tóm tắt lý thuyết vật lý 12

Đặc điểm của quá trình truyền sóng cơ: */ Khi sóng truyền qua, các phần tử môi trường chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó mà không bị truyền đi theo sóng */ Quá trình truyền

LÝ THUYẾT CẦN NHỚ Chương 1 – DAO ĐỘNG CƠ

1 Mối quan hệ x,v,x,φ,W đ ,Wt

2 Khoảng thời gian

x

O

2

2

2 A 2

2

0 vmax

2

2

2

2

±

max 3.v 2

±

max v

2

± d

t max

W 0

=

= d t

W

W

3

= W d = W t W d = 3.W t

W = 3.W W d = W t t

d

W W 3

t max

W 0

=

=

dmax

t

W 0

=

=

vậntốc

nănglượng

v < 0

sin

π

3

π

4

π

6

π

6

− π

4

− π

3

− π

2

−

2π 3

−

3π 4

−

5π 6

− π

5π 6

π

2 2π

3 3π 4

3 A 2

A 2

A 2 2

A 2

2 3 A

2 2 A

-2

1 A

-2 3 A

-A 3 2

−

A

0

-A

0

Wđ=Wt

Wt=3Wđ

Wđ=Wt

max

v v 2

= ±

max

v v 2

= ±

x

V > 0

Wt=3Wđ

+

cos

A 2 2

A 2

−

A 2 2

−

max

v v

2

= ±

ma x

3

2

= ±

max

v

v

2

= ±

VÒNG TRÒN LƯỢNG GIÁC GIẢI NHANH DAO ĐỘNG CƠ HỌC

ma x

3

2

= ±

HVP – KSA! 2

3 Dao động cưỡng bức và cộng hưởng:

Dao động cưỡng bức:

* Định nghĩa: Là dao động của vật chịu thêm tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn theo thời gian có đạng:

Fn = F0cos(2πfnt + φ) Trong đó: F0 là biên độ của ngoại lực; fn là tần số của ngoại lực

* Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

+ Dao động cưỡng bức là điều hòa

+ Tần số dao động cưỡng bức = tần số fn của ngoại lực

+ Biên độ của dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ F0 của ngoại lực

và phụ thuộc vào tần số fn của ngoại lực theo đồ thị sau:

Từ đồ thị => fn càng gần friêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn

Chú ý: Chuyển động của vật chịu tác dụng của lực F n = F 0 cos(2πf n t + φ) bao gồm hai

giai đoạn:+ Giai đoạn chuyển tiếp: biên độ của dao động tăng dần tới khi ổn định

+ Giai đoạn ổn định: giai đoạn dao động cưỡng bức

Hiện tượng cộng hưởng:

* Định nghĩa: là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến giá trị cực đại khi tần số của ngoại lực cưỡng

bức bằng tần số dao động của hệ dao động

* Điều kiện xảy ra công hưởng: fn = friêng hay Tn = Triêng

* Đặc điểm của cộng hưởng: Lực cản và ma sát càng nhỏ thì hiện tượng cộng hưởng xảy ra càng rõ nét (biên đôi cực đại

càng lớn)

Chương 2 – SÓNG CƠ

1 Đại cương về sóng cơ:

a Đặc điểm của quá trình truyền sóng cơ:

*/ Khi sóng truyền qua, các phần tử môi trường chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó mà không bị truyền đi theo sóng

*/ Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động

*/ Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

*/ Qúa trình sóng là quá trình tuần hoàn trong không gian (theo tọa độ x với chu kì = λ) và tuần hoàn theo thời gian( chu

kì T)

*/ Sóng cơ chỉ truyền được trong các môi trường vật chất, không truyền được trong chân không

*/ Vận tốc truyền sóng cơ chỉ phụ thuộc vào tính chất của môi trường truyền, không phụ thuộc vào tần số của sóng

*/ Khi sóng cơ truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số sóng không đổi, vận tốc truyền và bước sóng thay đổi tỉ lệ thuận với nhau

*/ Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ:

b Phương trình sóng

*/ Dạng chuẩn: Cho phương trình dao động tại gốc O: uO = Acos(ωt + ϕ), và sóng

truyền theo chiều dương của trục Ox thì:

uM = AMcos(ωt + ϕ - x

v

ω ) = AMcos(ωt + ϕ - 2π x

λ )

Chú ý: + uM là li độ dao động của phần tử M, uM vàA cùng đơn vị

+ x là tọa độ của M so với gốc O, x và λ có cùng đơn vị + v là tốc độ truyền sóng, v có đơn vị trương ứng với λ + Phân biệt tốc độ truyền sóng v với vận tốc dao động vM của phần tử M:

v = λ/T = λf

vM = u’M(t) = -ωAsin(ωt +φ - 2πx/λ) => vMmax = ωA

*/ Dạng khác: Cho phương trình dđ tại điểm C : uC = Acos(ωt + ϕ)

=> Phương trình dđ tại D (D sau C theo chiều truyền sóng):

v

π

λ

=> Phương trình sóng tại B (B trước C theo chiều truyền sóng):

B

v

π

λ

lượt xM, xN : MN 2 N M

* Trong trường riêng:

Amax

A

fn

friêng

O

O

x

M

x

B

Chiều truyền sóng

+ Nếu hai điểm dao động cùng pha: ∆ =ϕ 2kπ ⇒x=kλ: M,N cách nhau số nguyên lần λ

+ Nếu hai điểm dao động ngược pha: (2 1) (2 1) ( 1)

k x k λ k

∆ = + ⇒ = + = + :M,N cách nhau số lẻ lần nửa bước sóng

+ Nếu hai điểm dao động vuông pha: (2 1) (2 1)

k π x k λ ϕ

∆ = + ⇒ = + :M,N cách nhau số lẻ lần một phần tư bước sóng

* Liên hệ độ lệch pha vơi thời gian và khoảng cách:

2

T

ϕ

khoảng cáh ∆x=|xN-xM| λ λ/2 λ/3 λ/4 λ/6 λ/12

khoảng thời gian ∆t T T/2 T/3 T/4 T/6 T/12

3 Giao thoa 2 nguồn cùng pha: u1=u2 =A.Cos tω

a Phương trình dao động và biên độ của một điểm trong vùng giao thoa hai nguồn

+ Phương trình dao động tổng hợp tại M

u =u +u 2A.cosπ(d2 d ) cos1   t π(d2 d )1 

+ Biên độ sóng tổng hợp tại M : 2 1

M

A =2A cosπ −

λ

b Điều kiện cực đại cực tiểu giao thoa:

+ Điểm M thuộc vân cực đại (AM = 2A):d2− = λd1 K (K∈Z),M thuộc cực đại bậc n thì k = ±n

+ Điểm M thuộc vân cực tiểu (AM = 0): d2 d1 (2K 1)

2

λ

− = + (K∈Z),M thuộc cực tiểu bậc n thì k = (n – 1), -n

* Lưu ý:

Khoảng cách giữa hai cực đại (hoặc giữa hai cực tiểu) liên tiếp trên đường nối hai nguồn = λ/2

Khoảng cách giữa n cực đại(hoặc giữa n cực tiểu) liên tiếp trên đường nối hai nguồn = (n -1)λ/2

Khoảng cách giữa 1 cực đại và 1 cực tiểu liên tiếp trên đường nối hai nguồn = λ/4

c Một số câu hỏi đơn giản:

*Xác định điểm M có ∆d = d 2 – d 1 thuộc vân cực đại cực tiểu bậc mấy:

Xét tỉ số: | | ( ên) ôc CD bâc n

n nguy Mthu d

n Mthu

λ

=>



cực đại (đường cực đại, gợn lồi) là số giá trị của k nguyên: - L/λ ≤ k ≤L/λ:Nếu dấu “=” xẩy ra

* Số vân: (⇔S 1 S 2 =L= kλ) thì hệ vân có hai cực đại ngoài cùng là hai đường S 1 x và S 2 y

cực tiểu (đường cực tiểu, gợn lõm) là số giá trị của k nguyên: - L/λ – 0,5 ≤ k ≤L/λ – 0,5: Nếu dấu

“=” xẩy ra (⇔S 1 S 2 = (k+0,5)λ) thì hệ vân có hai cực tiểu ngoài cùng là hai đường S 1 x và S 2 y

Lưu ý: giao thoa 2 nguồn cùng pha, có cực đại trung tâm => số vân cực đại lẻ, số vân cực tiều chẵn

* Số điểm: dao động với biên độ cực đại trên S 1 S 2 là số giá trị của K(nguyên):- L/λ < k <L/λ

dao động với biên độ cực tiểu trên S 1 S 2 là số giá trị của K(nguyên):- L/λ – 0,5 < k <L/λ – 0,5

4 Giao thoa hai nguồn ngược pha: u1 = Acos( ω t ) và u2 = Acos( ω π t + )

+ Có vân cực tiểu ở trung tâm là trung trực của đoạn S1S2; Hệ vân giao thoa giống như hệ vân giao thoa hai nguồn cùng pha nhưng đổi vị trí vân CĐ cho các vân CT

=> Các kết quả về CĐ trùng với kết quả CT trong giao thoa hai nguồn cùng pha

=> Các kết quả về CT trùng với kết quả CĐ trong giao thoa hai nguồn cùng pha

5 Sóng dừng

a Các đặc điểm của sợi dây có sóng dừng:

*/ Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng; đầu tự do là bụng sóng

*/ Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp( hoặc giữa 2 bụng liên tiếp) = λ/2;

=> khoảng cách giữa n nút(hoặc n bụng) liên tiếp = (n - 1)λ/2

=> khoảng cách giữa một nút và một bụng liền kề = λ/4

*/ Hình dạng sợi dây khi có sóng dừng ở một thời điểm:

*/ Các điểm nằm giữa hai nút liên tiếp luôn dao động cùng pha, nằm về hai phía của

một nút luôn dao động ngược pha

M L

S2

S1

HVP – KSA! 4

*/ Vận tốc truyền sóng trên dây phụ thuộc bản chất của dây và tăng khi lực căng của dây tăng,v không phụ thuộc vào tần

số f của sóng

*/ Khoảng thời gian thời gian ngắn nhất giữa hai lần sợi dây duỗi thẳng = T/2

*/ Sóng tới có biên độ là A thì:

+ Bụng sóng có biên độ là Ab=2A, có vận tốc dao động cực đại là vbmax=ωAb = 2ωA

+ Độ rộng bụng sóng = 2Ab = 4A

*/ Nếu sợi dây được tạo sóng dừng bằng cách:

+ Cho dòng điện xoay chiều tần số f chạy qua dây và đặt nó trong khoảng giữa hai cực của một nam châm hình chữ U thì dây cũng dao động với tần số f

+ Nếu dây kim loại được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số

dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f

b Sóng dừng trong cột khí: Khi sóng âm truyền trong một cột khí có thể xẩy ra sóng

dừng Khi đó đầu ống chứa cột khí bịt kín trở thành nút sóng (nghe thấy âm nhỏ

hoặc không nghe thấy âm), đầu hở trở thành bụng sóng (nghe thấy âm to nhất)

c Điều kiện để sợi dây dài l có sóng dừng:

+ Sợi dây có 2 đầu cố định : l = kλ/2 =kv/2f

Trong đó: số bụng =k; số nút = k+1;

Khi k = 1(dây có 1 bụng): λ max = 2l; fmin = v/2l = hiệu hai tần số liên tiếp tạo được sóng dừng

Khi k = n(dây có n bụng): λ = 2l/k; fn = nfmin là tần số bậc n gây ra sóng dừng

+ Sợi dây có 2 đầu tự do: l = kλ/2 =kv/2f;

Trong đó số bụng = k+1; số nút = k; bước sóng dài nhất gây ra sóng dừng(k =1): λmax = 2l

+ Sợi dây có 1đầu cố định,1đầu tự do:l = (k + 0,5)λ/2 = (k+ 0,5)v/2f

Trong đó số bụng = số nút = k +1;

Khi k = 0 (1nút, 1bụng): λ max = 4l; fmin =v/4l = ½ hiệu hai tần số liên tiếp tạo được sóng dừng

6 Sóng âm - Đặc điểm của quá trình truyền âm:

* Âm truyền tốt nhất trong môi trường rắn, sau đó là lỏng và khí; âm truyền kém trong môi trường xốp (vật liệu cách âm)

và không truyền được trong chân không

* Vận tốc truyền âm chỉ phụ thuộc vào tính chất của môi trường, không phụ thuộc vào tần số âm

* Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác tần số âm không đổi, vận tốc truyền âm và bước sóng biến thiên tỉ

lệ thuận

* Sóng âm truyền trong môi trường lỏng và khí dưới dạng sóng dọc, trong môi trường rắn dưới dạng cả sóng dọc và sóng ngang

CHƯƠNG 3 – ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ R HOẶC L HOẶC C

Đặc điểm Mạch chỉ có R thuần Mạch chỉ có L thuần Mạch chỉ có C

Tác dụng đối

với dđxc

R cản trở dòng điện xoay chiều, tiêu thụ điện năng để tỏa nhiệt (giống như tác dụng của R đối với dòng điện không đổi)

L sinh ra cảm kháng

ZL = ωL = 2πfL

- f càng lớn ZL càng lớn => cuộn dây cản trở dòng điện cao tần

- Cuộn cảm thuần L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở)

C sinh ra dung kháng

ZC = 1/ωC = 1/2πfC

- f càng lớn ZC càng nhỏ => Tụ

C dễ dàng cho dòng cao tần đi qua nó

- Tụ C không cho dòng điện không đổi đi qua

Độ lệch pha

và giản đồ

vecto

u R cùng pha với i :

ϕϕϕϕR = ϕϕϕϕu – ϕϕϕϕi = 0

u L nhanh pha hơn i là ππππ/2:

ϕϕϕϕL = ϕϕϕϕu – ϕϕϕϕi = ππππ/2

u C chậm pha hơn i là ππππ/2:

ϕϕϕϕC = ϕϕϕϕu – ϕϕϕϕi = - ππππ/2

Biểu thức u

và i

Cho i = I0cos(ωt + φi)

=> uR=U0Rcos(ωt +φi)

+ Cho i = I0cos(ωt + φi) => uL

=U0Lcos(ωt + φi +π/2)

+ Cho uL = U0Lcos(ωt + φu) => i = I0cos(ωt + φu - π/2)

+ Cho i = I0cos(ωt + φi) => u

=U0Ccos(ωt + φi - π/2)

+ Cho uC =U0Ccos(ωt + φu) => i

= I0cos(ωt + φu + π/2)

UR

UL

C

Liên hệ giữa

các giá trị tức

thời

uR = i.R

2 2

1

L L

u i

I +U =

0

( i Z L) u L U L 2U L

2

0 2

L L

u

Z

2 2

1

L C

u i

I +U =

0

( i Z C) u C U C 2U C

2

0 2

C C

u

Z

Liên hệ giữa

các giá trị

hiệu dụng và

cực đại

U I R

0

U I R

=

R = ρl/S

L L

U I Z

0

L L

U I Z

=

ZL = ωL = 2πfL

C C

U I Z

0

C C

U I Z

=

ZC = 1/ωC = 1/2πfC Công suất

điện PR = P

2 2

R

U RI R

CosφR = 1

PL = 0 cosφL = 0

PC = 0 cosφC = 0

2 Mạch RLC mắc nối tiếp:

a Liên hệ giữa các giá trị tức thời mạch RLC mắc nối tiếp:

+ Dòng điện tức thời: i = iR = iL = iC ; i = iAM = iMB

+ Điện áp: u = uR + uL + uC ; u = uAM + uMB ;

u = −U = −Z (vì u L và u C ngược pha)

2

1

C

u

U +U =U +U = (vì u R vuông pha với u L và u C )

b Tổng trở và độ lệch pha của u so với i

+ Z = R2+(Z L −Z C)2 = R2+(ωL−1/ωC)2

+ ϕ = ϕu – ϕi với: tan L C L C

R

U U Z Z

− ≤ ≤

c Biểu thức định luật Ôm: Liên hệ của các giá trị hiệu dụng hoặc cực đại

* Cường độ dòng điện: I = IR = IL = IC

* Các hiệu điện thế: U0= U02R+(U0L−U0C)2 ⇒U= U R2+(U L −U C)2

Chú ý: + Nếu cuộn dây có điện trở r: U0 = (U0R+U0r)2+(U0L−U0C)2 ⇒U = (U R +U r)2+(U L−U C)2

+ Nếu mạch có 2 linh kiện: U RC2 =U R2+U C2; U RL2 =U R2+U L2; U LC =|U L−U C|

* Định luật Ôm (liên hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế): U = I.Z hay U0 = I0.Z

d Biểu thức u và i:

* Biết biểu thức hiệu điện thế u = U0cos(ωt + φu) => Biểu thức dòng điện i = I0cos(ωt + φu - φ)

* Biết biểu thức dòng điện i = I0cos(ωt + φi) => Biểu thức hiệu điện thế u = U0cos(ωt + φi + φ)

e Công suất của mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp:

+ công suất:

2

cos

R R

ϕ

+ − ; Hệ số công suất: cosϕ = R

U R

U = Z

Chú ý: + Mạch RLrC thì: P = PR + Pr = UIcosϕ =(UR+Ur)2/(R+r)= (R + r)I2 ;cosϕ =

Z

r R U

U

+ Nếu mạch chỉ có L, C hoặc LC thì cosφ = 0; P = 0 => cuộn dây thuần cảm và tụ C không tiêu thụ điện năng

2 Mạch RLC cộng hưởng:

* Điều kiện Mạch có RLC nối tiếp cộng hưởng khi: ZL = ZC ⇔ω 2

= 1/LC

* Các đặc điểm của mạch cộng hưởng:

+ Về pha: φ = 0 => u,i, uR cùng pha; u vuông pha với uL, với uC

+ Về tổng trở: ZL = ZC => Zmin = R (Nếu cuộn dây có r thì:Zmin = R + r )

+ Cường độ dòng điện: Imax = U/R (Nếu cuộn dây có r thì:Imax = U/(R+r) )

+ Điện áp: tức thời: u = uR = i.R; uL = - uC;

Hiệu dung: U = UR ; UL = UC = ZCU/R = ZLU/R; ULC = 0

Nếu cuộn dây có r thì (ULrC)min = I.r =Ur/(R+r)

L Kiện 1 L Kiện 2

HVP – KSA! 6

+ Công suất và hệ số công suất: Pmax= U/R ; cosφ = 1

Chương IV – DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ:

1 Sóng điện từ:

*/ Định nghĩa sóng điện từ: Là một điện từ trường biến thiên (hay một dao động điện từ) lan truyền trong không gian

*/ Các đặc điểm và tính chất của sóng điện từ:

+ Truyền trong mọi môi trường vật chất và truyền trong cả chân không

+ Trong chân không sóng điện từ truyền đi với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng: c = 3.10 8 m/s => có bước sóng: λ = c/f

+ Hai thành phần của sóng điện từ là E(điện trường biến thiên) và B(từ trường biến thiên) luôn biến thiên cùng tần số, cùng pha và trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau

+ Sóng điện từ là sóng ngang: E ⊥ ⊥ B v và theo thứ tự tạo thành tam diện thuận

+ Sóng điện từ tuân theo định luật truyền thảng, phản xạ, khúc xạ như ánh sáng

+ Sóng điện từ mang năng lượng, tần số càng lớn (bước song càng nhỏ) năng lượng càng lớn; năng lượng của sóng điện từ

tỉ lễ với lũy thừa bậc 4 của tần số

+ Khi truyền từ môi trường này vào môi trường khác thì tần số f của sóng điện từ không đổi, còn v và λ biên thiên tỉ lệ thuận

2 Sóng vô tuyến và sự truyền sóng vô tuyến:

*/ Định nghĩa: là sóng điện từ có bước sóng từ vài cm tới vài chục km dùng trong thông tin liên lạc

*/ Phân loại: 4 loại:

λ = vài cm – 10m

f = 30MHz – 106MHz

λ = 10m – 100 m

f = 3MHz – 30MHz

λ = 100m – 1000m

f = 0,3MHz – 3MHz

λ = 1km – vài chục km

f = 3kHz – 0,3MHz

*/ Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển:

+ Sóng dài: có năng lượng thấp, bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít, do đó sóng dài và cực dài được dùng trong thông tin liên lạc dưới nước (VD: liên lạc giữa các tàu ngầm, ) Tuy nhiên, chúng bị yếu đi rất

nhanh khi đi ra xa khỏi nguồn phát, vì vậy nguồn phát phải có công suất lớn

+ Sóng trung: Ban ngày bị hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa Ban đêm sóng ít bị hấp thụ, phản xạ tốt ở tầng

điện li nên sóng có thể truyền đi xa Sóng trung được dùng trong vô tuyến truyền thanh (thường sử dụng chỉ trong phạm vi

một quốc gia) Tuy nhiên, về ban ngày thì ta chỉ bắt được các đài ở gần, còn về ban đêm sẽ bắt được các đài ở xa hơn (ban

đêm nghe đài sóng trung rõ hơn ban ngày)

+ Sóng ngắn: có năng lượng lớn, bị phản xạ nhiều lần giữa tầng điện ly và mặt đất Do đó một đài phát sóng ngắn

có công suất lớn có thể truyền sóng tới mọi điểm trên Trái Đất Sóng ngắn thường được dùng trong liên lạc vô tuyến hàng

hải và hàng không, các đài phát thanh,

+ Sóng cực ngắn: không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ Sóng cực ngắn

thường được dùng trong việc điều khiển bằng vô tuyến, trong vô tuyến truyền hình, trong thông tin vũ trụ,

CHƯƠNG V – SÓNG ÁNH SÁNG

1 Một số tính chất của sóng ánh sáng:

- Ánh sáng đơn sắc có tần số và màu sắc xác định => Có bước sóng trong chân không xác định là 0 c

f

λ =

- Bước sóng của ánh sáng đơn sắc giảm dần từ đỏ đến tím: λđ > λcam > > λtím

- Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác tấn số và màu sắc của ánh sáng không đổi: f =

0

λ =λ

- Khi truyền từ chân không vào môi trường chiết suất n tốc độ truyền và bước sóng ánh sáng giảm n lần:

n n

c v v

c

;λ λ λ

=

=

- Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng., tăng dần từ đổ đến tím : Đối với ánh sáng màu đỏ

là nhỏ nhất, màu tím là lớn nhất: nđ < ncam < < ntím

- 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 µm

≤λ≤ 0,76 µm

2 Hiện tượng tán sắc

* Định nghĩa: tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm sáng phức tạp bị phân tách thành các chùm ánh sáng đơn sắc khác nhau

* Nguyên nhân của hiện tương tán sắc:

+ Nguyên nhân chính: là do chiết suất của môi trường phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng

+ Nguyên nhân khác: Ánh sáng trắng là ánh sáng tổng hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc

Quang phổ bậc 3

vân sáng trắng TT

Quang phổ bậc 2

Quang phổ bậc 1 bËc 1

Đ 2 T 2 T 2 Đ 2

Đ 1 T 1 T 1 Đ 1

* Các hiện tượng tán sắc trong tự nhiên: Cầu vồng

* Các hiện tượng không phải là tán sắc: màu sắc của bóng bóng xà phòng, của lớp váng dầu mỡ là do hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng

* Hiện tượng tán sắc qua lăng kính: Tia đỏ lệch về đáy ít nhất, tia tím lệch về đáy nhiều nhất

* Hiện tượng tán sắc qua mặt phân cách hai môi trường: Tia tím lệch khỏi phương ban đầu (phương của tia tới ) nhiều

nhất, tia đỏ lệch ita nhất:

3 Giao thoa ánh sáng

*Hiện tượng giao thoa áng sáng trắng: VSTT có màu trắng, đối xứng hai bên là các quang

phổ bậc 1, bậc 2 Trong đó:

+ Quang phổ bậc 1 tạo bởi các vân sáng bậc 1 của các bức

xạ từ đỏ đến tím, màu tím ở trong (gần VSTT), vân đỏ ở ngoài

+ Quang phổ bậc 2 tạo bởi các vân sáng bậc 2 của các bức xạ

từ đỏ đến tím, màu tím ở trong (gần VSTT), vân đỏ ở ngoài

=> Bề rộng quang phổ bậc k: d t D đ t

a

4 Các loại quang phổ:

Định

nghĩa

Gồm nhiều dải màu từ đỏ đến

tím, nối liền nhau một cách liên

tục

Gồm các vạch màu riêng lẻ ngăn cách nhau bằng những khoảng tối

Những vạch tối riêng lẻ trên nền quang phổ liên tục

Nguồn

phát

Do chất rắn, lỏng, khí áp suất cao

khi được nung nóng phát ra

Do chất khí hoặc hơi ở áp suất thấp khi được kích thích phát ra

Do đám khí hoặc hơi ở áp suất thấp hấp thụ một số bức xạ đơn sắc trong ánh sáng trắng chiếu qua nó tạo thành Đám khí hoặc hơi này phải co nhiệt đô thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát sáng

Đặc

điểm

+ Không phụ thuộc vào bản chất

của nguồn sáng,

chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của

nguồn sáng

+ Những vật bị nung nóng tới

5000C bắt đầu phát ra ánh sáng

đỏ, nhiệt độ tăng quang phổ mở

rộng dần về phí tím Tới 15000C

thì quang phổ có đủ các màu

+ Phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát: Mổi nguyên tố hóa

học có quang phổ vạch đặ c trưng riêng của nó ( về số

vạch, màu sắc, vị trí và độ sáng

ti đối giữa các vạch, )

+ Phụ thuộc vào bản chất của đám khí hoặc hơi hấp thụ giống như quang phổ vạch phát xạ

Ứng

dụng

Dùng đo nhiệt độ của nguồn

sáng, nhất là những nguồn sáng ở

rất xa (mặt trời, các sao) hoặc rất

nóng

Dùng trong phép phân tích quang phổ để xác định thành phần cấu tạo của nguồn sáng (cho kết quả nhanh, chính xác)

Dùng trong phép phân tích quang phổ

để xác định thành phần cấu tạo của chất hấp thụ

5 Các loại tia bức xạ không nhìn thấy

Định

nghĩa

Là bức xạ không nhìn thấy có

bản chất là sóng điện từ, có

bước sóng dài hơn bước sóng

tia đỏ từ 0,76µm tới vài mm

Là bức xạ không nhìn thấy có bản chất là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tím

từ vài nanô mét (cỡ

10-9m) tới 0,38µm

Là bức xạ không nhìn thấy có bản chất

là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tử ngoại từ

10-11m đến 10-8m

Nguồn

phát

+ Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn

không độ tuyệt đối (0 K) đều

phát ra tia hồng ngoại

+ Do vật bị nung nóng từ

20000C trở lên phát ra + Nguồn phát tử ngoại: Đèn hồ

+ Tia X được tạo ra bằng ống Rơn-ghen hay ống Cu-lit-giơ

+ Nguyên tắc chung tạo ra tia X: Dùng

HVP – KSA! 8

+ Nguồn phát hồng ngoại: bếp

than đang cháy, mặt trời

quang, mặt trời chùm tia catot có năng lượng lớn đập

vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X

Tính

chất

công

dụng

+ Tác dụng kính ảnh => Ứng

dụng đề quay phim, chụp ảnh

ban đêm trong lĩnh vực quân

sự

+ Tác dụng nhiệt rất mạnh

=> để sưởi sấy các loại sản

phẩm

+ có thể biến điệu như sóng điện

từ cao tần => chế tạo bộđiều

khiển từ xa

+ Tác dụng mạnh lên kính ảnh + Kích thích nột số chất phát quang =>Dò tìm vết nứt trên bề mặt kim loại

+ Kích thích nhiều phản ứng hóa học: tổng hợp vitaminD, ozon + Làm ion hóa không khí và gây

ra hiện tượng quang điện ở một số kim loại

+ Bị nước, thủy tinh và tầng ozon hấp thụ mạnh

+ Tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào, diệt nấm mốc => Dùng tiệt trùng, chữa bệnh còi xương

+ Tính chất nổi bật là khả năng đâm xuyên rất mạnh

+ Tác dụng mạnh kính ảnh + Tác dụng phát quang, + ion hóa không khí, gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết các kim loại + Tác dụng sinh lý: hủy diệt tế bào

=> Ứng dụng:

- Trong ý tế :chữa bệnh ưng thư nông, dùng chiếu, chụp điện

- Trong công nghiệp cơ khí: kiểm tra khuyết tật của sản phẩm đúc bằng kim loại

- trong khoa học: nguyên cứu câu truc vật rắn

6 Thang sóng điện từ

Các sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy được, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen, tia Gama (xuất hiện do sự phân rã hạt nhân nguyên tử) đều có chung bản chất là sóng điện từ Điểm khác nhau cơ bản giữa chúng là bước sóng dài, ngắn khác nhau nên tính chất của các tia khác nhau

+ Các tia có bước sóng càng ngắn(tia gama, tia Rơnghen) có tính đâm, xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ iôn hóa không khí

+ Đối với các tia có bước sóng càng dài ta càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa của chúng

+ Săp xếp các sóng điện từ theo chiều tăng dần của bước sóng (hoặc giảm dần) tạo thành thang sóng điện từ:

CHƯƠNG VI – LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng quang điện

a Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt

kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài)

* Lưu ý:+ Hiện tượng quang điện xảy ra với cả kim loại mang điện âm, không mang điện và mang điện dương

+Xét tấm kim loại cô lập điện:

+ Khi chiếu phôtôn vào, tấm kim lạo bị bứt electron nên tích điện dương + Điện tích dương tăng dần nên điện thế V của tấm kim loại tăng dần + Điện trường E của tấm kim loại cản lại các electron quang điện cũng tăng dần + Điện thế V = Vmax khi điện trường cản lại mọi electron quang điện (mọi electron bứt ra đều bị kéo trở lại kim loại, kể cả các electron đã tới sát đất nơi có V = 0), Vmax có vai trò giống hiệu điện thế hãm của tế bào quang điện: e.Vmax = 1 20max

m.v

2 = hf – A

b) Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng ánh sáng giải phóng các e liên kết để chúng trở thành các e dẫn (e tự do)

đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện

* Lưu ý: + Các chất quang dẫn cũng có giới hạn quang điện nhưng λ0QD >λ0KL vì AQD < AKL

+ Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong và chất quang dẫn: chế tạo quang điện trở, pin quang điện

0,38 m µ 0, 76 mµ Ánh sáng nhìn thấy Tia hồng ngoại Sóng vô tuyến Tia tử ngoại

Tia X (Tia Rơnghen) Tia Gama

11

10− m

15

Bước sóng tăng dần

Tần số giảm dần

2 Thuyết lượng tử năng lượng của Anhxtanh:

(Anhxtanh vận dụng thuyết lượng tử năng lượng của Plawng để giải thích ba định luật quang điện và đề ra thuyết lượng

tử ánh sáng)

a) Nội dung:

* Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một photon, mỗi photon mang một lượng tử năng lượng hc

hf

ε = =

λ

* Photon bay dọc theo tia sáng với tốc độ trong chân không bằng c ≈ 3.108(m/s)

* Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số photon chiếu đến trong một giây

* Mỗi lần nguyên tử hấp thụ hay phát xạ ánh sáng nó chỉ hấp thụ hay phát xạ một photon

Chú ý: Không tồn tạo photon ở trạng thái đứng yên

b) Giải thích ba định luật quang điện:

* Hệ thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: Trong hiện tượng quang điện, mỗi electron của kim loại hấp thụ trọn

vẹn một photon và nhận toàn bộ năng lượng của photon dùng để làm hai việc:

+ Chuyển thành công thoát A giúp e thắng được lực liện kết và bứt ra khỏi kim loại

+ Phần còn lại chuyển hóa thành động năng ban đầu cực đại của e quang điện (xét với e ở bề mặt kim loại) Theo định luật bảo toàn năng lượng:

2

0 ax d0max

0

W

2

M

mv

hf A

ε

* Giải thích ĐLQĐ I: Điều kiện để có hiện tượng quang điện: hc A hc 0

A

λ

2 Hiện tượng quang phát quang

*Huỳnh quang :

+ Là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn Nghĩa là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích;

+ Sự huỳnh quang thường xảy ra với chất lỏng và chất khí

+ Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích : λhq > λkt ⇒ fhuỳnh quang < fkích thích.

+ Bột huỳnh quang phủ trong các ống đèn huỳnh quang

* Lân quang:

+ Là sự phát quang có thời gian phát quang dài Nghĩa là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích;

+ Sự lân quang thường xảy ra với chất rắn Các chất này gọi là chất lân quang

+ Ứng dụng: sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông

3 Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng:

Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ nhưng có đồng thời hai tính chất:

+ Tính chất sóng thể hiện ở hiện tượng: tán sắc, giao thoa nhiễu xạ

+ Tính chất hạt trong hiện tượng quang điện, khả năng ion hóa môi trường, đâm xuyên

=> Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng và hạt Khi λ càng nhỏ (f càng lớn, năng lượng càng lớn) thì chất hạt thể hiện rõ hơn tính chất sóng và ngược lại

4 Tính chất của tia laze:

+ Tính đơn sắc rất cao vì các phôtôn có cùng tần số (có cùng năng lượng)

+ Tính định hướng rất cao vì các phôtôn bay song song với nhau

+ Tính kết hợp rất cao vì tất cả các sóng điện từ trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha

+ Cường độ rất lớn vì khi phát xạ cảm ứng xảy ra trong môi trường hoạt tính (có mật độ nguyên tử ở trạng thái kích thích

lớn hơn ở trạng thái cơ bản) thì số phôtôn tăng lên theo cấp số nhân

5 Mẫu nguyên tử Bo

a Nội dung của mẫu nguyên tử Bo: Mẫu nguyên tử Bo: Bo giữ lại mô hình hành tinh nguyên tử của RơdơPho và bổ

xung thêm hai tiên đề Bo

Tiên đề 1 về trạng thái dừng:

+ Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định E n , gọi là các trạng thái dừng Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

+ Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác đinh gọi là các quỹ đạo dừng"

=> Hệ quả:

+ Nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng càng lớn thì e quay quanh hạt nhân trên quỹ đạo càng xa hạt nhân => Nguyên tử càng kém bền vững

+ Trạng thái cơ bản là trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất, e quay gần hạt nhân nhất, nguyên tử bền vững nhất + Trạng thái kích thích là trạng thái có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản

HVP – KSA! 10

+ Nguyên tử ‘sống ‘ ở trạng thái kích thích trung bình cở 10 s rồi nhanh chóng chuyển về trạng thái có năng lượng thấp hơn

+ Áp dụng cho nguyên tử Hidro:

+ ở trạng thái cơ bản e quay xung quanh hạt nhân trên quỹ đạo K có bán kính: r0 =5,3.10-11m ;

e có vận tốc:v0 = 2,186.106m/s + Ở trạng thái kích thích thư n: Bán kính quỹ đạo dừng nguyên tử hiđrô: rn = n2r0;

Vận tốc chuyển động của e:

9 0

0

9.10

n

v e

v

+ Tên các quỹ đạo dừng của nguyên tử Hidro:

Bán kính rn r0 4.r0 9 r0 16.r0 25 r0 36 r0 .∞

Mức năng

E ∞ = 0

+ Vẽ được sơ đồ chuyển mức năng lượng

Tiên đề 2 về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử:

+ Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trại thái dừng có năng lượng E m nhỏ hơn thì

nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m : nm n m

nm

hc

λ

+ Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E n lớn hơn"

6 Quang phổ của hidro: Người ta chia quang phổ vạch của hidro thành các dãy

- Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại, với e chuyển từ quỹ

đạo bên ngoài về quỹ đạo K

Lưu ý:

+Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L→ K

+Vạch ngắn nhất λ∞ 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 Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch:

+ Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L

+ Vạch lam Hβ ứng với e: N → L

+ Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L

+ Vạch tím Hδ ứng với e: P → L

Lưu ý: -Vạch dài nhất λML (Vạch đỏ Hα)

-Vạch ngắn nhất λ∞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 λNM khi e chuyển từ N → M

+ Vạch ngắn nhất λ∞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

λ = λ + λ và f13 = f12 + f23 (như cộng véctơ

CHƯƠNG VII – VẬT LÝ HẠT NHÂN

1 Lực hạt nhân:

+ Đ/n: Là lực hút liên kết các nuclon trong một hạt nhân

+ Đặc điểm: + Có bản chất khác lực điện và lực hấp dẫn

+ Không phụ thuộc vào điện tích của các hạt + Có cường độ lớn – nên còn gọi là lực tương tác mạnh + Có bán kính tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (cỡ 10-15m ), nếu ra ngoài phạm vi trên thì lực hạt nhân giảm nhanh xuống 0

2 Năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng:

* Năng lượng liên kết : Wlk =∆∆∆∆m.c 2 = (m0-m)c 2 = năng lượng tỏa ra khi A nuclon riêng rẽ ban đầu liên kết tạo thành X = Năng lượng cần thiết tối thiểu để phá vỡ X thành các nuclon riêng rẽ ban đầu

Laiman

O

P

Banme

Pasen

Hα

Hββββ

Hγγγγ

Hδδδδ

E5

E6

E4

E3

E2

E1

K

M

L

N

E∞=0

λmax

λmin