biên : W = Wtmax = mgh0 với h0 = l (1 - cos0) - ở VTCB : W = Wđmax = mv0 2 2 với v0 là vận tốc cực đại. - ở vị trí bất kì : W = mg l (1 - cos) + mv2 2 - Vận tốc của con lắc khi qua VTCB : v0 = 2g l (1 - cos0) - Vận tốc của con lắc khi qua vị trí có góc lệch  : v = 2g l (cos - cos0) - Lực căng dây : T = mv2 l + mgcos hoặc T = mg 3cosα – 2cosα0) 6. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l2 có chu kỳ T2, con lắc đơn chiều dài l1 + l2 có chu kỳ T3,con lắc đơn chiều dài l1 - l2 (l1>l2) có chu kỳ T4. Thì ta có: 2 2 2 3 1 2T = T +T và 2 2 2 4 1 2T = T -T 7. on lắc đơn có chu kỳ đúng T ở độ cao h1 nhiệt độ t1. Khi đưa tới độ cao h2 nhiệt độ t2 thì ta có: 2 T h t T R      Với R = 6400km là bán kính Trái Đât, còn  là hệ số nở dài của thanh con lắc. 8. on lắc đơn có chu kỳ đúng T ở độ sâu d1 nhiệt độ t1. Khi đưa tới độ sâu d2 nhiệt độ t2 thì ta có: 2 2 T d t T R      - Lưu ý: * Nếu T > 0 thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng con lắc đơn) * Nếu T < 0 thì đồng hồ chạy nhanh * Nếu T = 0 thì đồng hồ chạy đúng * Thời gian chạy sai mỗi ngày (24h = 86400s): ΔT θ = 86400(s) T C«ng thøc tÝnh gÇn ®óng vÒ sù thay ®æi chu kú tæng qu¸t cña con l¾c ®¬n (chó ý lµ chØ ¸p dông cho sù thay ®æi c¸c yÕu tè lµ nhá): 0 cao sâuh hΔT αΔt Δg Δl = + + - + T' 2 R 2R 2g 2L 9. Khi con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực phụ không đổi: - Lực phụ không đổi thường là: * Lực quán tính: F ma  , độ lớn F = ma ( F a ) Lưu ý: + Chuyển động nhanh dần đều a v (v có hướng chuyển động) + Chuyển động chậm dần đều a v * Lực điện trường: F qE , độ lớn F = qE (Nếu q > 0  F E ; còn nếu q < 0  F E ) * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( F luông thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí. g là gia tốc rơi tự do.
• 6. 6 V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó. - Khi đó: 'P P F  gọi là trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến (có vai trò như trọng lực P ) ' F g g m   gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến. hu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó: l T' = 2π g' - Các trường hợp đặc biệt: * F có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có: tan F P   + 2 2 ' ( ) F g g m   * F có phương thẳng đứng thì ' F g g m   + Nếu F hướng xuống thì ' F g g m   + Nếu F hướng lên thì ' F g g m   IV. TỔN HỢP DAO ỘN 1. Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) được một dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ). Với: - Biên độ của dđ tổng hợp : A2 = A1 2 + A2 2 + 2A1A2cos(2 - 1) - Pha ban đầu của dđ tổng hợp: tg = A1sin1 + A2sin2 A1cos1 + A2cos2 + Khi 2 dđ cùng pha:  = 2k ==> A = A1 + A2 + Khi 2 dđ ngược pha:  = (2k + 1) ==> A =  A1 – A2   A1 - A2 ≤ A ≤ A1 + A2 2. Khi biết một dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) và dao động tổng hợp x = Acos(t + ) thì dao động thành phần còn lại là x2 = A2cos(t + 2). Trong đó: 2 2 2 2 1 1 12 os( )A A A AAc      ; 1 1 2 1 1 sin sin tan os os A A Ac Ac         3. Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos(t + 1); x2 = A2cos(t + 2) … thì dao động tổng hợp cũng là dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ). Chiếu lên trục Ox và trục Oy  Ox . Ta được: 1 1 2 2os os os ...xA Ac Ac A c      1 1 2 2sin sin sin ...yA A A A      2 2 x yA A A   và tan y x A A   với  [Min;Max] . DAO ỘN TẮT DẦN – DAO ỘN ƯỠN B - ỘN HƯỞN 1. Lí thuyết chung: - Dđ tắt dần là dđ có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân là do ma sát, do lực cản của môi trường. - Dđ cưỡng bức là dđ chịu tác dụng của 1 lực cưỡng bức tuần hoàn. iên độ của dđ cư ng b c h thuộc vào A và của l c cư ng b c. - Dđ duy trì là dđ được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dđ riêng. - Dđ riêng là dđ với biên độ và tần số riêng (f0) không đổi, chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ dđ. - Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dđ cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số (f) của lực cưỡng bức bằng tần số dđ riêng (f0) của hệ dđ. Hiện tượng cộng hư ng càng r nét khi l c c n, l c ma sát của môi trường càng nh . ==> Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay  = 0 hay T = T0 Với f, , T và f0, 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động. 2. Một con lắc dao động tắt d n với biên độ A hệ số ma sát µ. T  x t 0
• 7. 7 ng n n x : - Gäi S lµ qu·ng ®-êng ®i ®-îc kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n. C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tæng c«ng cña lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®-êng ®ã, tøc lµ:  21 kA2kA = F .S S =ms 2 2Fms . - Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là: 2 2 2 2 2 2 2    ms kA kA A S F mg g    - Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: 2 4 4mg g A k       - Số dao động thực hiện được: 2 4 4 A Ak A N A mg g        - Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: . 4 2 AkT A t N T mg g        (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ 2 T    ) ng n n n: + Suy ra, ®é gi¶m biªn ®é dµi sau mét chu k×: 4FmsΔS = 2mω + Sè dao ®éng thùc hiÖn ®-îc: S S N   0 + Thêi gian kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n: l τ = N.T = N.2π g + Gäi S lµ qu·ng ®-êng ®i ®-îc kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n. C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tæng c«ng cña lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®-êng ®ã, tøc lµ:  1 2 2mω S = F .S S =?ms02 HƯƠN II. SÓN Ơ VÀ SÓNG ÂM I. SÓN Ơ H 1. ác khái niệm: - Sóng cơ là sự lan truyền dđ trong 1 môi trường vật chất (không truyền được trong chân không). Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dđ được truyền đi còn các phần tử vật chất chỉ dđ xung quanh VTCB cố định. - Sóng dọc là sóng cơ có phương dao động song song hoặc trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong chất khí, lỏng, rắn. - Sóng ngang là sóng cơ có phương dđ vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được trên bề mặt chất rắn và trên mặt nước. 2. Phương trình sóng: - Tại điểm O: u0 = acos(t + ) - Tại điểm M1 : uM1 = acos[(t - d1 v ) + ] = acos[2 1dt T        + ] = acos(t +  -   1 2 d ) - Tại điểm M2 : uM2 = acos(t +  +   2 2 d ) với u : là li độ của sóng; a: là biên độ sóng ;  : là tần số góc với: d1 là k/c từ nguồn phát sóng đến điểm M1; d1 v là thời gian để sóng truyền từ 0 đến M - Bước sóng : v =  T ==>  = vT = v f Với v là vận tốc truyền sóng (m/s): v phụ thuộc vào b/c của môi trường truyền sóng.  là bước sóng (m); T là chu kì dao động của sóng (s) ; f là tần số dđ của sóng (Hz). - Gọi k/c giữa 2 điểm M và N trên phương truyền sóng là d, và k/c từ 2 điểm đó đến nguồn sóng lần lượt là d1, d2. Ta có: d =  d1 – d2  - Gọi độ lệch pha giữa 2 điểm M và N trên phương truyền sóng là , thì độ lệch pha là :  = 2d  - Vậy 2 điểm M và N trên phương truyền sóng s : + dao động cùng pha khi: d = k với k = 0, ±1, ±2 ... O x M1 d2 M2 d1
• 8. 8 d1 0 N N d d2 M + dao động ngược pha khi: d = (2k + 1)  2 + dao động vuông pha khi: d = (2k + 1)  4 Lưu ý: Đơn vị của x, x1, x2,  và v h i tương ng với nhau Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động b i nam châm điện với tần số dòng điện là thì tần số dao động của dây là 2 . II. SÓN DỪN 1. Một số chú ý - Sóng dừng là sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ, khi sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phương. Khi đó sóng tới và sóng phản xạ là sóng kết hợp và giao thoa tạo sóng dừng. - Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. - Đầu tự do là bụng sóng - Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha. - Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. - Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi  năng lượng không truyền đi - Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ. - Khoảng cách giữa hai bụng sóng liền kề là λ/2. Khoảng cách giữa hai nút sóng liền kề là λ/2. Khoảng cách giữa một bụng sóng và một nút sóng liền kề là λ/4. - Bề rộng của bụng sóng = 2.A = 2.2a = 4.a 2. iều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: - Hai đầu là nút sóng: * ( ) 2 l k k N    Số bụng sóng = số bó sóng (múi) = k ; Số nút sóng = k + 1 - Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: (2 1) ( ) 4 l k k N     Số bó (múi) sóng nguyên = k = số bụng sóng trừ 1 ; Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 2. Phương trình sóng dừng: - Pt sóng tại điểm M trên dây có 2 đầu cố định, d là k/c từ M đến đầu cố định, l là k/c từ nguồn (dđ với biên độ nhỏ, coi là nút) đến điểm cố định: M 2πd π 2πl π u = 2aCos( - )Cos(ωt - + ) λ 2 λ 2 - Pt sóng tại M trên dây có 1 đầu cố định 1 đầu tự do, d là k/c từ M đến đầu tự do, l là k/c từ nguồn (dđ với biên độ nhỏ, coi là nút) đến đầu tự do: M 2πd 2πl u = 2aCos( )Cos(ωt - ) λ λ III. GIAO THOA SÓNG - Hiện tượng giao thoa sóng là sự tổng hợp của 2 hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ biên độ sóng được tăng cường (cực đại giao thoa) hoặc triệt tiêu (cực tiểu giao thoa), tuỳ thuộc vào hiệu đường đi của chúng. - Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa là hai sóng phải là hai sóng kết hợp. - Hai sóng kết hợp là hai sóng được gây ra bởi hai nguồn có cùng tần số, cùng pha hoặc lệch pha nhau một góc không đổi. - Vị trí các điểm dao động với biên độ cực đại : d2 – d1 = kλ Vị trí các điểm dao động với biên độ cực tiểu: d2 – d1 = 2k + 1 λ/2 - Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l: + Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2 + Phương trình sóng tại 2 nguồn 1 1Acos(2 )u ft   ; 2 2Acos(2 )u ft   + Phương trình sóng tại M (cách 2 nguồn lần lượt là d1 và d2) do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: 1 1 1Acos(2 2 )  M d u ft    và 2 2 2Acos(2 2 )  M d u ft    + Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M ==> 2 1 1 2 1 2 2 os os 2 2                M d d d d u Ac c ft       
• 9. 9 + Biên độ dao động tại M: 2 1 2 osM d d A A c          - Chú ý: * Số cực đại, tính cả 2 nguồn: + (k Z) 2 2        l l k       * Số cực tiểu, tính cả 2 nguồn:    l 1 Δφ l 1 Δφ - - + k - + (k Z) λ 2 2π λ 2 2π 1. Hai nguồn dao động cùng pha 1 2 0      ): - Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = k (kZ) Số đường hoặc số điểm (tính c hai nguồn):    l l k   - Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d2 – d1 = (2k+1) 2  (kZ) Số đường hoặc số điểm (tính c hai nguồn): 1 1 2 2      l l k   2. Hai nguồn dao động ngược pha: 1 2       ) - Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = (2k+1) 2  (kZ) Số đường hoặc số điểm (tính c hai nguồn): 1 1 2 2      l l k   - Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d2 – d1 = k (kZ) Số đường hoặc số điểm (tính c hai nguồn):    l l k   3. Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động (cực tiểu) giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lượt là d1M, d2M, d1N, d2N. Đặt dM = d1M - d2M ; dN = d1N - d2N và giả sử dM < dN. + Hai nguồn dao động cùng pha:  Cực đại: dM < k < dN  Cực tiểu: dM < (k+0,5) < dN + Hai nguồn dao động ngược pha:  Cực đại:dM < (k+0,5) < dN  Cực tiểu: dM < k < dN ==> Số giá trị nguyên của k tho mãn các biểu th c trên là số đường cần tìm. IV. SÓNG ÂM - Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn lỏng khí. Nguồn âm là các vật dao động. - Sóng âm thanh (gây ra cảm giác âm trong tai con người) là sóng cơ học có tần số trong khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz. < 16 Hz sóng hạ âm, > 20000 Hz sóng siêu âm. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn lỏng và khí, không truyền được trong chân không. - Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường. vrắn > vlỏng > vkhí. - Khi sóng âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc và bước sóng thay đổi. Nhưng tần số và do đó chu kì của sóng không đổi. -Ngưỡng nghe: là giá trị cực tiểu của cường độ âm để gây cảm giác âm trong tai con người. Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm. - Ngưỡng đau: là giá trị cực đại của cường độ âm mà tai con người còn chịu đựng được (thông thường ngư ng đau là ng với m c cường độ âm là 1 db) - Cảm giác âm to hay nhỏ không những phụ thuộc vào cường độ âm mà còn phụ thuộc vào tần số âm. - Tính hấ vậ í âm à n số âm, ường âm h ặ mứ ường âm và ồ hị ng âm. + ường độ âm: W P I= = tS S (W/m2 ) Với W (J), P (W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn S (m2 ) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu-nguồn âm là nguồn âm điểm- thì S là diện tích mặt cầu, với S=4πR2 ) P = W/t = I.S ==> Công suất âm của nguồn = lượng năng lượng mà âm truyền qua diện tích mặt cầu trong 1 đơn vị thời gian: P0 = W0 = I.S = I.4πR2 .
• 10. 10 Nếu nguồn âm điểm phát âm qua 2 điểm A và B, thì: 2 A B A A A B A B2 2 A B B B P P I R I ; I do P P 4 R 4 R I R             + Mức cường độ âm: 0 ( ) lg I L B I  Hoặc 0 ( ) 10.lg I L dB I  Với I0 = 10-12 W/m2 = 1 Hz: cường độ âm chuẩn. Khi giải thường áp dụng t/c của lôgarít: loga (M.N) = logaM + logaN: loga (M/N) = logaM – logaN. - Tính hấ sinh í âm à (g n iền với n số), (g n iền với mứ ường âm) và âm s (g n iền với ồ hị ng âm) - T n số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định  hai đầu là nút sóng): ( k N*) 2 v f k l   Ứng với k = 1  âm phát ra âm cơ bản có tần số 1 2 v f l  k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1)… - T n số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở  một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng): (2 1) ( k N) 4 v f k l    Ứng với k = 0  âm phát ra âm cơ bản có tần số 1 4 v f l  k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)… HƯƠN III. DÒN IỆN XOAY HIỀU 1. ách tạo ra dđxc: Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tần số góc  trong từ trường đều B ( B  trục quay) . Thì trong mạch có dđ biến thiên điều hòa với tần số góc  gọi là dđxc. Lưu ý: Khi khung dây quay một vòng một chu kì thì dòng điện chạy trong khung đổi chiều 2 l n. a, Từ thông qua khung:  = NBScos(t + ) Hiện tượng c m ng điện từ: Là hiện tượng khi có s biến thiên của từ thông qua một khung dây kín thì trong khung xuất hiện một suất điện động c m ng để sinh ra một dđ c m ng: e = -’t = NBSsin(t + ) = NBScos(t +  - /2) = E0 cos(t +  - /2). b, Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời: u = U0cos(t + u) và i = I0cos(t + i) Trong đó: i là giá trị cường độ dđ tại thời điểm t; I0 > 0 là giá trị cực đại của i;  > 0 là tần số góc; (t + i) là pha của i tại thời điểm t; i là pha ban đầu của dđ. u là giá trị điện áp tại thời điểm t; U0 > 0 là giá trị cực đại của u;  > 0 là tần số góc; (t + u) là pha của u tại thời điểm t; u là pha ban đầu của điện áp. Với  = u – i là độ lệch pha của u so với i, có 2 2      c ác giá trị hiệu dụng: - Cường độ hiệu dụng của dđxc là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dđ không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, trong cùng một khoảng thời gian thì công suất tiêu thụ của R bởi dđ không đổi ấy bằng công suất tiêu thụ trung bình của R bởi dđxc nói trên. - Điện áp hiệu dụng cũng được định nghĩa tương tự. - Giá trị hiệu dụng bằng giá trị cực đại của đại lượng chia cho 2 . 0 0 0 ; ; 2 2 2 U I E U I E   2. Một số chú ý: - Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i) Mỗi giây dòng điện đổi chiều 2f l n * Nếu pha ban đầu i = 2   hoặc i = 2  thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f-1 lần. - ông thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng trong một chu kỳ: Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1. 4 t      Với 1 0 os U c U   , (0 <  < /2) (t: thời gian đèn sáng trong 1 chu kì)
• 11. 11 - C// = C1 + C2; Cnt = (C1C2) : (C1 + C2); L// = (L1L2) : (L1 + L2); Lnt = L1 + L2. 3. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R L - Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i,  = u – i = 0, U I R  và 0 0 U I R  Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi đi qua và có U I R  - Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là /2,  = u – i = /2 L U I Z  và 0 0 L U I Z  với ZL = L là cảm kháng Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua (không cản trở). - Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là /2,  = u – i = -/2 C U I Z  và 0 0 C U I Z  với 1 CZ C  là dung kháng Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn). - oạn mạch RL không phân nhánh 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0; ( ) ( ) ( )L C R L C R L C U I Z R Z Z U U U U U U U U Z             tan ; sin ; osL C L CZ Z Z Z R c R Z Z         với 2 2      + Khi ZL > ZC hay 1 LC     > 0 thì u nhanh pha hơn i , mạch có tính cảm kháng. + Khi ZL < ZC hay 1 LC     < 0 thì u chậm pha hơn i , mạch có tính dung kháng. + Khi ZL = ZC hay 1 LC     = 0 thì u cùng pha với i. Lúc đó Max U I = R gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng điện - Nếu đoạn mạch không có đủ cả 3 phần tử R, L, C thì số hạng tương ứng với phần tử thiếu trong các công thức của ĐL Ôm có giá trị bằng không. - Nếu trong mạch có cuộn dây với hệ số tự cảm L và điện trở thuần (điện trở hoạt đông) thì cuộn dây đó tương đương mạch gồm L nt R. 4. ông suất tiêu thụ trên đoạn mạch RL : - Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t +  ) - Công suất trung bình (công suất tiêu thụ): P = UIcos = I2 R. - Công suất tỏa nhiệt: PR = RI2 . - Hệ số công suất: cos = P UI = R Z = UR U - Công suất tiêu thụ của đoạn mạch phụ phuộc vào giá trị của cos, nên để sử dụng có hiệu quả điện năng tiêu thụ thì phải tăng hệ số công suất (nghĩa là  nhỏ). Bằng cách mắc thêm và mạch những tụ điện có điện dung lớn. Qui định trong các cơ sở sử dụng điện cos  0,85. - Chú ý: + với mạch LC thì cos = 0 , mạch không tiêu thụ điện! P = 0 + Điện năng tiêu thụ: A = P.t với A tính bằng J, P tính bằng W, t tính bằng s. + K để có cộng hưởng điện: 21 1 L CZ Z L C LC         + Khi có cộng hưởng điện thì: . dđ đạt cực đại Imax = U R và công suất tiêu thụ đạt cực đại Pmax = U2 R . u cùng pha với i:  = 0, u = i; U = UR ; UL = UC; cos = R Z = 1 ==> R = Z. 5. Máy phát điện xoay chiều một pha: - Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, biến cơ năng thành điện năng. - Cấu tạo gồm 3 bộ phận : + Bộ phận tạo ra từ trường gọi là ph n cảm : Là các nam châm + Bộ phận tạo ra dòng điện gọi là ph n ứng: Là khung dây
• 12. 12 + Bộ phận đưa dđ ra ngoài gọi là bộ góp: Gồm 2 vành khuyên và 2 chổi quét - Trong các máy phát điện: Rôto là ph n cảm ; Stato là ph n ứng. - Trong máy phát điện công suất nhỏ không trình bày trong chương trình phổ thông : Rôto (bộ phận chuyển động) là phần ứng ; Stato (bộ phận đứng yên) là phần cảm. - Tấn số dòng điện do máy phát phát ra : f = np 60 . Với p là số cặp cực, n là số vòng quay của rôto/phút. = np . Với p là số cặp cực, n là số vòng quay của rôto/giây. - Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện  = NBScos(t +) = 0cos(t + ) Với 0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ trường, S là diện tích của vòng dây,  = 2f - Suất điện động trong khung dây: e = - ’ = NBSsin(t +) = NSBcos(t +  - 2  ) = E0cos(t +  - 2  ) Với E0 = NSB là suất điện động cực đại. 6. Máy phát điện xoay chiều ba pha: - Máy phát điện xc ba pha là máy tạo ra ba sđđ xc hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch nhau một góc 2 3 - Cấu tạo: Phần ứng là ba cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn tâm 0 tại ba vị trí đối xứng, đặt lệch nhau 1 góc 1200 . Phần cảm là một nc có thể quay quanh trục 0 với tốc độ góc  không đổi. - Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, biến cơ năng thành điện năng. Khi nam châm quay từ thông qua mỗi cuộn dây là ba hàm số sin của thời gian, cùng tần số góc , cùng biên độ và lệch nhau 1200 . Kết quả trong ba cuộn dây xuất hiện ba sđđ xc cảm ứng cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau góc 1200 . (Lưu ý: khi dòng điện 1 trong cuộn dây đạt c c đại I0 thì dòng điện trong 2 cuộn còn lại = , I0) - Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch pha từng đôi một là 2 3  1 0 2 0 3 0 os( ) 2 os( ) 3 2 os( ) 3 e E c t e E c t e E c t           trong trường hợp tải đối xứng thì 1 0 2 0 3 0 os( ) 2 os( ) 3 2 os( ) 3 i I c t i I c t i I c t           - Máy phát mắc hình sao: Ud = 3 Up - Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up - Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip - Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3 Ip 7. Máy biến áp: - Hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. - Cấu tạo: + Lõi biến áp: Là các lá sắt non pha silic ghép lại. Tác dụng dẫn từ. + Hai cuộn dây quấn:  Cuộn dây sơ cấp D1 có hai đầu nối với nguồn điện có N1 vòng.  Cuộn dây thứ cấp D2 có hai đầu nối với tải tiêu thụ có N2 vòng.  Tác dụng của hai cuộn dây là dẫn điện. - Tác dụng của MBA: biến đổi điện áp của dđxc mà vẫn giữ nguyên tần số. MBA không có tác dụng biến đổi năng lượng (công). - Công thức máy biến áp: 1 1 2 1 2 2 1 2 U E I N k U E I N      Nếu k > 1: N1 > N2 <==> U1 > U2 : MBA hạ áp.  Nếu k < 1: N1 < N2 <==> U1 < U2 : MBA tăng áp. - Chú ý: MBA tăng điện áp bao nhiêu lần thì làm giảm dđ đi bấy nhiêu lần và ngược lại. - Hiệu suất MBA: H = P2 P1 = U2I2cos2 U1I1cos1 - Ứng dụng của MBA: Trong truyền tải và sử dụng điện năng. Ví dụ: Chỉ cần tăng điện áp ở đầu đường dây tải điện lên 10 lần thì có thể giảm hao phí đi 102 = 100 lần.
• 13. 13 8. ông suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng: 2 2 đi dây dây 2 đi P P R I R (U cos )     - Trong đó: P: công suất truyền đi ở nơi cung cấp; U: điện áp ở nơi cung cấp; cos: hệ số công suất của dây tải điện (thông thường cos = 1); d l R S   là điện trở tổng cộng của dây tải điện ( ưu ý: dẫn điện bằng 2 dây) - Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = RdI - Hiệu suất tải điện: đên đi đi đi P P P H P P     9. ộng cơ không đồng bộ ba pha: - Hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và từ trường quay. - Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính là:  Rôto (phần cảm): Là khung dây có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay.  Stato (phần ứng): Gồn 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt tại 3 vị trí nằm trên 1 vòng tròn sao cho 3 trục của 3 cuộn dây ấy đồng qui tại tâm 0 của vòng tròn và hợp nhau những góc 1200 . - Khi cho dđxc 3 pha vào 3 cuộn dây ấy thì từ trường tổng hợp do 3 cuộn dây tạo ra tại tâm 0 là từ trường quay. B = 1,5B0 với B là từ trường tổng hợp tại tâm 0, B0 là từ trường do 1 cuộn dây tạo ra. Từ trường quay này s tác dụng vào khung dây là khung quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động quay của rôto (khung dây) được sử dụng làm quay các máy khác. (Lưu ý: khi dòng điện 1 trong cuộn dây đạt c c đại I0 thì dòng điện trong 2 cuộn còn lại = , I0) - u điểm: + Cấu tạo đơn giản, d chế tạo. + Sử dụng tiện lợi, không cần vành khuyên chổi quát. + Có thể thay đổi chiều quay d dàng. 10. oạn mạch có L R  thay đổi: a oạn mạch RL có R thay đổi - Khi thay đổi R để Pmax, từ pt: P = RI2 = RU2 Z2 = U2 R + (ZL - ZC)2 R (1)  Pmax khi       R + (ZL - ZC)2 R min Để       R + (ZL - ZC)2 R min theo bất đẳng thức cosi ==> R = (ZL - ZC)2 R  R =  ZL – ZC   Pmax khi R =  ZL – ZC  (2) Lúc này từ (1) và (2) ta có : Pmax = U2 2R = L C 2 U 2 Ζ - Ζ ; cos = R R 2 = 2 2 - Khi R = R1 hoặc R = R2 thì P có cùng 1 giá trị ta có R1 R2 thỏa mãn pt bậc 2: PR2 - U2 R + P(ZL-ZC)2 = 0 ==> R1 + R2 = U2 /P ; R1R2 = (ZL – ZC)2 . b, oạn mạch RL có L thay đổi: * Khi ZL = ZC hay 2 1 L C  thì IMax  URmax; PMax còn ULCMin * Khi 2 2 C L C R Z Z Z   thì 2 2 ax C LM U R Z U R   * Với L = L1 hoặc L = L2 thì UL có cùng giá trị thì ULmax khi 1 2 1 2 1 2 21 1 1 1 ( ) 2L L L L L L Z Z Z L L      * Khi 2 2 4 2 C C L Z R Z Z    thì ax 2 2 2 R 4 RLM C C U U R Z Z    c. oạn mạch RL có thay đổi: * Khi ZL = ZC hay 2 1 C L  thì IMax  URmax; PMax còn ULCMin * Khi 2 2 L C L R Z Z Z   thì 2 2 ax L CM U R Z U R   * Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC có cùng giá trị thì UCmax khi 1 2 1 21 1 1 1 ( ) 2 2C C C C C C Z Z Z     
• 14. 14 * Khi C = C1 hoặc C = C2 thì công suất P có cùng giá trị thì: 1 2C C LZ Z 2.Z  * Khi 2 2 4 2 L L C Z R Z Z    thì ax 2 2 2 R 4 RCM L L U U R Z Z    d. oạn mạch RL có  thay đổi: * Khi ZL = ZC hay 1 LC   thì IMax  URmax; PMax còn ULCMin * Khi 2 1 1 2 C L R C    thì ax 2 2 2 . 4 LM U L U R LC R C   * Khi 2 1 2 L R L C    thì ax 2 2 2 . 4 CM U L U R LC R C   * Với  = 1 hoặc  = 2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi 1 2   tần số 1 2f f f 11. Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với nhau có UAB = UAM + UMB  uAB; uAM và uMB cùng pha  tanuAB = tanuAM = tanuMB 12. Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau  Với 1 1 1 1 tan L CZ Z R    và 2 2 2 2 tan L CZ Z R    (giả sử 1 > 2) Có 1 – 2 =   1 2 1 2 tan tan tan 1 tan tan          Trường hợp đặc biệt  = /2 (vuông pha nhau) thì tan1tan2 = -1. HƯƠN I . DAO ỘN À SÓN IỆN TỪ 1. Kiến thức chung: - Mạch dao động là 1 mạch điện gồm 1 cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với 1 tụ điện có điện dung C thành 1 mạch điện kín. - Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không, thì mạch là 1 mạch ao động lí tưởng. - Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dđxc trong mạch. - Khi đó trong mạch có 1 dao động điện từ với các tính chất : + Năng lượng của mạch dđ gồm có năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm. + Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường cùng biến thiên tuần hoàn theo 1 tần số chung. + Tại mọi thời điểm, tổng của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là không đổi, nói cách khác năng lượng của mạch dao động được bảo toàn. - Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q 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. - Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện trường xoáy (là 1 điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ). Ngược lại khi một điện trường biến thiên theo thời gian nó sinh ra 1 từ trường xoáy (là 1 từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường) - Dòng điện qua cuộn dây là dđ dẫn, dđ qua tụ điện là dđ dịch (là sự biến thiên của điện trường giữa 2 bản tụ) - Điện trường và từ trường là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 loại trường duy nhất là điện từ trường. - Sóng điện từ là sự lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Sóng điện từ là 1 sóng ngang do nó có 2 thành phần là thành phần điện E và thành phần từ B vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Các vectơ E, B,v lập thành 1 tam diện thuận (xoay đinh ốc để vectơ E trùng vectơ B thì chiều tiến của đinh ốc trùng với chiều của vectơ v) - Sóng điện từ có mọi t/c như sóng cơ học (phản xạ, giao thoa, tạo sóng dừng...), ngoài ra nó còn truyền được trong chân không. - Để phát sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 máy phát dao động điều hoà với 1 ăngten (là 1 mạch dđ hở) - Để thu sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 ăngten với 1 mạch dao động có tần số riêng điều chỉnh được (để xảy ra cộng hưởng với tần số của sóng cần thu).
• 15. 15 - Năng lượng của sóng tỉ lệ với bình phương của biên độ, với luỹ thừa bậc 4 của tần số. Nên sóng càng ngắn (tần số càng cao, do  = c f ) thì năng lượng sóng càng lớn. + Sóng dài : dùng để thông tin dưới nước. + Sóng trung: dùng để thông tin ở mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt hơn ban ngày. + Sóng ngắn: dùng để thông tin ở mặt đất, kể cả ngày hay đêm. Do ít bị không khí hấp thụ, mặt khác sóng ngắn phản xạ tốt trên mặt đất và trên tầng điện li, nên có thể truyền đi xa. + Sóng cực ngắn: dùng để thông tin vũ trụ. - Sóng dài: bước sóng 103 m; tần số 3.105 Hz. Sóng trung: bước sóng 102 m; tần số 3.106 Hz. Sóng ngắn: bước sóng 101 m; tần số 3.107 Hz. Sóng cực ngắn: bước sóng vài mét; tần số 3.108 Hz. 2. Dao động điện từ - Điện tích t c thời: q = q0cos(t + ) - Hiệu điện thế (điện á ) t c thời: 0 0os( ) os( ) qq u c t U c t C C         - Dòng điện t c thời: i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t +  + 2  ) ==> u, q dao động cùng pha; i sớm pha hơn u, q 1 góc /2. - C m ng từ: 0 os( ) 2 B B c t      Trong đó: 1 LC   là tần số góc riêng 2T LC là chu kỳ riêng 1 2 f LC  là tần số riêng 0 0 0 q I = ωq = LC 0 0 0 0 0 q I L U LI I C C C       - Năng lượng điện trường: 2 2 C 1 1 q W = Cu = qu = 2 2 2C 2 20 os ( ) 2 q c t C    - Năng lượng từ trường: 2 20q = sin (ωt +φ) 2C 2 L 1 W = Li 2 - Năng lượng điện từ: đW=W Wt <==> 2 2 20 0 0 0 0 q1 1 1 W = CU = q U = = LI 2 2 2C 2 số hú ý: - Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 - Mạch dao động có điện trở thuần R  0 thì dao động s tắt dần. ể duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất: 2 2 2 2 2 0 0ω C U U RC P = I R = R = 2 2L - Khi tụ phóng điện thì q và 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. - Mối liên hệ gi a các giá trị u i U0 và I0:      2 2 2 0 2 2 2 0 L u + i = U C C u + i = I L - óc quay của tụ xoay: + Công thức xđ điện dung của tụ điện phẳng: 9 .S C 4 .9.10 .d    + Khi tụ quay từ min đến  (để điện dung từ Cmin đến C) thì góc xoay của tụ là:
• 16. 16 min min max min max min C C .( ) C C          + Khi tụ quay từ vị trí max về vị trí  (để điện dung từ C đến Cmax) thì góc xoay của tụ là: max max max min max min C C .( ) C C          - ách cấp năng lượng ban đ u cho mạch dao động: + Cấp năng lượng ban đầu cho tụ: 2 C 1 W C.E 2  ; E là suất điện động của nguồn, C là điện dung tụ + Cấp năng lượng ban đầu cho cuộn dây: 2 2 L 0 1 1 E W LI L( ) 2 2 r   ; r là điện trở trong của nguồn - Cho mạch dao động với L cố định. Mắc L với C1 được tần số dao động là f1, mắc L với C2 được tần số là f2. + Khi mắc nối tiếp C1 với C2 rồi mắc với L ta được tần số f thỏa : 2 2 2 1 2 fff  + Khi mắc song song C1 với C2 rồi mắc với L ta được tần số f thỏa : 2 2 2 1 2 111 fff  3. Sự tương tự gi a dao động điện và dao động cơ ại lượng cơ ại lượng điện Dao động cơ Dao động điện x q x” +  2 x = 0 q” +  2 q = 0 v i k m   1 LC   m L x = Acos(t + ) q = q0cos(t + ) k 1 C v = x’ = -Asin(t + ) i = q’ = -q0sin(t + ) F u 2 2 2 ( ) v A x    2 2 2 0 ( ) i q q    µ R F = -kx = -m2 x 2q u L q C   Wđ Wt (WC) Wđ = 1 2 mv2 Wt = 1 2 Li2 Wt Wđ (WL) Wt = 1 2 kx2 Wđ = 2 2 q C 4. Sóng điện từ - Vận tốc lan truyền trong không gian v = c = 3.108 m/s - Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu được bằng tần số riêng của mạch. - Bước sóng của sóng điện từ c c2 LC f     Với: c: vận tốc as trong chân không; C: điện dung của tụ điện (F); L: độ tự cảm của cuộn dây (H). - Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin  LMax và C biến đổi từ CMin  CMax thì bước sóng  của sóng điện từ phát (hoặc thu) Min tương ứng với LMin và CMin Max tương ứng với LMax và CMax . 5. Sơ đồ khối của máy phát và thu thanh vô tuyến đơn giản: - Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến đơn giản: Micrô (1) tạo ra dao động điện có tần số âm; Mạch phát sóng điện từ cao tần (2) phát ra sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz) ; Mạch biến điệu (3) trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu ; anten (5) tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian. - Sơ đồ khối của máy thu thanh vô tuyến đơn giản: Anten (1) thu sóng điện từ cao tần biến điệu ; Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần (2) khuếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới ; Mạch tách sóng (3) tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến ; Loa (5) biến dao 1 2 3 4 5 3 2 1 4 5
• 17. 17 động điện thành dao động âm. - Ứng dụng của sóng điện từ: Sóng vô tuyến điện được sử dụng trong thông tin liên lạc. ở đài hát thanh, dao động âm tần được dùng để biến điệu (biên độ hặc tần số) dao động cao tần. Dao động cao tần đã được biến điệu s được phát xạ từ ăng ten dưới dạng sóng điện từ. Ở mát thu thanh, nhờ có ăng ten thu, s thu được dao động cao tần đã được biến điệu, và sau đó dao động âm tần lại được tách ra khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ quá trình tách sóng, rồi đưa ra loa. - Nguyên tắc chung của thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến:  Phải dùng các sóng điện từ cao tần làm sóng mang  Phải biến điệu sóng mang.  Ở nơn thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần (sóng mang).  Khi tín hiệu thu nhỏ phải khuyếch đại chúng bằng mạch khuyếch đại. - Lưu ý u n ng: ng m ng i n ng i n s ng âm n, n số ng n số s ng n HƯƠN . SÓNG ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng 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. - Đối với as trắng sau khi đi qua lăng kính thì bị tán sắc thành một dải màu như ở cầu vồng, tia đỏ lệch ít nhất tia tím bị lệch nhiều nhất. - Lưu ý: + Hiện tượng tán sắc ánh sáng s xảy ra khi ánh sáng trắng đi qua lăng kính, thấu kính, giọt nước mưa, lưỡng chất phẳng, bản mặt song song ... (các môi trường trong suốt) + Hiện tượng cầu vồng là do hiện tượng tán sắc ánh sáng. + Ánh sáng phản xạ trên các váng dầu, mỡ hoặc bong bóng xà phòng (có màu sặc sỡ) là do hiện tượng giao thoa ánh sáng khi dùng ánh sáng trắng. Lưu ý: + Nếu tia tới là as trắng đi song song với đáy lăng kính, mà tia ló là chùm tia sáng cũng song song với đáy của lăng kính. Thì tia tím ở trên tia đỏ ở dưới. + Nếu tia tới là as trắng sau khi qua lăng kính có 1 tia đi lệch là là mặt bên của lăng kính, thì các tia còn lại có bước sóng dài hơn. VD: Sau khi qua LK tia vàng đi là là mặt bên thì các tia còn lại là đỏ, da cam. - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc + Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, chỉ có một màu. + Bước sóng của ánh sáng đơn sắc v f , truyền trong chân không 0 c f 0 0c v n với c c n v .f    là triết suất của môi trường. đ đ đ t đ t t đ t t c v n v n 1 v v c v n v n             ậy trong cùng 1 mt as đỏ truyền nhanh hơn as tím  hiết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng và t n số as. Thường thì chiết suất giảm khi  tăng. - Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đ chiết suất của môi trường là nh nhất, màu tím là lớn nhất. - Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Bước sóng của ánh sáng trắng: 0,38 m    0,76 m. - ông thức lăng kính: + Tổng quát: sini1 = nsinr1 ; sini2 = nsinr2 ; A = r1 + r2 ; D = (i1 + i2) – A. + Góc triết quang nhỏ: i1 = n.r1 ; i2 = n.r2 ; A = r1 + r2 ; D = (n-1).A + Góc lệch cực tiểu: i1 = i2 , r1 = r2 = A/2 , Dmin =2.i –A; minD A A sin n.sin 2 2   2. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Hiện tượng ánh sáng bị lệch phương truyền khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt
• 18. 18 hoặc không trong suốt gọi là hiện tượng nhi u xạ ánh sáng. 3. Hiện tượng giao thoa ánh sáng (chỉ xét giao thoa ánh sáng trong thí nghiệm Iâng). - Đ/n: Là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp trong không gian trong đó xuất hiện những vạch sáng và những vạch tối xen k nhau. Các vạch sáng (vân sáng) và các vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa. - Hệ thống vân giao thoa đối với as đơn sắc: Là 1 hệ thống các vạch màu đơn sắc và các vạch tối nằm xen k . Đối với as trắng: Chính giữa là vân sáng trung tâm, 2 bên là những dải màu tím ở trong đỏ ở ngoài. - Hiệu đường đi của ánh sáng (hiệu quang trình): 2 1 ax d d d D Trong đó: a = S1S2 là khoảng cách giữa hai khe sáng D = OI là khoảng cách từ hai khe sáng S1, S2 đến màn quan sát S1M = d1; S2M = d2 x = OM là (tọa độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét - ị trí toạ độ vân sáng: d = k  ; k Z λD x = k = k.i a k = 0: Vân sáng trung tâm; k = 1: Vân sáng bậc (thứ) 1; k = 2: Vân sáng bậc (thứ) 2; k > 0 khi d2 > d1, k < 0 khi d2 < d1. - ị trí toạ độ vân tối: d = (k + 0,5)  ; k Z λD x = (k +0,5) = (k +0,5).i a Với các vân tối không có khái niệm bậc giao thoa. (Vân tối thứ 3 ứng với k = 2, thứ 5 ứng với k = 4 ...) - Khoảng vân i: Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: λD i = a - Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân đối với môi trường đó là: n n n D i i n a n - ể tìm số vân sáng và số vân tối trên bề rộng trường giao thoa có chiều dài L đối xứng qua vân trung tâm): + Số kho ng vân trên n a trường giao thoa:     n : Phaàn nguyeân p : Phaàn thaäp phaân L = n,p 2.i + Số vân sáng trên cả trường giao thoa: (2n + 1) + Số vân tối trên cả trường giao thoa: (2n) nếu p < 0,5 2(n + 1) nếu p  0,5 + Ví dụ L/2i = 4,5 ==> n = 4; p = 0,5 ==> số vân sáng là 9, số vân tối là 10. L/2i = 5,45 ==> n = 5; p = 0,45 ==> số vân sáng là 11, số vân tối là 11. L/2i = 3,72 ==> n = 3; p = 0,72 ==> số vân sáng là 7, số vân tối là 8. - Biết khoảng vân i biết vị trí của điểm M (xM) thì: + Tại M là vân sáng khi: xM i = n (n  N); + Tại M là vân tối khi: xM i = n + 1 2 - Xác định số vân sáng vân tối gi a hai điểm M N có toạ độ x1, x2 giả sử x1 < x2) + Vân sáng: x1  ki  x2 ( và ) + Vân tối: x1  (k+0,5)i  x2 ( và ) Số giá trị k  Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu. M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu. - Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L. Biết trong khoảng L có n vân sáng. + Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: 1 L i n + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: L i n S1 D S2 d1 d2I O x M a
• 19. 19 + Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là vân tối thì: 0,5 L i n - Sự trùng nhau của các bức xạ 1, 2 ... khoảng vân tương ứng là i1, i2 ...) + Trùng nhau của vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = ...  k11 = k22 = ... + Trùng nhau của vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ...  (k1 + 0,5)1 = (k2 + 0,5)2 = ... - Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của các bức xạ. - Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng 0 38m    0,76m) + Bề rộng quang phổ bậc k:  đ      k t ñ t D x k ( ) k i i a + Xác định số vân sáng, số vân tối và các bức xạ tương ứng tại một vị trí xác định (đã biết x): + Vân sáng: 76,0 1 38,0  D ax k   các giá trị của k   + Vân tối: 76,0 5.0 1 38,0    D ax k   các giá trị của k   4. Sự xê dịch của hệ vân giao thoa: a, Xê dịch do sự xê dịch của nguồn S:  IO OO' .SS' IS    Vaân trung taâm d / c ngöôïc chieàu d / c cuûa nguoàn S'IO' thaúng haøng b, Xê dịch do bản m t song song: 1  (n )eD OO' a ; Vân trung tâm dịch về phía bản. 5. ách tạo ra nguôn kết hợp: a) Khe Yâng (đã học). b Lưỡng lăng kính rexnen: S1S2 = a = 2.d1.A(n - 1); i = D/a ==> )1n(A.d.2 )dd( i 1 21    Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2.A(n -1) c) Lưỡng thấu kính Biê: Gồm một thấu kính được cưa đôi qua quang tâm rồi: + C1: Hớt đi mỗi nửa một phần nhỏ là e rồi ghép sát vào nhau. Hai nh h i là o thì tạo ra giao thoa. Khoảng cách hai ảnh là : / 1 1 1 2 1 d -d a = S S = 2e. d ; Bề rộng miền giao thoa là: / / / d.d d)dd(e d d aMN 11 211 1 2 2   ; khoảng vân a )dd( i 2 / 1   ; Cách 1 Cách 2 O O’ S1 S2 I S’ S S S1 S2 O’ O e, n E S S1 S2 O2 O1 M N O d1 d2 D d1 / S S1 S2 O1 O2 M N O d1 d2 D d1 / E S S1 S2 O M N I  d1 d2 D
• 20. 20 + Ho c 2 để đệm một miếng bìa mỏng để 2 nửa thấu kính cách nhau 1 khoảng là b. Hai nh h i là thật sẽ cho giao thoa, khoảng cách hai ảnh là: / 1 1 1 b.(d +d ) a = d ; Miền giao thoa là: 1 21 d )dd.(b MN   ; Khoảng vân: a D i   . d Lưỡng gương phẳng rexnen: gồm hai gương phẳng đặt lệch nha một góc  nhỏ. S1S2 = a = 2.d1.tg = 2.d1.. Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2.. Khoảng vân    .d.2 )dd( i 1 21 . 6. ác loại quang phổ: a, Quang phổ phát xạ: Là quang phổ của ánh sáng do các chất rắn lỏng khí khi được nung nóng ở nhiệt độ cao phát ra. Quang phổ phát xạ của các chất chia làm hai loại: quang phổ liên tục và quang phổ vạch. * Quang phổ liên tục: - Là 1 dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím, giống như quang phổ của ánh sáng mặt trời. - Tất cả các vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng đều phát ra quang phổ liên tục - Đặc điểm : quang phổ liên tục không phụ thuộc bản chất của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng. Khi nhiệt độ của vật càng cao thì miền quang phổ càng mở rộng về as có bước sóng ngắn - Ứng dụng: cho phép xác định nhiệt độ của nguồn sáng * Quang phổ vạch: - Là 1 hệ thống các vạch màu riêng r ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. - Khi kích thích khối khí hay hơi ở áp suất thấp để chúng phát sáng thì chúng phát ra quang phổ vạch phát xạ. - Đặc điểm: Các nguyên tố khác nhau thì phát ra các qp vạch px khác nhau:  về số lượng vạch, độ sáng, vị trí, màu sắc của các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch. - Ứng dụng: Dùng để phân tích thành phần mẫu vật. b, Quang phổ hấp thụ: - Là 1 hệ thống các vạch tối riêng r nằm trên 1 nền quang phổ liên tục. - Cần 1 nguồn sáng trắng để phát ra QPLT, giữa nguồn sáng và máy qp là đám khí hay hơi được đốt cháy để phát ra qp vạch hấp thụ. (Qp mặ ời mà hu ượ n ái ấ à p hấp hụ Bề mặ ặ T ời phá u ng phổ i n ụ ) - Đặc điểm: Nhiệt độ của nguồn phát ra qp vạch hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra qp liên tục. - Ứng dụng: Trong phép phân tích quang phổ. * Hiện tượng đảo sắc ánh sáng: Là hiện tượng khi nguồn phát ra qplt đột nhiên mất đi thì nền qplt mất đi, các vạch tối của qp vạch hấp thụ trở thành các vạch màu của qp vạch phát xạ. Lúc đó nguồn phát ra qp vạch hấp thụ trở thành nguồn phát ra qp vạch phát xạ. hứng tỏ đám hơi có khả năng phát ra những as đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ as đó . Tia hồng ngoại tia tử ngoại và tia X: a Tia hồng ngoại: - Định nghĩa : Là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ :  > 0,76  m - Bản chất : là sóng điện từ . S S1 S2 I O M N d2 d1 G2 G1  
• 21. 21 - Nguồn phát sinh : Tất cả các vật nung nóng đều phát ra tia hồng ngoại (mặt trời, cơ thể người, bóng đèn . . .) Có 50% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng hồng ngoại. - Đặc điểm : Tác dụng nhiệt, td lên kính ảnh hồng ngoại, td hóa học, có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần. - Ứng dụng : Dùng để sưởi ấm, sây khô, chụp ảnh hồng ngoại, trong cái điều khiển từ xa: tivi, ô tô. b Tia tử ngoại: - Định nghĩa : Là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím :  < 0,38  m - Bản chất : là sóng điện từ . - Nguồn phát sinh :  Vật bị nung nóng trên 20000 C phát ra tia tử ngoại Nguồn phát ra tia tử ngoại : mặt trời, hồ quang điện . . . Có 9% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng tử ngoại. - Đặc điểm :  Tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất, làm ion hóa không khí, gây ra những phản ứng quang hóa, quang hợp.  Bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh.  Có một số tác dụng sinh học - Ứng dụng :  Dùng để khử trùng, chữa bệnh còi xương. (Ứng dụng của td sinh học: hủy diệt tế bào)  Phát hiện vết nứt, vết xước trên bề mặt sản phẩm. (Ứng dụng của td làm phát quang một số chất) c, Tia Rơnghen: - Phát hiện tia X: Mỗi khi một chùm tia catôt – tức là chùm tia eelectron có năng lượng lớn – đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X. - Bản chất : là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn cỡ 10-11 m  10-8 m - Tính chất :  Có khả năng đâm xuyên lớn, có thể truyền qua giấy, gỗ . . . nhưng truyền qua kim loại thì khó hơn. Kim loại có khối lượng riêng càng lớn thì ngăn cản tia Rơnghen càng tốt (chì . . )  Tác dụng mạnh lên phim ảnh.  Làm phát quang một số chất  Làm ion hố chất khí  Có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn - Công dụng :  Trong y học : dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa một số bệnh ung thư.  Trong công nghiệp : dùng để dò khuyết tật bên trong sản phẩm, chế tạo máy đo liều lượng tia rơnghen. 6. Thang sóng điện từ: - Sóng vô tuyến: Bước sóng từ vài chục km đến vài mm. - Tia hồng ngoại: Bước sóng từ vài mini mét đến 0,76μm. - Ánh sáng khả kiến: Bước sóng từ 0,76μm đến 0,38μm. - Tia tử ngoại: Bước sóng từ 3,8.10-7 m đến 10-9 m. - Tia X: Bước sóng từ 10-8 m đến 10-11 m. - Tia gamma: Bước sóng từ 10-12 m đến 10-15 m. Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều có bản chất là sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau nên có tính chất, tác dụng khác nhau và nguồn phát, cách thu chúng cũng khác nhau. HƯƠN I. LƯỢN TỬ ÁNH SÁN 1. Hiện tượng quang điện: - Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện. - Hiện tượng quang điện trong (quang dẫn): Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết thành các êlectron dẫn và các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. - Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện. ==> Các hiện tượng quang điện và các định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. Vùng đ : 0,640 0,760m m   Vùng cam : 0,590 0,650m m   Vùng vàng : 0,570 0,600m m   Vùng l c : 0,500 0,575m m   Vùng lam : 0,450 0,510m m   Vùng chàm : 0,440 0,460m m   Vùng tím : 0,38 0,440m m  
• 22. 22 - Ứng dụng của các hiện tượng quang điện trong các tế bào quang điện, trong các dụng cụ để biến đổi các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, trong các quang điện trở, pin quang điện. 2. Thuyết lượng tử ánh sáng. - Giả thuyết của Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lấn một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ, h là một hằng số. (h = 6,625.10-34 Js). - Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) hc hf Trong đó h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng; c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không; f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). Khi as truyền đi các lượng tử as không bị thay đổi không phụ thuộc k/c tới nguồn sáng - Mỗi phôtôn của as đơn sắc có năng lượng:  = hf = hc/ = mc2 ==> Khối lượng tương đối tính của phôtôn: m = /c2 = h/(c) ==> Động lượng của phôtôn: p = mc = h/ - Lưu ý: hông có hôtôn đ ng yên, hôtôn chỉ tồn tại khi nó chuyển động – khi đ ng yên khối lượng của nó bằng không. - Thuyết lượng tử ánh sáng: + AS được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. + Với mỗi as đơn sắc có tần số f, các phôtôn đếu giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. + Phôtôn bay đi với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ as thì chúng phát ra hay hấp thụ 1 phôtôn. 3. Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanhvề hiện tượng quang điện: 2 0Maxmvhc hf A 2 Trong đó 0 hc A = λ là công thoát của kim loại dùng làm catốt; 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích * Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK  Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm 2 0Max h mv eU = 2 Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn. ối với tia Rơnghen X: - Cường độ dòng điện trong ống Rơnghen: i = Ne Với N là số electron tới đập và đối catốt trong 1 giây. - Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK Với Eđ = mv2 /2 là động năng của electron ngay trước khi đập vào đối catôt và Eđo = mvo 2 /2 là động năng của electron ngay sau khi bứt ra khỏi catôt, thường thì Eđo = 0. ==> Eđ = eUAK - Định luật bảo toàn năng lượng: Eđ =  + Q = hf + Q + Động năng của electron biến thành năng lượng tia X và làm nóng đối catôt. + Với  là năng lượng tia X và Q là nhiệt lượng làm nóng đối catôt. - Bước sóng nhỏ nhất của bức xạ do ống Rơnghen phát ra ứng với trường hợp toàn bộ động năng của electron Eđ (ngay trước khi đập vào đối catôt) biến thành năng lượng  của tia X: Từ Eđ =  + Q = hf + Q ==> Eđ  hf = hc/ ==>   hc/ Eđ ==> min = hc/ Eđ Với: h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng, c = 3.108 m/s là vận tốc as trong chân không. 4. 1 số công thức liên quan: * Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức: 2 Max 0Max Max 1 e V = mv = e Ed 2 * Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là tốc độ cực đại của electron khi đập vào anốt, vK = v0Max là tốc độ ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 2 2 AK A K 1 1 e U = mv - mv 2 2 = EđA – EđK = EđA – ( - A)
• 23. 23 * Công suất chiếu sáng: P = N =N.hc/ Trong đó N là số phôtôn tới bề mặt KL hoặc được phát bởi nguồn trong 1 giây. * Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh = n.e Trong đó n là số electrôn quang điện đến anôt trong mỗi giây, e = 1,6.10-19 C * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): n H = N Với n và N là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong 1 giây. * Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B : sinBe mv R  (  Bv, ) Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với bức xạ có Min (hoặc fMax) 5. Quang trở và pin quang điện: - Quang điện trở là 1 điện trở làm bằng chất quang dẫn. Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng. - Pin quang điện (còn gọi là pin mặt trời) là 1 nguồn điện chạy bằng năng lượng as. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh 1 lớp chặn. 6. Sự phát quang: - Sự phát quang là một số chất có khả năng hấp thụ as có bước sóng này để phát ra as có bước sóng khác. - Đặc điểm của sự phát quang: là nó còn kéo dài 1 thời gian sau khi tắt as kích thích. - Huỳnh quang: Là sự phát quang của các chất lỏng và chất khí, có đặc điểm là as phát quang tắt rất nhanh sau khi tắt as kích thích. Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của as kích thích: hq > kt. - Lân quang: Là sự phát quang của các chất rắn, có đặc điểm là as phát quang có thể kéo dài 1 khoảng thời gian nào đó sau khi tắt as kích thích. Ứng dụng: chế tạo các loại sơn trên các biển báo giao thông, tượng phát sáng... 7. Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô - Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên t chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Trong trạng thái dừng nguyên t không b c xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên t , êlectrôn chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên các quĩ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quĩ đạo dừng. - Tiên đề về sự bức xạ và haapf thị năng lượng của nguyên tử: + hi nguyên t chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Ecao sang trạng thái dừng có m c năng lượng Ethấ (với Ecao > Ethấ ) thì nguyên t hát ra 1 hôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Ecao - Ethấ :  = hf = hc  = Ecao - E hấp + Ngược lại, nếu 1 nguyên t đang trạng thái dừng có năng lượng thấ Ethấ mà hấ thu được 1 hôtôn có năng lượng h đúng bằng hiệu Ecao - Ethấ thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng Ecao lớn hơn. ==> Nguyên tử luôn có xu hướng chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng lượng thấp hơn. * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: rn = n2 r0 Với r0 =5,3.10-11 m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K); n = 1, 2, 3, 4, 5, 6... * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: n 2 13,6 E = - (eV) n Với n  N* . * Sơ đồ mức năng lượng - Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K Lưu ý: Vạch dài nhất LK khi e chuyển từ L  K Vạch ngắn nhất K khi e chuyển từ   K. - Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L nhận phôtôn phát phôtôn Ecao Ethấp Laiman K M N O L P Banme Pasen HHHH n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
• 24. 24 Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: Vạch đỏ H ứng với e: M  L Vạch lam H ứng với e: N  L Vạch chàm H ứng với e: O  L Vạch tím H ứng với e: P  L Lưu ý: Vạch dài nhất ML (Vạch đỏ H ) Vạch ngắn nhất L khi e chuyển từ   L. - Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài nhất NM khi e chuyển từ N  M. Vạch ngắn nhất M khi e chuyển từ   M. - Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: 13 12 23 1 1 1      và f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) 8. Sơ lược về laze: - Laze là phiên âm của LASER, nghĩa là máy khuyếch đại as bằng s hát xạ c m ng. - Laze là 1 nguồn sáng phát ra 1 chùm sáng có cường độ lớn dựa trên ứng dụng của hện tượng phát xạ cảm ứng - Đặc điểm của tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn. - Tùy vào vật liệu phát xạ người ta chế tạo ra laze khí, laze rắn và laze bán dẫn. Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ của tia laze là do as đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản 9. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng: - Ánh sáng vừa có t/c sóng, vừa có t/c hạt vậy as có lưỡng tính sóng hạt. - Khi bước sóng của as càng ngắn (thì năng lượng của phôtôn càng lớn), thì t/c hạt thể hiện càng đậm nét: Tính đâm xuyên, td quang điện, td iôn hóa, td phát quang. Ngược lại khi bước sóng của as càng dài (thì năng lượng của phôtôn càng nhỏ), thì t/c sóng thể hiện càng đậm nét: d quan sát thấy hiện tượng giao thoa, hiện tượng tán sắc của các as đó. HƯƠN VII. ẬT LÝ H T NHÂN 1. ấu tạo hật nhân nguyên tử ơn vị khối lượng nguyên tử: a ấu tạo hạt nhân nguyên tử: - Cấu tạo: + Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn. + Hạt nhân của các nguyên tố có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N đc gọi là số khối. + Các nuclôn liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (cỡ 10-15 m). - Bán kính hạn nhân tăng chậm theo số khối A: r = r0.A1/3 . Với r0 = 1,2 Fecmi; 1 Fecmi = 10-15 m. - Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số nơtron N gọi là các đồng vị. b 1 số đơn vị hay dùng trong LHN: - Đơn vị khối lượng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị bằng 1 12 khối lượng nguyên tử của đồng vị 12 6C , cụ thể: 1u = 1,66055.10-27 kg ; 1u = 931,5 Mev c2 ==> 1uc2 = 931,5MeV - u xấp xỉ bằng khối lượng của một nuclôn nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A u . - Đơn vị năng lượng: 1 eV = 1,6.10-19 J ==> 1 MeV = 106 .1,6.10-19 J = 1,6.10-13 J - 1 số đơn vị n/tử thường gặp: mP = 1,67262.10-27 kg = 1,007276 u ; mn = 1.67493.10-27 kg = 1,008665 u ; me = 9,1.10-31 kg = 0,0005486 u; - Các ước và bội : G  109 ; M  106 ; k  103 ; m  10-3 ;   10-6 ; n  10-9 ; p  10-12 2. Hệ thức Anhxtanh độ hụt khối năng lượng liên kết: - Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có năng lượng tính theo công thức:E = m0c2 + Wđ 12 23 13 1 2 3
• 25. 25 Trong đó Wđ = m0v2 /2 = ( 1 1 - v2 c2 - 1)m0c2 là động năng của hạt nhân. - Một vật có khối lượng m0 ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng của vật s tăng lên thành m với m = m0 1 - v2 c2 - Ta có thể viết hệ thức Anhxtanh: E = mc2 . ==> Wđ = E – E0 ; Với E0 = m0c2 là năng lượng nghỉ của vật. - ộ hụt khối:: m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx hối lượng của một hạt nhân luôn nh hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó - Năng ượng i n ết: ΔE = Δmc2 Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng ΔE, gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclôn thì cần tốn một năng lượng bằng ΔE). - Năng lượng liên kết riêng :  = ΔE/A (là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn). Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững. 3. Phản ứng hạt nhân a, ịnh ngh a: - Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân. - Phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. A  C + D Trong đó A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (, , ...) + Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau thành các hạt nhân khác. A + B  C + D - Phương trình phản ứng: 31 2 4 1 2 3 41 2 3 4 AA A A Z Z Z ZX X X X Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, electrôn, phôtôn ... - Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1  X2 + X3; X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt  hoặc  b, ác định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: + Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Bảo toàn động lượng: 1 2 3 4 1 1 2 2 4 3 4 4m m m mp p p p hay v v v v + Bảo toàn năng lượng: 1 2 3 4X X X XK + K +ΔE = K + K ==> 3 4 1 2X X X XΔE = K +K -(K +K ) Trong đó: E là năng lượng phản ứng hạt nhân 21 2 X x xK m v là động năng chuyển động của hạt X - Lưu ý: + Không có định luật bảo toàn khối lượng. + Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: 2 X X Xp = 2m K - Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c2 Trong đó: 1 20 X XM m m là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng. 3 4X XM m m là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng. Lưu ý: + Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng E dưới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn . Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn. + Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng E dưới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn . Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững. - Trong phản ứng hạt nhân 31 2 4 1 2 3 41 2 3 4 AA A A Z Z Z ZX X X X Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng là 1, 2, 3, 4. Năng lượng liên kết tương ứng là E1, E2, E3, E4 ; Độ hụt khối tương ứng là m1, m2, m3, m4 Năng lượng của phản ứng hạt nhân : E = A33 +A44 - A11 - A22 E = E3 + E4 – E1 – E2 E = (m3 + m4 - m1 - m2)c2 c, Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ + Phóng xạ  ( 4 2 He ): 4 4 2 2 A A Z ZX He Y  So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị.
• 26. 26  Là hn Hêli ( eH4 2 ), mang điện tích dương (+2e) nên bị lệch về bản âm khi bay qua tụ điện.  Chuyển động với tốc độ cỡ 2.107 m/s, quãng đường đi được trong không khí cỡ 8cm, trong vật rắn cỡ vài mm. ==> khả năng đâm xuyên kém, có khả năng iôn hóa chất khí. + Phóng xạ - ( 1 0 e ): 0 1 1 A A Z ZX e Y  So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.  Thực chất của phóng xạ - là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô: n p e v  Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ - là hạt electrôn ( e0 1 ), mang điện tích âm (-1e) nên bị lệch về phía bản dương của tụ.  Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất.  Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc as.  Iôn hóa chất khí yếu hơn tia .  Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài mm trong kim loại. + Phóng xạ + ( 1 0 e ): 0 1 1 A A Z ZX e Y  So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.  Thực chất của phóng xạ + là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô: p n e v  Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ + là hạt pôzitrôn (e+ ), mang điện tích dương (+e) nên lệch về phía bản âm của tụ điện (lệch nhiều hơn tia  và đối xứng với tia - ).  Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc as.  Iôn hóa chất khí yếu hơn tia .  Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài mm trong kim loại. + Phóng xạ gamma  (hạt phôtôn)  Có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rắt ngắn (< 0,01nm). Là chùm phôtôn có năng lượng cao.  Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao E1 chuyển xuống mức năng lượng thấp E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng: 1 2 hc hf E E  Là bức xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch trong điện trường và từ trường.  Có các t/c như tia Rơnghen, có khả năng đâm xuyên lớn, đi được vài mét trong bê tông và vài centimét trong chì và rất nguy hiểm.  Trong phóng xạ  không có sự biến đổi hạt nhân  phóng xạ  thường đi kèm theo phóng xạ  và . 4. ịnh luật phóng xạ: - ố nguy n ử (hạ nhân) hấ ph ng xạ n ại s u hời gi n : 0 0 0 k t- N-λtTN = N .2 = N .e = 2 - ố hạ nguy n ử phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt ( hoặc e- hoặc e+ ) được tạo thành: -λt 0 0ΔN = N - N = N (1-e ) - Khối ượng hấ ph ng xạ n ại s u hời gi n : t - -λt 0T 0 0 k m m = m .2 = m .e = 2 Trong đó: + Với NA = 6,0221.1023 mol-1 là số Avôgađrô. + A là số khối của nguyên tử. + N0, m0 là số nguyên tử (hạt nhân), khối lượng chất phóng xạ ban đầu. + T là chu kỳ bán rã ln 2 T   là khoảng thời gian một nửa số hạt nhân phân rã. + ln2 0,693 λ = = T T là hằng số phóng xạ, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét. +  và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài (như nhiệt độ, áp suất ...) mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ. + k = t T : số chu kì bán rã trong thời gian t
• 27. 27 - Khối ượng hấ ph ng xạ s u hời gi n : -λt 0 0Δm = m -m = m (1-e ) - Ph n ăm ( gi m) hấ ph ng xạ ị phân : 0 1 tm e m - Ph n ăm hấ ph ng xạ n ại: 0 2 t m tT e m - ối i n h gi hối ượng và số hạ nhân: A N N = m. A - Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: -λt -λt1 0 1 1 1 0 A A A N AΔN m = A = (1-e ) = m (1-e ) N N A Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô. Lưu ý: Trường hợp phóng xạ + , - thì A = A1  m1 = m - Đ ph ng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây: t - -λt 0T 0 0 k H H = H .2 = H .e = λN = 2 0 tH e H    + Với: H0 = N0 là độ phóng xạ ban đầu. + Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây ; hoặc Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq ==> Đ gi m ph ng xạ (%): -λt0 0 0 0 H - HΔH H = = 1- = 1-e H H H Lưu ý: Khi ính ph ng xạ H, H0 (B ) hì hu ỳ ph ng xạ T ph i ổi n vị giây(s) Bảng quy luật phân rã t = T 2T 3T 4T 5T 6T Số hạt còn lại N0/2 N0/4 N0/8 N0/16 N0/32 N0/64 Số hạt đã phân rã N0/2 3 N0/4 7 N0/8 15 N0/16 31 N0/32 63 N0/64 Tỉ lệ % đã phân rã 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875% Tỉ lê đã rã và còn lại 1 3 7 15 31 63 - ng dụng của các đồng vị phóng xạ: trong phương pháp nguyên tử đánh dấu, trong khảo cổ định tuổi cổ vật dựa vào lượng cacbon 14. . Phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch: a Phản ứng phân hạch: - P.ư phân hạch: một hạt nhân rất nặng khi hấp thụ một nơtron s vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo 1 vài nơtrôn. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng cỡ 210 MeV. Sự phân hạch của 1g 235 U giải phóng một năng lượng bằng 8,5.1010 J tương đương với năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu tỏa ra khi cháy hết. - P.ư dây truyền: Gọi k là hệ số nhân nơtrôn, là số nơtrôn còn lại sau 1 p.ư h.n đến kích thích các h.n khác. Khi k  1 xảy ra p.ư phân hạch dây chuyền: + Khi k < 1, p.ư phân hạch dây chuyền tắt nhanh. + Khi k = 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra không đổi theo thời gian. + Khi k > 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây ra bùng nổ. - Khối lượng tới hạn: là khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để p.ư phân hạch dây chuyền duy trì. Với 235 U khối lượng tới hạn cỡ 15 kg, với 239 Pu vào cỡ 5 kg. b Phản ứng nhiệt hạch p.ư tổng hợp h.n : - Hai hay nhiều hạt nhân rất nhẹ, có thể kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn. Phản ứng này chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch. Con người mới chỉ thực hiện được phản ứng này dưới dạng không kiểm soát được (bom H). - Điều kiện để p.ư kết hợp h.n xảy ra: + Phải đưa hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma bằng cách đưa nhiệt độ lên tới 108 độ.

Download