Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
1
WWW.VNMATH.COM
WWW.VNMATH.COM
Naêm hoïc:2010-2011
H
β
H
α
H
γ
H
δ
k
m
N
r
P
r
F
r
v = 0
k
F = 0
m
cos( )( )x A t cm
ω ϕ
= +
Với: +x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. (cm)
+A: Biên độ dao động hay li độ cực đại (cm)+
ω
: tần số góc của dao động (rad/s)
+
ϕ
: pha ban đầu của dao động (t=0)+
( )t
ω ϕ
+
: pha dao động tại thời điểm t. (rad)
Phương trình vận tốc
-Phương trình
' sin( ) cos( )( )
2
v x A t A t cm
π
ω ω ϕ ω ω ϕ
= = − + = + +
=> Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc
2
π
Phương trình gia tốc- Phương trình
2 2
' '' cos( ) cos( )( )a v x A t A t cm
ω ω ϕ ω ω ϕ π
= = = − + = + +
ω ω ϕ ω ϕ
= = + = +
Thế năng W
t
2 2 2
1 1
. cos ( )
2 2
k x kA t
ω ϕ
= = +
Định luật bảo toàn cơ năng W = W
đ
+ W
t
=
2 2 2
1 1
. . .
2 2
k A m A
ω
=
= W
đmax
= W
tmax
=
const
5.Con lắc lò xo
H
γ
H
δ
- x
max
= A
- a
max
=
2
A
ω
- v
min
= 0
- W
đ
=
2
1
. 0
2
m v =
- W
tmax
=
2 2
1 1
2 2
1 1
.
2 2
m v kA=
- W
tmin
=
2
1
0
2
kx =
- W = W
đ
+ W
t
= W
đmax
- F
đhmin
= k.x
min
= 0
- Lực đàn hồi và gia tốc đổi
chiều tại vị trí cân bằng
-A x<0,a>0 VTCB +Ax>0,a<0
Sơ đồ tóm lược dao động cơ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
-Phương trình
' sin( ) cos( )( )
π
π
ω
= = =
Tần số -Tần số dao động của con lắc lò xo
1 1
2 2
k
f
T m
ω
π π
= = =
6.Con lắc đơn
Cấu tạo
-Gồm một sợi dây không giãn có độ dài l, khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại được
gắng vào một vật có khối lượng m. Con lắc dao động với biên độ góc nhỏ (
0
10
α
<
)
Phương trình dao động
Lực kéo về với li độ góc nhỏ.
sin
t
s
P mg mg mg
l
α α
= = =
Năng lượng của con lắc đơn
Động năng của con lắc W
đ
=
2
1
.
2
m v
Thế năng của con lắc (Chọn gốc thế năng tại VTCB và con
lắc có li độ góc
α
)
(1 cos )
t
W mgl
α
= −
Cơ năng của con lắc W =
2
1
.
2
m v
+
(1 cos )mgl
α
−
=
Dao động tắt dần
-Dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian
-Dao động tắt dần càng nhanh nếu độ nhớt môi trường càng lớn.
Dao động duy trì:
-Nếu cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động để bù lại phần năng lượng tiêu hao do ma sát mà
không làm thay đổi chu kì dao động riêng của nó, khi đó vật dao động mãi mãi với chu kì bằng chu kì
dao động riêng của nó, gọi là dao động duy trì.
Đặc điểm
• Ngoại lực tác dụng để cho dao động duy trì được thực hiện bỡi một cơ cấu nằm trong hệ dao động.
Dao động cưỡng bức
-Nếu tác dụng một ngoại biến đổi điều hoà F = F
0
sin(ωt + ϕ) lên một hệ. Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để
bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát . Khi đó hệ sẽ gọi là dao động cưỡng bức
Đặc điểm
• Dao động của hệ là dao động điều hoà có tần số bằng tần số ngoại lực.
• Biên độ của dao động không đổi
• Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào:
+Biên độ ngoại lực điều hòa tác dụng vào hệ.
+Tần số ngoại lực và độ chênh lệch giữa tần số dao động của ngoại lực và tần số dao
động riêng của hệ.
• Ngoại lực tuần hoàn do một cơ cấu ngoài hệ tác động vào vật.
Hiện tượng cộng hưởng
-Nếu tần số ngoại lực (f) bằng với tần số riêng (f
0
) của hệ dao động tự do, thì biên độ dao động cưỡng
bức đạt giá trị cực đại.
Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng :
-Dựa vào cộng hưởng mà ta có thể dùng một lực nhỏ tác dụng lên một hệ dao động có khối lượng lớn
để làm cho hệ này dao động với biên độ lớn
2
– ϕ
1
)
• Pha ban đầu:
1 1 2 2
1 1 2 2
sin sin
tan
cos cos
A A
A A
ϕ ϕ
ϕ
ϕ ϕ
+
=
+
• Ảnh hưởng của độ lệch pha :
• Nếu: ϕ
2
– ϕ
1
= 2kπ → A = A
max
= A
1
+A
2
. :Hai dao động cùng pha
1
P
2
x
ϕ
∆ϕ
M
1
M
2
M
O
H
β
H
α
H
γ
H
δ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x
0
.
* Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x
0
Lấy nghiệm ωt + ϕ = α (ứng với x đang tăng, vì cos(ωt + ϕ) > 0)
hoặc ωt + ϕ = π - α (ứng với x đang giảm) với
2 2
π π
Bước sóng
λ
(m):-Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì
.
v
v T
f
λ
= =
-Bướcc sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương dao động cùng pha.
Biên độ sóng A: -Biên độ sóng là biên bộ dao động của các phần tử sóng khi có sóng truyền qua.
Năng lượng sóng -Năng lượng sóng
2 2
1
2
W m A
ω
=
(J)
Độ lệch pha -Nếu hai điểm M và N trong mội trường truyền sóng và cách nguồn sóng 0 lần lược là d
M
và d
N
:
2 2
M N
d d
d
ϕ π π
∆
∆ = + ⇔ = +
thì hai điểm đó dao động ngược pha. ⇒
.d k
λ
=
*Nếu
. 2 .
2 2
d
k k
π π
ϕ π
λ
∆
∆ = ⇔ =
thì hai điểm đó dao động vuông pha. ⇒
.d k
λ
=
với
k Z∈
Phương trình sóng
-Phương trình sóng tại một điểm trong môi trường truyền sóng là phương trình dao động của điểm đó.
-Giả sử phương trình dao động của nguồn sóng O là
cosu A t
ω
=
5
H
π ω
λ λ
= − = −
Tính tuần hoàn của sóng
-Tại một điểm xác định trong môi trường truyền sóng có x = const. u
M
là một hàm biến thiên điều hòa
theo thời gian t với chu kì T
-Tại một thời điểm xác định t = const u
M
là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x
với chu kì
λ
3.Các khái niệm về giao thoa sóng
Phương trình sóng -Giả sử phương trình sóng tại hai nguồn kết hợp O
1
và O
2
là:
1 2
cosu u a t
ω
= =
-Xét một điểm M cách hai nguồn lần lược là d
1
= O
1
M và d
2
2 1
1 2
2 cos ( )cos2 ( )
2
M M M
d d t d
u u u a
T
π π
λ λ
− ∆
= + = −
=> Dao động tổng hợp tại M cũng là dao động điều hòa cùng tần số với hai dao động thành phần với
chu kì T -Biên độ sóng tổng hợp tại M
2 1
2 cos ( ) 2 cos ( )
M
d d
A a a
ϕ
π π
λ λ
− ∆
= =
• Độ lệch pha
2 1
2
d d
ϕ π
λ
,O
2
) dựa vào điều kiện
-S
1
S
2
< d
1
-d
2
< +S
1
S
2
. Với d
2
– d
1
thõa
2k
ϕ π
∆ =
• Số cực tiểu giao thoa N’ (Số nút sóng trong khoảng từ O
1
,O
2
) dựa vào điều kiện
-S
1
NB
d k k n
λ
= + =
Điều kiện có sóng dừng
-Sóng dừng có hai đầu cố định (nút sóng) hay hai đầu tự do
(bụng sóng)
; :
2
l k k
λ
=
số bó sóng
-Sóng dừng có một đầu cố định (nút sóng) và một đầu tự do
(bụng sóng)
(2 1) ; :
4
l k k
λ
= +
số bó sóng
5.Các khái niệm về sóng âm
Định nghĩa
-Sóng âm là những sóng cơ học lan truyền trong môi trường vật chất.
-Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không. Nói
chung sóng âm truyền trong môi trường rắn có vận tốc lớn nhất.
6
H
β
H
I I
L B hayL dB
I I
= =
Với I: cường độ âm
I
0
:cường độ âm chuẩn = 10
-12
W/m
2
-Đồ thị dao động âm:
+Nhạc âm là những âm có tần số xác định.
+Tập âm là những âm có tần số không xác định
+Âm cớ bản - họa âm: Một nhạc cụ phát âm có tần số f
0
thì cũng có khả năng phát âm có tần số
2f
0
,3f
0
…
Âm có tần số f
0
là âm cơ bản.
Âm có tần số 2f
0
,3f
0…
là các họa âm.
: pha tại thời điểm t +
ϕ
:Pha ban đầu
Chu kì
2 1
( )T s
f
π
ω
= =
Tần s
1
( )
2
f Hz
T
ω
π
= =
Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
-Định tính: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
-Định lượng: +Giả sử khi t = 0 pháp tuyến
n
r
của khung dây trùng với .Từ thông qua khung dây tại thời
điểm t là:
cosNBS t
φ ω
=
+Từ thông biến thiên làm xuất hiện trong khung dây một suất điện động cảm ứng tức thời tại thời điểm t
Đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần
-Nếu:
0 0
cos ( ) cos ( )
R R R R
u U t V i I t A
ω ω
= ⇒ =
-Dòng điện và điện áp giữa hai đầu R cùng pha nhau.
-Biểu thức định luật Ohm:
0
0
R
R
R R
U
U
I I
R R
= ⇒ =
-Giảng đồ vecto quay Fresnen
Đoạn mạch chỉ chứa tụ điện
-Nếu
0 0
cos ( ) cos( )( )
2
C C C C
u U t V i I t A
π
ω ω
Z Z
= ⇒ =
-Giảng đồ vector quay Fresnen
Đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần
-Nếu
0 0
cos ( ) cos( )( )
2
L L L L
u U t V i I t A
π
ω ω
= ⇒ = −
Hay
0 0
cos( )( ) cos( )( )
2
L L L L
i I t A u U t V
π
ω ω
= ⇒ = +
-Điện áp giữa hai đầu cuộn cảm nhanh pha hơn cường độ dòng điện góc
2
π
-Cảm kháng của đoạn mạch
2 ( )
L
Z L fL
ω π
C
Z
C fC
ω π
= = Ω
-Cảm kháng của đoạn mạch
2 ( )
L
Z L fL
ω π
= = Ω
-Giảng đồ vector quay Fresnen
-Từ giảng đồ vector ta có:
U
2
= U
R
2
+ (U
L
- U
C
)
2
Biểu thức định luật Ohm:
0
0
U
C
A
B
L
O
R
U
uuur
I
r
O
C
U
uuur
I
r
O
L
U
uur
I
r
H
β
H
α
H
γ
H
δ
ϕ
− − −
= = =
• Nếu Z
L
> Z
C
: thì
0
ϕ
>
, mạch có tính cảm kháng, u nhanh pha hơn i góc
ϕ
• Nếu Z
L
< Z
C
: thì
0
ϕ
<
, mạch có tính dung kháng, u chậm pha hơn i góc
ϕ
• Nếu Z
L
= Z
C
: thì
0
ϕ
= I
2
.R
•
0 0
0
tan 0
L C L C L C
R R
U U U U Z Z
U U R
ϕ
− − −
= = = =
=> u, i cùng pha
•
1
2
f
LC
π
=
3.Công suất của mạch điện xoay chiều
Biểu thức -Công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện
2
cos
R
P UI UI I R
Z
ϕ
2 2
2 2( )
L C
U U
P
R Z Z
= =
−
Với R =
L C
Z Z−
2
2 cos
2
Z R
ϕ
= ⇒ =
-Nếu R,U=const, L,C,f thay đổi
2
2
2 2 2
cos
( )
L C
R U R
P UI U
Z R Z Z
ϕ
= = =
+ −
φ φ ω
=
9
H
β
H
α
H
γ
H
δ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
-Suất điện động trong cuộn thứ cấp
2
2 2 0
cos
d
N t
dt
φ
ε ω φ ω
= − =
-Trong cuộn thứ cấp có dòng điện cảm ứng biến thiên điều hòa cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.
-Tỉ số máy biến áp:
1 1
2 2
U N
k
U N
= =
.I
=> Công suất hao phí trên đường dây truyền tải là P
haophí
= I
2
.R = R.P
phát
/U
2
phát
-Hai cách làm giảm hao phí trong quá trình truyền tải điện năng đi xa
+Giảm điện trở dây truyền tải bằng cách:
.
l
R
S
ρ
=
Tăng tiết diện dây dẫn (Tốn kém vật liệu).
Làm dây dẫn bằng các vật liệu có điện trở suất nhỏ => Không kinh tế.
+Tăng điện áp trước khi truyền tải bằng cách dùng máy biến thế =>Đang được sử dụng rộng rãi.
5.Máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha.
Nguyên lí hoạt động
-Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha
-Phần cảm (Rôto): là phần tạo ra từ trường, là nam châm
-Phần ứng (Stato): là phần tạo ra dòng điện xoay chiều, gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên vòng
tròn(Phần cảm có bao nhiêu cặp cực thì phần ứng có bấy nhiêu cuộn dây)
-Tần số dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều phát ra là:
Nếu rôto quay độ với tốc n (vòng/giây) hoặc n (vòng/phút)thì
1 0
cos ( )i I t A
ω
=
,
2 0
2
cos( )( )
3
i I t A
π
ω
= −
và
3 0
2
cos( )( )
3
i I t A
π
ω
= +
Mắc hình sao
-Gồm 4 dây trong đó có ba dây pha và một dây trung hòa.
-Tải tiêu thụ không cần đối xứng.
-
3.
d p
U U=
-I
S
H
β
H
α
H
γ
H
δ
C
L
ξ
+
-
q
1
B
r
2
B
r
3
B
r
(1)
(2)
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
-Tải tiêu thụ phải thật đối xứng
-
3.
cuộn dây.
-Điện tích cuả tụ điện trong mạch dao động LC biến thiên điều hòa theo biểu thức:
0
cos( )q Q t
ω ϕ
= +
-Với tần số góc là:
1
LC
ω
=
-Cường độ dòng điện trong mạch:
0 0
sin( ) cos( )
2
dq
i Q t I t
dt
π
ω ω ϕ ω ϕ
= = − + = + +
Với
0 0
I Q
ω
=
=>Dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng nhanh pha
2
π
so vơí điện tích giữa hai bản tụ
H
γ
H
δ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
-Cả hai đều sinh ra chung quanh nó một từ trường.
Khác nhau:
-Dòng điện dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích. Còn dòng điện dịch là
một điện trường biến thiên, không có các hạt mang điện tích chuyển động.
Điện từ trường:
-Điện trường biến thiên sinh ra từ trường xoáy, từ trường biến thiên sinh ra điện trường xoáy, hai trường
biến thiên này liên hệ mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ
trường.
Thuyết điện từ:
-Thuyết điện từ cuả Maxwell khẳng định mối quan hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ
trường.
5.Sóng điện từ
Định nghĩa:
-Sóng điện từ chính là điện từ trường biến thiên lan truyền trong không gian theo thời gian.
Đặc điểm cuả sóng điện từ:
-Truyền trong mọi môi trường vật chất kể cả trong môi trường chân không. Tốc độ truyền sóng điện từ
trong chân không bằng tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.10
8
m/s (Đây là một trong những bằng
chứng chứng tỏ ánh sáng có bản chất sóng điện từ)
-Sóng điện từ là sóng ngang. Taị mọi điểm trên phương truyền sóng các véctơ
E B v⊥ ⊥
ur ur r
từng đôi một
và tạo thành tam diện thuận.
Sóng trung
Sóng ngắn
Sóng cực ngắn
1km-10km
100m-1.000m (1km)
10m-100m
1m-10m
0,1MHz – 1MHz
1 MHz -10 MHz
10 MHz -100 MHz
100 MHz -1000MHz
Vai trò của tần điện li trong việc thu và phát sóng vô tuyến
-Tần điện li: là tần khí quyển ở độ cao từ 80-800km có chứa nhiều hạt mang điện tích là các electron, ion
dương và ion âm.
-Sóng dài:có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được. Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông
tin liên lạc trên mặt đất và trong nước.
-Sóng trung:Ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được. Ban đêm bị tần
điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được. Được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.
-Sóng ngắn: Có năng lượng lớn, bị tần điện li và mặt đất phản xạ mạnh. Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất
thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất. Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất.
-Sóng cực ngắn: Có năng lượng rất lớn và không bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ. Được dùng trong thôn
tin vũ trụ.
Nguyên tắc chung trong việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.
-Dùng sóng vô tuyến có bước sóng ngắn để tải thông tin. Đó là các sóng điện từ cao tần gọi là sóng mang.
-Biến điệu sóng mang: tức là trộn sóng âm tần và sóng vô tuyến thông qua mạch biến điệu.(Có thể biến điệu
biên độ (Sóng AM), biến điệu tần số (Sóng FM), hay biến điệu pha)
12
H
β
H
-Do chiết suất của môi trường trong suốt thay đổi so với các ánh sáng đơn sắc khác nhau (Chiết suất của
môi trường đối với ánh sáng đơn sắc tăng dần theo thứ tự ánh sáng đỏ đến ánh sáng tím)
Ứng dụng -Dùng trong máy quang phổ lăng kính.
2.Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng.
Ánh sáng đơn sắc-Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có màu sắc xác định. Ánh sáng đơn sắc không bị tán
sắc khi qua lăng kính.
-Một chùm sáng đơn sắc khi truyền qua hai môi trường khác nhau thì: tốc độ, chu kì, bước sóng đều
thay đổi, riêng chỉ có tần số (f) ánh sáng là không đổi.
Ánh sáng trắng -Là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
Chiết suất – vận tốc và bước sóng.
-Vận tốc ánh sáng phụ thuộc vào bản chất môi trường truyền sóng
+Trong chân không hay không khí tốc độ ánh sáng là c = 3.10
8
m/s
+Trong các môi trường có chiết suất n đối với ánh sáng đó thì tốc độ truyền sóng là:
c
v c
n
= <
-Bước sóng ánh sáng đơn sắc đó trong môi trường được tính bỡi công thức:
+Trong không khí hay chân không:
c
f
λ
=
+Trong môi trường có chiết suất n:
n
v
f n
λ
khuyếch đại
âm tần
H
β
H
α
H
γ
H
δ
A
B
O
M
F
1
F
2
H
x
D
d
1
d
2
I
a
F
L
1
x k k i k
a
λ
= = = ±
+Khi k = 0 là vân sáng trung tâm.
+Khi k =
1±
là vân sáng bậc 1…
-Điều kiện đề tại M là vân tối:
2 1
(2 1)
2
d d d k
λ
= − = +
với
k Z∈
Vị trí vân tối
1 1
( ) ( ). ; 0; 1
2 2
t
s
D
x k k i k
a
λ
= + = + = ±
+Khi k = 0 là vân tối thứ nhất.
Nếu phần thập phân của n >=0,5 thì số vân tối quan sát được N
t
= 2(N
max
+1)
Ứng dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng-Dùng đo bước sóng ánh sáng qua công thức:
.i a
D
λ
=
6.Máy quang phổ-các loại quang phổ
Máy quang phổ lăng kính
Định nghĩa:
-Máy quang phổ lăng kính là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức
tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
-Nó dùng nhận biết thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.
Cấu tạo
-Ống chuẩn trực: dùng tạo chùm sáng song song
-Hệ tán sắc: bộ phận chính của máy quang phổ lăng kính có nhiệm vụ tán sắc ánh sáng
-Buồng tối: dùng ghi nhận hình ảnh quang phổ của các nguồn sáng.
Nguyên tắc hoạt động: -Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng
7.Quang phổ phát xạ
Quang phổ liên tục.
Định nghĩa -Quang phổ liên tục là dãi sáng có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
Nguồn phát sinh -Các vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát ra quang phổ liên tục.
-Mặt Trời là nguồn phát quang phổ liên tục.
14
H
β
Nguồn phát sinh -Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích phát ra quang phổ vạch phát xạ.
Đặc điểm
-Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về: số lượng vạch phổ, vị trí
các vạch, màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối giữa các vạch.
=>Như vậy: Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một
quang phổ vạch phát xạ riêng đặc trưng cho nguyên tố đó.
Ứng dụng-Dùng nhận biết thành phần cấu tạo của nguồn phát quang phổ vạch phát xạ, xác định
thành phần cấu tạo của mẫu vật.
Quang phổ hấp thụ
Định nghĩa -Quang phổ vạch hấp thụ là một hệ thống các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục.
Nguồn phát sinh-Chiếu một chùm sáng trắng qua một khối khí hay hơi được nung nóng ở nhiệt độ
thấp, sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ.
Đặc điểm-Vị trí các vạch tối nẳm đúng ở vị trí các vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ của chất
khí hay hơi đó.
8.Tia hồng ngoại
Định nghĩa -Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy và nằm ngoài vùng ánh sáng đỏ của
quang phổ, có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ
0,76 m
λ µ
≥
Bản chất -Tia hồng ngoại có bản chất sóng điện từ.
Nguồn phát sinh -Do các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường phát ra.
-Ở nhiệt độ thấp: chỉ phát tia hồng ngoại; Ở nhiệt độ 500
0
C bắt đầu phát ánh sáng đổ tối.
-50% năng lượng ánh sáng Mặt Trời thuộc năng lượng hồng ngoại.
-Nguồn phát hồng ngoại thường dùng là
bóng đèn dây tóc bằng Vônfram nóng sáng,
công suất từ 250W-1000W
Tính chất và tác dụng
-Do các vật bị nung nóng ở nhiệt độ từ 2000
0
C. Nhiệt độ càng cao phổ tử ngoại mở rộng về miền sóng
ngắn
-Nguồn phát tia tử ngoại như Mặt Trời, hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân…
Tính chất và ứng dụng
-Tác dụng mạnh lên kính ảnh
-Làm phát quang một số chất
-Làm Ion hóa không khí
-Gây ra phản ứng quang hóa, quang hợp
-Bị nước và thủy tinh hấp thụ mạnh. Thạch anh không hấp thụ được tia tử ngoại
-Có tác dụng sinh học
Ứng dụng
-Trong công nghiệp: dùng phát hiện các vết nứt nhỏ, các vết trầy xước trên bề mặt sản phẩm.
-Trong y học dùng chữa bệnh còi xương, diệt khuẩn, tiệt trùng…
9.Tia X (Tia Rơnghen)
Để phát tia X người ta dùng ống Rơnghen (Hay ống Cu-lít-giơ)
Cấu tạo
Là ống thủy tinh hút chân không, có gắn 3 điện cực:
+Dây Vônfram được nung nóng dùng làm nguồn phát electron
+Ca tốt K làm bằng kim loại có dạng hình chỏm cầu để làm các electron phóng ra.
+A nốt A đồng thời bằng kim loại, có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy như: platin, Vônfram…
dùng chắn dòng tia catốt. Hiện điện thế giữa hai cực A-K khoảng vài vạn vôn, Áp suất trong ống chừng
10
-3
mmHg
Cơ chế hoạt động
-Khi nối A-K vào hiệu điện thế U
AK
khoảng vài vạn vôn, các electron bật ra khỏi K tạo thành dòng tia
ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện
0
λ
của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện.
3.Giải thuyết Plăng
-Nguyên tử hay phân tử không hấp thụ hay bức xạ năng lượng một cách liên tục mà thành từng phần riêng rẽ,
giáng đoạn và có giá trị hoàn toàn xác định
.h c
hf
ε
λ
= =
. Với f là tần số của bức xạ.
16
H
β
H
α
H
γ
H
δ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
h = 6,625.10
-34
J.s là hằng số Plăng
4.Lượng tử năng lượng.
-Lượng tử năng lượng được kí hiệu
c
= =
-Như vậy muốn có hiện tượng quang điện thì năng lượng phôtôn phải lớn hơn công thoát A của electron.
c c
hf h A h
A
ε λ
λ
= = ≥ ⇒ ≥
Đặt
0
c
h
A
λ
=
vậy định luật giới hạn quang điện
0
λ λ
≤
7.Lưỡng tính sóng-hạt.
-Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Gọi là lưỡng tính sóng hạt.
+Tính chất sóng thể hiện rõ qua bước sóng, còn tính chất hạt thể hiện qua năng lượng phôtôn
+Bước sóng càng lớn thì tính chất sóng thể hiện càng rõ và ngược lại bước sóng càng ngắn (năng lượng
phôtôn
c
hf h
ε
λ
= =
càng lớn)thì tính chất hạt thể hiện càng rõ.
17
H
β
H
α
H
γ
H
δ
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
10.Định luật Stoke về hiện tượng huỳnh quang
Định luật
-Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng
hq
λ
dài hơn bước sóng ánh sáng kích thích
kt
λ
. (
hq
λ
>
kt
λ
)
Giải thích
-Khi nguyên tử hấp thụ phôton của ánh sáng kích thích có năng lượng
kt
hf
ε
. Với r
0
= 5,3.10
-11
m gọi là bán kính Bo
Tiên đề về hấp thụ và bức xạ năng lượng.
-Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có cao sang trạng Thái dừng có năng lượng thấp thì nguyên tử
phát xạ phôton có Năng lượng
mn m n
hf E E
ε
= = −
-Ngược lại khi nguyên tử ở trạng thái dừng có mức năng lượng thấp hấp thụ phôton có năng lượng hf
mn
đúng bằng hiệu E
m
-E
n
Thì nó chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng cao E
m
12.Laser
Định nghĩa
-Là máy khuyếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng.
-Chùm sáng Laser có tính đơn sắc cao, định hướng cao, kết hợp cao và cường độ mạnh.
Nguyên tắc hoạt động-Có ba nguyên tắc cơ bản
+Sử dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng +Tạo sự đảo lộn mật độ
+Dùng buồng cộng hưởng
Các loại Laser
-Có ba loại Laser
N
Dãy Pasen
(vùng hồng ngoại)
H
β
O
P
K
M
L
Dãy Lyman
(Trong vùng tử ngoại)
Dãy Banme
(vùng tử ngoại và vùng
ánh sáng khả kiến )
H
α
H
γ
H
δ
Sơ đồ mức năng lượng trong
nguyên tử hydro
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
1
15
3
1,2.10 .R A
−
=
-Xét hạt nhân
z
A
X
có khối lượng m
hn
, khối lượng của prôtôn là m
p
, khối lượng của nơtron là m
n
-Độ hụt khối của hạt nhân được tính theo biểu thức:
[ ( ) ]
p n hn
m Zm A Z m m∆ = + − −
-Vậy khối lượng của hạt nhân có khối lượng luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon trước khi tạo
thành hạt nhân.
8.Năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết của hạt nhân -Muốn phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng biệt thì cần cung cấp
cho nó một năng lượng
2 2
. ([ ( ) ] ). .931,5
lk p n hn
E W m c Zm A Z m m c m MeV∆ = = ∆ = + − − = ∆
.
Với c = 3.10
8
m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không.
Năng lượng liên kết riêng
-Năng lượng liên kết trên một nuclon là năng lượng liên kết riêng
2
+ A
2
= A
3
+ A
4
Định luật bảo toàn điện tích (Nguyên tử số Z): Z
1
+ Z
2
= Z
3
+ Z
4
Định luật bảo toàn động lượng
1 2 3 4
p p p p+ = +
uur uur uur uur
Hay
1 2 3 4
. . . .m v m v m v m v+ = +
ur uur ur uur
Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
Năng lượng toàn phần của hạt nhân bao gồm năng lượng nghỉ và động năng
+Năng lượng nghỉ E
i
= m
i
.c
2
).c
2
+ K
3
+ K
4
Chú ý không có định luật bảo toàn khối lượng
19
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
Phản ứng hạt nhân thu năng lượng
-Xét phản ứng hạt nhân tổng quát
31 2 4
1 2 3 4
AA A A
Z Z Z Z
A B C D+ → +
-Gọi M
0
= m
A
+ m
B
là khối lượng các hạt nhân trước phản ứng.
-Gọi M = m
C
+ m
D
là khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.
-
0
-Đặc điểm của phóng xạ alpha +Tia alpha là dòng các hạt
2
4
He
+Tốc độ của chùm alpha khoảng chừng 2.10
7
m/s
+Quãng đường đi trong không khí chừng vài xentimet và trong vật rắn chừng vài micromet
+Bị lệch trong điện trường và từ trường (lệch về bản âm của điện trường)
Phóng xạ bê ta trừ
( )
β
−
-Phương trình phóng xạ
0 0
1 1 0
A A
Z Z
X Y e
ν
+ −
→ + +
-Đặc điểm của phóng xạ bêta trừ
+Tia
( )
β
−
là chùm hạt electron
+Tốc độ chùm tia
( )
-Phương trình phóng xạ
+
0 0
1 1 0
A A
Z Z
X Y e
ν
−
→ + +
-Đặc điểm của phóng xạ bêta cộng
+Tia
( )
β
+
là chùm hạt pôzitron là phản hạt của hạt electron
+Tốc độ chùm tia
( )
β
+
bằng tốc độ ánh sáng trong chân không
+Chùm tia
( )
β
+
bị lệch trong điện trường và từ trường. (lệch về bản âm của điện trường)
+Quãng đường đi của tia
( )
β
+
- Tia γ không bị lệch trong điện trường và từ trường.
Định luật phóng xạ
-Đặc tính của quá trình phóng xạ
+Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.
+Có tính tự phát và không điều khiển được.
20
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
+Là một quá trình ngẫu nhiên.
-Định luật phân rã phóng xạ
+Xét một mẫu phóng xạ ban đầu.
+ N
0
số hạt nhân ban đầu.
+ N số hạt nhân còn lại sau thời gian t.
0
0
2
t
t
T
N
N N e
λ
−
= =
Trong đó λ là một hằng số dương gọi là hằng số phân rã, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét.
-Chu kì bán rã (T)
+ Chu kì bán rã là thời gian qua đó số lượng các hạt nhân còn lại 50% (nghĩa là phân rã 50%).
ln 2 0.693
T
-Biểu thức tính độ phóng xạ tại thời điểm t
0
0
2
t
t
T
H
H H e
λ
−
= =
-Đơn vị độ phóng xạ là Beccoren Bq =1 phân rã /1s.
Ngoài ra còn dùng Curi Ci = 3,7.10
10
Bq
11.Phân hạch hạt nhân
Định nghĩa
-Là phản ứng một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtron phát
ra)
-Phản ứng phân hạch tự phát (xảy ra với xác xuất nhỏ)
-Phản ứng phân hạch kích thích
Phân hạch kích thích
-Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân (loại rất nặng ví dụ như hạt nhân
92
235
U,
92
238
U)
-Nếu k<1 thì phản ứng dây chuyền không xả ra.
-Nếu k=1 thì hệ thống này là hệ thống tới hạn. Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra, năng
lượng không đổi và kiểm soát được
-Nếu k>1 thì hệ thống vượt hạn. Năng lượng phản ứng tăng vọt và không kiểm soát được.
*Số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài (tỉ lệ với diện tích mặt ngoài khối Uranium). So với nơtron
sinh ra (tỉ lệ với thể tích của khối) càng nhỏ nếu khối lượng Uranium càng lớn. Khối lượng
này phải đạt đến một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn, thì mới có k>=1
12.Nhiệt hạch.
Định nghĩa
-Là sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ tạo thành hạt nhân năng hơn (thường A<=10)
+ → + +
2 3 4 1
1 1 2 0
17,6H H He n MeV
Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch
-Nhiệt độ cao khoảng từ 50 đến 100 triệu độ
-Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn.
-Thời gian duy trì trạng thái plasma (τ) phải đủ lớn.
14 16
3
(10 10 )
s
n
cm
τ
≥ ÷
Năng lượng nhiệt hạch
-Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng tổng hợp hạt nhân thì không lớn, nhưng nếu so sánh trên
cùng khối lượng nhiên liệu thì lớn hơn rất nhiều so với năng lượng trong phản ứng phân hạch.
Phản ứng nhiệt hạch trên các sao trong vũ trụ
• Hipêtron: có khối lượng lớn hơn khối lượng của nuclon
-Thời gian sống trung bình
Một số hạt bền vững, còn lại đa số không bền vững có thời gian sống trung bình khoảng 10
-24
s đến 10
-6
s.
-Phản hạt:
Mỗi hạt sơ cấp đều có phản hạt của nó, đó là những hạt có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu và
có cùng giá trị tuyệt đối.
-Spin:
22
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
Mỗi hạt sơ cấp khi đứng yên cũng có mômen động lượng riêng và mômen từ riêng, đặc trưng cho
chuyển động nội tại và bản chất của hạt. Đặc trưng bằng số lượng tử Spin.
Dựa vào Spin người ta chia hạt sơ cấp thành hai loại
+Fecmiôn: có s = 1/2;3/2;5/2…
+Bôzôn: có s = 0,1,2…
Tương tác của các hạt sơ cấp
-Có bốn loại tương tác cơ bản
+Tương tác điện từ.
+Tương tác mạnh
+Tương tác yếu
+Tương tác hấp dẫn
2.Cấu tạo, chuyển động và tiến hóa của vũ trụ
Hệ Mặt Trời
-Hệ Mặt Trời bao gồm Mặt Trời là trung tâm và các hành tinh vệ tinh quay chung quanh theo
những quỹ đạo xác định.
-Lực hấp dẫn đóng vai trò quyết định sự hình thành và phát triển của hệ. Tuân theo các định luật
Keple
khí bị ion hóa
Thiên hà
-Là một hệ thống gồm nhiều loại sao và tinh vân. Trong mỗi thiên hà có khoảng một
trăm tỉ ngôi sao và tinh vân. Có sao đang ổn định, có sao mới, sao siêu mới, punxa (sao
không phát sáng, chỉ phát sóng điện từ) và lỗ đen(sao không phát sáng, chỉ phát sóng
điện từ)
-Nhiều thiên hà có dạng xoắn ốc phẳng.
-Thiên hà của chúng ta là Ngân hà
Vũ trụ
-Gồm các thiên hà và các đám thiên hà.
Sự chuyển động của vũ trụ
23
Kiến thức giáo khoa Vật Lý 12 THPT BA CHÚC
-Qui luật chi phối quá trình hình thành và phát triển của hệ thống cấu trúc vật chất trong vũ trụ
là:
Sự chuyển động quanh các tâm
-Các thành viên trong một hệ thống sẽ chuyển động quanh một thiên thể hay một khối
trung tâm. Chuyển động này tuân theo định luật vạn vật hấp dẫn và các định luật của
Keple
Sự nở của vũ trụ
-Vũ trụ đang nở ra, các thiên hà càng ở xa chúng ta càng chuyển động nhanh ra xa chúng
ta
Sự tiến hóa của các sao
-Các sao đều được hình thành từ một đám tinh vân khí hidro
-Các sao có khối lượng cỡ khối lượng Mặt Trời trở xuống sẽ tiến hóa thành sao chắt trắng
-Các sao có khối lượng lớn hơn khối lượng Mặt Trời sẽ tiến hóa thành punxa hay lỗ đen.
Hết
24