Ebook vật lý cơ sở dùng cho cán bộ sinh học, y học, địa chất phần 2

Càc dung dịch m ixen, và đíù phân lử có vẻ đục do s ự tán xạ ánh sổng íỊây ra do các m ixen hay các đại }h;\u lử {hiệu ứng Tyndall.. — Cảc duiig dịch m ixen và đại phân tử cỏ th ê trô nô

NĂNG LƯỢNG T ự DO VÀ THÉ NHIỆT ĐỘNG

CAC ÁP DỤNG TRONG HÓA HỌC

1 0 1 Nang lu ự n g tự do P hù h ợ p v ở i cảc đề nghị của các Hội qu6c tể vật lỷ và h ó a iý, chủng ta sẽ gọi năny lượng tự do là h àm (tro n g các tác phằm

cũ, th ư ử n g gọi là năng lư ợng kh ả dụng) :

F = u — J T S (F là từ chữ Anh free) Cũng n h ư nội n ăn g u và e n lrô p i s , năng lư ợ n g tự do ch ì đ ư ợ c x ác đ ịn h sai

khác m ộ t hằng 8CÍ

Cảc biến đồi của năng lư ợ n g khả d ụng đ ư ợ c đưa vào kh i xél các bién đ ề i đẳr\g nhiệt T ừ nguyên lý th ử hai của n h iệt động học d ư ở i d ạ n g cồ đ iề n , ta suy

ra rằ n g kh i m ội hệ ỗr n h iệt đ ộ kRông đ ô ic h u y ễ n từ trạn g thái 1 sa n g trạ n g th ái 2,

nỏ cung c ấ p m ột công cực đ ạ i nếu sự ch u y ẽn xảy ra thuận nghịch (đ ê chiVng m in h

đ iều đ ó , lại cho đi từ Irạng Ihải 2 sang trạn g Ihái 1 theò cảch th u ậ n nghịch là

dủ : c ỏ n g tô n g cộng sinh ra là âm đối với m ột cliu Irình đ ẳn g n h iệ t Ihục, b ẳ n g

k h ò n g đ ố iv ớ i chu Irinh đẳng n h iệ t Ihuận nghịch)

N hư vậy, khi hệ chuyền tứ 1 sang 2 m ộl cách đẳrỉg n h iệl và th u ậ n nghịch*

công sin h rạ bẳrig độ giảm năng lượny tự do T hực vậy, nếu n h iệ í h ấ p th ụ bỗfi

hệ là Q và đ ộ tăng e n trỏ p i ià AS, ta c ó : /

có th ề chế ra m ộ lp in thuậii nghịch tro n g đỏ p h ản ứ n g Iiày xảy r a N ếu ỗ là th ế

điện đ ộ n g của p ỉn này và 9 là điện lư ợng đi qua k h i có phản ứ n g , côn<{ đ o hệ

cung cẩp th d n g qua dòng đ iệ n là ổq P in làm việc d ư ớ i áp su ất k h ô n g đ ồ i, n ếu thề tích tătig thém Ay thi eũng có m ột còng p ă v = A(jt)y) cuug c ẩp b à i các áp lự c

Đ ộ giẳm năng lượng lư do - A F bằng công toàn phàn sinh ra 6q - f ^ ( p v )

Do đó la có :

, A F = A(ơ - JTS) = - ổg - â^ipv)

ỗq = — AGnếu đ ặ t :

H àm này m à các b iến th iê n của nó đ o Irực tiếp b ẳn g pin thuận nghịch đ ư ợ c gọi

là năiig lượng tự do tro n g các sách lỷ sinh Cách gọi này là m ột điều b ấí h ạ n h , vi

H elm h o ltz và tấ t cả cảc n h à vật lý ngày nay đ ều gọi năng lư ợ ng tự do là hàm

p = u — J T S , Sự lẫh lộn này là d o ỏr cảc p h ản ứng sinh hóa nói c h u n g xả}' ra

tro n g dung dịch, khòng có s ự Ihay đ ối th ề tích đảng kề, và vi thế s6 h ạn g (A/ỈU)

N gười ta cũng sễ gọi G là enianpi tự do, vi hàm ư + po = H ỉk e n ta n p i (la

dùng ký hiệu G, vì khải n iệm en tan p i tự do đư ợ c Gíbbs đ ư a ra)

2 0 3 Th0 n h iệ t độ n g Chúng ta Irờ lại sự kiện lá trổ n g m ọi b iể n đồi

th ự c dẳng nhiệl, cống do hệ cung cấp w nh ỏ h ơ n đ ộ m ất m ál n ă n g lư ợ n g tự do

— Ạ F Giả sử r&ng công sinh ra b&ng độ giâm của m ột ihể cp nào đó, — c ó :

— Acp < —

N hư v ậy , hàm F — ẹ (do G ib b s đ ư a ra) chi có Ihe giảm trong m ột b iế n đối

th ự c Đặc biệt, kJìi «2» cực lỉiu , ta có m ột trạng thái cán bằng bần Do 8ự txrơng tự

v ớ i đ iệ n Ihế, th ế trọng liro y v , ^ đư ợ c gọi là thế nhiệt động.

T ấ t cả các phản ử n g m à nhà sinh vậl lư n lâm và p h àn lớn các phản ứng mà

n h à h ó a học chú ỷ đều xảy ra d ư ở i áp guẩt th ổ n g đối, áp suốt k h í q u y èn Khi

đ ỏ còng sinh ra bửi cắc ảp iự c p ă v bằnsỊ đ ộ giảm của hàm — p v N hư vậy khi

k h ổ n g có công khác trao đôi với môi tm ờ n g ngoài,' ta rơ i vào tro n g trư ờ n g hợp

đang xét vởi (Ị) = — pu, và : ^

Thế n h iệt động V = F + pu — e n ta n p i tự dọ G

Chủng ta nhắc lai râ n g nhiệt độ vá á p suắt không đ òi và khồnq có công nào

kĩiảc pắv^.

Ngirợc ỉạ ỉ,-tro n g tb í dụ đẫn ra Irư ở c đây về prá, cỏĩiíí eủ a cảc lự c đ iện ổq

suy từ th ế Vq thêm vảo,cho công củ a các ả p iự c p A y suy từ thế — p v, ta có :

2 0 4 T h é a h l^ t d ộ n g eử« m ột p h a đòng n h4t Một sự thay đồi Irạn g thái th u ận nghịch (nghĩa là không cỏ sự chộm đông hay q u á bão bòa) b a a g ò m

m ột sự biến đối đ ẳn g nhiệt ở áp suẵt khòng đôi và trong quả trin h biến đ ồ i đ ỏ khổng c6 công trao đồi liôn q u a n với biến đối Ihê tích Do đó G = ư + />y — J T S

đỏng vai trò của thê uhiệl động Vi c6 sự cân bằng g iữ a hai trạng thải (hay n h ư

người ta n ó i hai phá), th e nhiệt động khổng phải thay đồi, khi m ột lirợng nhất đ ịn h của chất tin h k h iết đi lừ trạn g thái này sang trạn g thổi khác N ĩu ta tinh th ế n h iệ t động cho i g a m của m ột pha, các p h a khác cùa mội chất tinh kh iết ở trạng thái cán bằny cũng có cùng m ột iAé nhiệl động.

N h ư vậy, nẽu xem hơ ỉ bẵo hòa m ộl cỈỊất khí lý tư ở ng, ta b iết đ ư ợ c g iá tr Ị ' của e n trô p i của nó

7 y L o g A + < P ( T )

Vi ư chỉ p h ụ thuộc T và ỊỊV = rT , nôn ;

= G = t ' + p y — j r s = r r L o g / , + yịỢ)

(Hàm V (r) k h ô n g phụ thuộc/",)

T hể n h iệt động của ch ất lỏng hay chất rắ n cũng cỏ cùng giả trị này, /■, chi

áp «uồt h ơ i bẵo hỏa trê n ch ấ t lỏng hay c h ấ t rắ n Nỏ ì à :

Đối vởi 1 gam ; G = r r L o g A +

Đối với n m o l; G = iiR T L ogf, + W Ợ )

2 0 5 Q nỉ t i e p h a đ6ì Tứi m ^t chất tin h k h ỉé t ở m ột nhiệt độ đ ă ch o , thể

n hiệt động kbòng rtiê đồng thời cỏ cùng già trị đổi vởi ch ắt rắ n , chẩl lỏng và h ơ i' bẵo ỈMÌ^a: đ iều đ ỏ p h ii thỏa m ãn điều k iện, baỉ p h ư ơ n g trin h và chửng ta c h ỉ

có m ột b ỉ í n —ảp SQắt horỉ b ão hòa

Sn'cAn bẳng điềm b a cỏ ỉhỄ xảy ra n ểu chủng

ta cũng xem nhiệt độ n h ữ là m ột biến Kbi ấy

chủng ta cỏ hai phươ ng trin h và hai biến Thực tể

có td n tạ i m ộ t nhiệt độ v à m ột áp su ất cùa hơi bão

ỉiòa tại đ ó ta có tb è q u an sál ba trạ n g thải cân bSng

<điêm ba, hinh 20.1).

C búng ta vừa m ở i áp d ụ n g tro n g m ột trư ờ n g

hợp đ ơ n g iả n quy íẩc p h a đ ư ợ c ạkc n h à hóa học

ạA -f- ạB - - ĩC + Q calo

•

Hđf ^00^ r ^ iĐưữm chêm chỗm: Qp ịuấế ếỉo hoi òỉfj chất Ỉứỉtỹ chộm đăíỊỹ) ,

HlDh 20.1

327

Mỗi làn khi phẫn ứ n g th ự c hiện theo chiều từ trái sang phải, thế nhiệt động

cùa hỗn hợ p thay đối :

AG = RT{yLo%p^ - (xLogPt, - pLog^B) + tK Ĩ’) (C ũ n g có m ột biến thiên do ở th àn h phàn củ a hỗn hựp biến th iên n h ư n g

biến thiên này có Ihề bỏ qua, nếu hỗn h ợ p gồm m ộ t số rầ l lớn mol)

Vi cỏ cân bẳng, AG = 0, đièu|đỏ kéo t h e o :

iìr L o g - Ỉ Ị - + V.(T) = 0

h àm A'p(r) không phụ thuộc áp suắt

Đó là định luật tả c d ụ n g khôi lư ợ n g hay đ ịn h lu ật G ulberg và \Vaage.

Bạn đọc sẽ tim th ấy trong các tác pbầm vè hóa học cảr thí dụ ảp dụng, cũng

n h ư cảch c h ử n í m inh trự c tiếp xuất phát từ sự k h ảo sát các lốc độ p h ả ii ứng

Heiinhoitz đã ch ử n g m in h bâng n h iệ t động học hệ thức sau đây :

d(Log/Cp) _ _ JỊQ _

Từ đỏ ta suy ra định lu ậ t vè 8ự dịch chuyễn cán bẳng theo nhiệt độ': K hi

nhiệt độ tăng (d T > 0), n íu Q dương, kp giảm , phản ứng diễn theo chiều trong đó nổ

lá phản ứng ihu nhiệt, (định lu ậ l Van’l Hoff).

Ta cỏ th ê biêu Ihị đ ịnh luật tảc dụng khối lư ợ n g bẳng c á c h đ ư a vào các

k t không p h ụ thuộc cảc nồng độ (nbttng biến Ih ièn theọ n h iệt độ).

2 0 7 Đ ịn h lu ậ t tá c d ụ n g k h ố i is ẹ m g tro n g trư ờ n g h ự p d u n g dịch D ưới hin h th ừ c trư ớ c , đinh lu ậ t tảc dụng k h ổ i lư ợ n g vẫn đ ú n g đối với các dung dịch

loẵog, vi cốc khẳo sốt động hỏa học m à ta có thề suy ra vẫn đúng

2 2 8

Ta cũng có Ihẽ chửng m m h (xem c h ư ơ n g sau) rằn g th ế nhiệl động củ a m ột ậung (lịch nhỏ hơn thố nhiệl động cùa d u n g mổi tinh k h iết m ột lư ợ n g :

- G = - RTlogC ^ + ^ f Ợ )

lố i với mỗi m ol chăl hòa lan 4 Klii a m o l ch ẫ t A và p mol chấí B đ ư ợ c thay

bẳng Y chất c , n:ìng lư ợ n g tự do không đ ư ợ c thay đòi, điều đó dẫn đ ế n ;

aL ogC \ -Ị- pLogCe = ĩLogCc + ẹ{T)

c

c ® c P

J , cp k là nhữiig hàm không phụ thuộc nồng độ).

Nói riêng, la cỏ thê áp dụng định lu ật tác dụng khối lư ợng cho sự iỏn hóa raột cỉiấl rấ t il bị iòn hóa, thí dụ nh ư nư ớ c

H iQ ^ H* -h

OH-Ký hiệu (HịO), (H^) và (0 Í I“) là các nồng đ ộ p h ân lử gani íư ơ n g ứng, ta c ỏ :

Vi nồng độ n ư ớ c (HịO) Ihực tế k h ông đôi cho nén tlch cảc nồng độ

iở n (0 H “) cũng kiiòriít đôi ò m ột n h iệt độ đ ã cho.

Cuối cùiig ta có thế áp dụng định ỉu ậ l tác d ụ ag khổi lư ợ ng cho m ột hệ gồm

n ư ở civ à m ột chất đ iện p h â n ră l k h ó h ỏ a tan AB v ĩc h ă l ta xẻt rấ t ít hòa ta ò r th ế

nh iệt đ ộ n g của nó thirc tế không đôi N hư v ậy , ò trọng thái cân b ằn g , th ế n h iệ t

đ ộ n g củ a chẩt không hòa tan-và của dung dịch phải b án g nhau :

G = Go + f i r \ 0 g C ^ ^ - m .

Do đó C'ab không đôi (ở nhiệl đỏ đ ã cho)

Đ ịnh luật lác dụng kh ồ i lư ợ n g áp dụng oho sự p h ân ly

-khi đỏ c h o :

^ A+ • C b - = hằng SỐ (tich hòa tan)

229

2 0 ố ỂntAai^I T ro n g m ọi b iế n đồi th ự e , khôitg tím ậ n n g h ịc h , nhung

d ư ớ i áp suắi k h ó n g đồi, tro n g đỏ m ột hệ không tra o đ ố i cô n g n à o k h á c v ở ỉ m ôi trư ờ n g ogoài tr ừ p /iv = à (p v), nhiệt h ỗ p th ụ là ;

T h i dụ Ạ — N h iệt của phỉui ừng dướ i ápsUăl không đồi đo độ giảm tmianpi.

Vì k h ô n g cỏ sụ ihay đô i thê tỉch, ũiH = —

Sự ch áy Irong ôxi là m ột hiện tư ợ n g không thuận nghịch, khỏiig Ihễ dùng

đẽ đo độ b iế n Ihiẻn của e n trò p i

2 0 9 Độ giAio v n ta n p ỉ tự do đo Aỉ iự e h ò a h^e C hủng ta sẽ khòng xét sự cân bằng hóa h ọ c nữa, jmà xét m ột phản ứ n g hóa học khổng thnận n g h ịc h : hoặc

m ột phản ứ n g h o àn to à n , hoặc m ột phản |ứng đựợc giới -hạn rõ ràng bồ i p h ản

ứ n g nghịcb, n h ư n g đố i vởi các nồng độ r ấ t khảc cảc nòng độ th ư ờ ng xảy ra Khi

sự biến đ ồ i hóa học h o à n th àiỉh , th ế n h iệt động giảm và giâm càng nhiều nếu

c à n g xa t r ạ n g t h ả i b^n CHối c ù n » Độ g iảm th ế n h iệt đ ộ n g d o đ ó sẽ đo xiì th ế p h ản

ứng phải hoàn th íin h , hay, n h ư ngừởi ta nổi ái ìực hóa học.

Đối vớ i m ộ t phản ứ ng b nhiệt độ và ảp su ất khồng đố i nếu không có công

trao đ ô i với m ôi trư ờ n g ngoồi nồo khác ngoài pAy, th ế nhiệt động sẽ b ẳiỊg en tan -

pi lự do G = Í7 + p v — J T S D o đó, độ giàm enỉanpi tự do đo ái lực.

2 0.10 Đo á i lự e d ù n g p ỉn th n « n ngiiỉelt N ếa cũng p h ản ứng trê n xảy ra

tro n g m ột pin th u ậ n n g h Ịch , h ệ sẽ sản th êm m ột công ổq Đ ộ biến Ihièn của thế

n h iệt động AG = ă p + ỗq b ằ n g 0 N hưng độ biến Ihiên của năng lư ợng tự do,

A F, g iữ ngiiyt^n g iả tr ị n h ir trư ớ c N ểu ta có t h ì tạo ra m ột p hận ứng hóa học troiìỊỊ ìỊiột p in th u ậ n nghịch, điện năng sinh ra, ổq — —A F, do đó sẽ đo ái lực của

p h ả n ứ n g k h i nó x ả y 'r a ngoài pin.

T h i dụ — Sự ch áy của m ộ t m ol glucô đ ã xét trẻH k ia có Ihê thực hiện trong

m ộ t pin th u ận n g h ịch , Đ iện năng sản ra là 2,88.10® jun, tức 6 8 8 160calo Đ ó l à ‘ái lực của glucô đ ố i v ớ i ÔIỊÌ

A F

J

AH = - 6 7 3 0 0 0 calo

VI Iro n g pin sự b iế n đối là đ ẳ n g ^ h iộ t vồ th u ận nghịch :

A (TS) S3 r.AẮ' — Q, n h iệt lư ợ n g do J)in h ỗ p th ụ

Ọ = ẹS8 160 - 673 000 =:* 15 160 cal<n

N h iệ t lư ợ n g này bị p in h ặ p thụ do hiệu ửng P e llie r (§ 8 2)

Độ b iến th iê n e n trô p i k h i m ột m ol glucô chảy ở 25®c l ả :

2 0 Ì Ỉ C íe h d e g ỉần tií^p *ỉ lự c Độ g iảm năng lư ựng tụ do th ư ờ n g có Ihề tín h đ ư ợ c 'b ằ n g cách phối hợp cảc phản ứ ng hóa học m à đối vởi các phản ứ ng đó

T h l dụ — Giả sử ta phải tinh độ, giảm en trồpi lự do khi chảy hoàn loàn

axỉl panm itic (CjgH3202)

ở 2 5 * c , d ư ở i áp suất 1 atm , bảng cho ta

Tông c ộ n g : CijH3202 + 23O2 I6CO2 + I6H1O, FA = - 2 3 3 8 2 4 0 c a lo

Quy tắc B erthelot:~V ằo Ihè' kỷ th ử XIX, B erthelot d à phát biếu q u y tắc sau

đ ầ y r P h ản ứng x iy ra là p b ản ứ n g giải phóng nhiệí lư ợ n g cực đại Ngày n ay la biết rằ n g n h iệt của phẳn ứ n g ỉà — AH và cái cần phải xét là

_ M = - Ể J Ỉ ^ A Ợ S )

Quy lốc B erthelo^ ch ỉ áp dụng đ ư ợ c ảnhiệt độ đủ tKấp n h ư đ ẵ được chứ ng tỏ q u a độ

A F

biến Ihiên cùa ầ H và —— theo n hiệt đ ộ mà

N ernsỉ đ ã ngbiỀn cửu (hinb 20.2) Khi la đ ạ lJ<lựợc_ _n đổL 4R -IrẬ J M n íl iAíĩỢPg- yà

p hẫìì ứ n g đẳo n g ư ợ c ỉạỉ, m ặc d ù n ó vSn là

p h ản ứ n g tò a n h ỉệu

* /

ửa ^ 514 CulÔDg./moi T át cả «ảc giá trị này đèu liièu là & 1Ỉ5*C Tính độ giãm nfing

1 â l b i ế n t h i ê n e n t r ^ p i

\ 20.2 (Theo Moore) a) Nbiệl lư ợ n g chảj' của kim cương ở 25®c là 94484 calo/mol và

u ị than chl lả 9-4 030 calo/mol E nlrôp i của chúng <đổi vứi 1 mol) tbeo th ử lự lư ơ n g ứng

)ằhg 0,5829 và 1,3609 calo/độ Tính độ bién thiẽn năng lượng lự do A F (*hế nhiệt động

ý àp suẫt kbông đỗi) đối với quá tr i n b biẽn <l5i th a n chi — kim cương ư 25°r và I íitmôtphe Bièu íhị kẽi quả theo calo, saũ đỏ theo ec).

b) Khổi iưọ*ng riêng tbeo th ứ tự tư ơ n g ứng của kini oưưníi và tban chì là 3-513 và 2,260 g/cm* Tính độ tăng IhÈ tích Ai> trong q u á trìn h biẽn đòi 1 mo! kiiii cươnị^ Ihành

1 mol th a n chi.

c) T ính áp suãl mà (lười ảp su ất đỏ hai dạng sẽ cùn bằng ờ 25®c (biều thị Ihco bari

sau dỏ theo almdtphe)* (Coỉ mậỉ độ, nội năng v à e n ỉr ô p ỉ khồng phụ thuộc áp siiấl).

20.3 Giả thiết rẳng hằng sỗ trong đ ịn h luật tác dụng kbỏi lưỢn^ kc có các giả íĩ Ị

Ibeo thử tự tương ửng l ả :

100 cho phân ứng A ^ B

1 000 cho phản ửng A c

Tu tạo ra một' dung địch c h ử a 100 moi cbất B Có bao nhiêu mol chũt A* B c ỏ

trạng Ihái cân b ằ n g ? Ta cò thề gọi h ợp chất A như tbể n à o ?

20.4 Người ta khĩr h iđ rô của êtan & 900*c khi cỏ chẵt xúc tá c :

C2H8 C2H4 H- H2 a) Từ các giá Irị đâ biẽt của năng lư ợ n g tự do của mỏi chất khí trong cảc địèu kiện liêu c hu ần , n g ư ờ i la suy ra rằ n g nếu á p suất riêng p bần của C2lÌ8t C2H4 và H2 bằng 1

aỉm ổ tp b e , năng lượng t ự do Ihay đôi A F o = (T) 5 350 calo/mol Kúl ra hẳng sỗ A*p ( r ) tro n g định lu ậ t tác dụng khỏỉ ỉượng-

b) Áp suẫt riêng p h ă n ơ cân bằng ỉà bao nhiêu, nễu ta bắỉ đâu từ CỉHữ tinh kbiẽi

và néu á p suftt toàn p b ầ n là 1

atm-c) Biết nhiệt lỏa ra bồi phẵn ứ n g này là 34 420mo//cữZo tín h giả trị của bằng số kỹ

ở 950®c

20.5 Xét sự pbân ly của n ư ớ c :

H2O ĩ:ĩ + OH" + Q

Xoẵt phát từ cảc giá trị đẳ cho ỗ tỉễt 20.7, tin h hằng sỗ K của định lu ât tác dụng

khỗi híọ-ngỏ- 0*, 25“ và 50* LọgíT giữ a 0® và 25*, g iữ a ổ " và 50® thay đôi bao n b ié u ?

T ừ đó suy ra nhiệt p b ả n ứ n g Q ir 25°c.

XXI

ÁP SUẮT TIIẰM THẤU CỦA CÁC pUNG DỊCH

21.1 Độ hòa ta n của m ột cliAt k h i T hi nghiệm ch ứ n g tỏ rằng, ỏr n h iệ t

đ ộ đS cho^ độ hòa ta n của m ộ t ch ất khi tĩ lệ với áp su ẩt riên g phần của chất

k h l b ê n trê n chấl lỏng {đ ịn h lu ậ t H enry),

233

T h i d ự : Khí cacbônic hòa lan d ư ở i áp íu ẩ t trọ n g bia Nó Ihoál ra d ư ở i đạng

những cải bọt khi ngưởi ta m ở n ủ t chai

Cũng hiện tư ự n g trên gây khó chỊu cho vận đ ộng vièn bơi lội khi anh ta

ngoi nhanh lén mặt nước Các chất khí hòa lan trong ixiảu, do ảp-3Uất, thoát VÍIO

các động m ạch

Định lu ậl h ê n chứ ng m inh đirợc dễ d à n g Khi cân b ằn g , số p h ân lử bay

h ơ i trong m ột đơ n vị th ờ i gian bằng sổ p h ận lử ngưng tụ N hưng vi số đ à u tỉ lé với nòng độ của chốt khí Irong d ung dịch (nghĩa là độ hòa tấn) cho nên số íh ứ hai

tỉ lệ vứi áp suắt cliất khí

2 1.2 Áp t«At h v i bSo hồ* tr ê n m ột ầuBg d ịc h C hủng ta có th ề suy luậngiống n h ư trên đổ i vởỉ dung m ổi và b ất kỳ c b ẩ tb ò a tan nào, rắ n lỏng, hay khi

ở một nhiệt độ đ ã cho, số phân lử bay hơi khối dung môi tinh khiết là m ột sổ không đối a Số phân tử bay hơi khỏi dung dịch ch ỉ là :

/ỉi + na

{lìị là số moi của dung m ổi, »2 ià số m oi của ch ất h ò a ỉan)

SỐ phân tử Dgưng tụ xuất p h ả i lừ hơi b io hòa tỉ tệ với áp suất h a i bão hòa

(/■(, trên dung m ôi linh k hiết, f trê n dung^dỊch).

Thi nghiệm chửng tỏ rằn g công th ử c này cliĩ đ ủ n g cho các d u i ^ dịch loầng

(«2 n h ố -s o -v ở i-n ĩ^ ^ ặ titír á r rk Ịiỉ n ớ i ' đ ế n - i i ị c h ' C Ô a T ( i ^ ^

cần tính đển độ phân ly cửa ch ất điện p h ầ n Nếu 1 phân tử của chất ứ iệ n phân

cho r iôn, ta sẽ thay n j b ằn g tÌỊ [ r a + (1 + « ) j

T ừ công th ứ c trê n ta có thè suy ra cồng th ứ c của p h ép nghiệm lạnh, cồng thứ c này do đó có cùng các giởi hạn á p đụng

" Việc đo độ giảm ảp áuẩt hơi bẵô hòa của dung m ôi đỏi hhỉ được sử d ụng

đ ề xác định «2 b ằh g thự c nghiệm v à do đ ỏ phân tử tư ợ ng ch ư a b lểt M 2 =

Kỹ th u ật này gọi ỉà p h ép trư ơ ng lựe.

234

Ẻ l.ă S ự tliàm tii<« Sau nảỵ, chủng tòi sề giả thiết rẳn g duiig m ôi là

iUrởc đẽ cho tiện nỏi và bò-i vì đỏ ìà trường hợp luôn luòn ịĩặp trong các hiện

rtrợnịĩ sinh vật

Đ ầu tiẻn , chúng ta sẽ khảo sải trư ừ iig h ạ p không có s ự phân ly iôn và

iu n g d ịc h loãng Klii đ ỏ , s ự hò a lan xảy ra khòng có sự giải phóng hay h ấp thụ

ỉhiệt đ á n g kẽ : e n ta n p i H k h ò n g th a y đôi Vì s ự h ỗ n h ợ p kéo th e o SỊt lă n g en trỏ p i

> cho nên th ế n h iệt động G = J H — J T S củu Ịiìột dung dịch nhỏ h ơ n Ih ĩ ìUịiệl độiiịi c&a các thánh phần C h in h vi thế sự hò a tan lh ự c ‘hiện lự phải bằng khuếch lán

.ưomg h ỗ ,

B ối vởi các d ú n'4 d ịch loung, thế n h iệt đ ộ n g của chẩt hòa ta n n h ỏ so với dung m ôi, thế nhiệt độhg của n ư ở c do đó giẫm khí ngirời ta hòa lan m ột chốt tro n g n ư ớ c C húng ta sẽ th ăy rẵ n g đ ộ giẫm này của th ế n h iệt động có Ihế tinh

d ễ d à n g xuất phát từ các h iệ n tư ợng th ầm th ấu

Một sổ thành th ấ m đ ư ợ c cỏ các lỗ n h ô đ ến nỗi tốc độ m à v ở i tốc độ đó các phồn tử cỏ thế xuyên qu a thành p h ụ thuộc n h ièu vào kich th ư ở c các pliân tử

B ằng cách ấy D utrochet đ ã g iữ m ộ l dung dịch đưở ng trong m ột cải cõc có đáy

là m b ẳn g m ộ t-m àn g giấy thuộc hay b'ong bóng lợ n

Khi thả vào trong nước tinh khiết, nư ởc thâm nhập nhanh chóng vào duDg dịch đ ư ờ n g qua m àng và ngườ i ta thấy m ức n ư ở c dâng lê n ír o n g ống Đ ồng th ờ i,

n h ư n g v ớ i tốc độ nhỏ h ơ n n h iỉu , đ ư ờ ã g cũng khuếch tản vào tro n g nư ớ c tin h

k h iế t Cuối cùng, n ò n g độ hai bén m àng cân bằng n h au , các m ực cũ n g vậy, cảc hiện tư ợ n g khuếch tán ít n h iều có tính lọc lự a qua các m àng gọi là s ự th ầm Ihău Cách p h â n lich m ột hỗn hợp n h ờ sử dụng các hiện

tư ợ n g Ih ằm Ih ố u g ọ i ìầ p h é p th ềm tách.

K hi m àng oho phép phán tách hoàn toàn các p h âa

tử th ì n ỏ đ ư ợ c gọi là bán Ihằm ~

Đó là trườn<| hợp cõỉôđión hay Irư ờ n g h ợ p m àng

n g ăn chế tạo đirực í)ẳng cách làm kết lủ a ( e r ô x i a n m '

đònịị tro n g các lỗ xổp của m ột cáỉ lọc b ân g sứ Các

th à n h n à y ch ỉ cho các p h á n tử n ư ở c và các ỉổn bé đi

q u a N ểu ta lùm lại tb i n g h iệm của D utrochet vồ^i m ột

m à n g n h ư vậy, chĩỉl hòa tan không Ihề đ i ra được N ước

d ân g lốn tro n g ống cho đ ế n -k h i áp s u ấ t th ủ y tĩn h của

cột n irtrc này ngăn cản n ư ớ c th ấ m vào (hỉnh 21.1) ở

thời đ iế m đó, thế n h iệt động của 1 gam n ư ở c ở hai bêti m àn g sẽ giống nhau

N gười ta gọi đối áp suăt cho ị)fiép đ ạ t đ ư ợ c s ự c â n bâng đó là ảp suắt

th à m ỉh ấ u

✓

N /iư vậy, ảp suấl th ă m thấu lù áp suăt căn ph ả i tác dạng lén m ột (ỉuny dịch

đ ề thề nhiệt động cảa nó lấ y tại giá trị m à nó có đối với dung mỗi tinh khiết.

Hliĩh 21.1

23Õ

2 1 4 Đ{nh lu ậ t V an’t H o ff t6 á p su ấ t thàni th â a Xél m ộl cột duQg dịch

g iớ i hạn b ở i m ột thành b án th ằn i cân bẫng với ntiớc tinh khiếf Irong một

bin h k in không cỏ khòiig khi (lùnh 21.2) N ếu p là

m ật độ của d u n g dịch, áp siiííl thẫm thấu ]ỈI ;

Nếu Itĩị là kh ố i lư ợ n g của ch ẫt hò a tan (phân lử lượng AÍị) hòa tan tro n g

gam dung m ó i (phân t ử iư ợ a g t h l :

T l ' = 7 i V = ' 7 ^

{định luật V an’t Hoff)

Đổi vớỉ m ộl dung d ịc h n ư ở c io ẵ n g ỏr 25", biêu thị ảp suất theo xentim el

C hủ V rằn g đối với m ột d u n g dịch loãng nij/p g ần đ ủ n g bẳng thê tích r của

ing dỊclì v à /12/V là nông độ p h ân tử gam C 2, định luật này còn cỏ ỉhề v i ế t :

n rioRT = C^RT

Đ ịnh lu ật viết d ư ớ i dạn g này dễ n h ớ : đó chính là công Ihửc cho ảp suất

ú a ch ấ t k h í lý tưỏrng cỏ p h à n lìr lư ợ n g M i ch iếm thề tich V.

TA i d ụ : O.Olg p rô iêin p h ân tử lư ợ n g 10 000 h ò a tan Iro n g 1 gam nirớc.

2,52.10^

10 000

n = 0,01 = 25,2 cm n ư ờ c

Độ cao n ày hoàn lo àn có th ê đ o đưực trong khi đ ộ giảm lư ơ n g ứng củ a

băng đ iềm (0,00186°C) và độ hạ áp su ất cùa h ơ i b ẵ o h ò a (0,00058 cm nưởc) k h ô n g

phàị n h ir vậy Chinh vi th ế , phép đ o áp su ấ l th ầm íh ấ u cho phép ía xãc đ ịn h

phân tử lư ợng của pròlêin và các pôlim e cao.

2 1 5 , P h é p do Ap sn ầ t t h ầ u th ẩ v Ta có thễ th ự c hiện n h ờ thấm áp kể

T ro n g th ầ m áp kế vẽ trèn h in h 21.3, m àng làm bẳng c ô lỏ đ iô n và dung dịch

p rỏ lê in ỏf bẻn trong Đảng lẽ g ây ra m ột ảp su ất dir bôn tr o n g , sự th ím thău g ây

ra m ộ t độ sụ t áp su ất ờ bẻn ngoài, n ư ở c tin h k h iết đirợc Ihay bẳng m ột dung dịch

đệni có cùng Ph nh ư dung dịch p rồ lêin cần khào sảt đê khòng làm thay đồi nó

(C ác iòn có Iro n g d u n g dịch đ ệm đi q u a cólỏđiỏn và k h ô n g íàm thay đồi áp suăt

ìh ầ m th ấu ) Ta đo bằng liing xich độ hạ của m ức tỏ lu en Iro n g ổnfị m ao dẫn,

K hi ch ấ t hòa tan không có các phân tử khồng lồ n h ư p rổ lê in , ng ư ờ i ta có thê

n h a n h chóng đạl đượ c các áp su ấ t Ihằm th ấ ú rấ t lớn Đ ối vởi m ột dung dịch ch ứ a

18 <'ain glucô trong 1 lit (0,1 m o/) c h ẳn g h ạn , n = 179cm Hg = 2,35 a/m Khi ẩy

2 1 ,6 T hé n h ỉệ l động eữ a m ộị d ung dịeh Đốỉ với cảc dung (ÌỊch loãng,

áp suất th ầm th ấ u là :

n = = c^RT.

Nó đo xu h ư ớ n g ứ à n ư ớ c Ihẩm vào tro n g dung dịch Do đó chúng ta có thê lièn hè

nó với độ b ạ của th ế nhiệt động

Chẳng h ạ n chúng ta xét th ằm ảp kế trẻn kia ở Irạng thải cân bằng, đề

th ấm vào, nư ớ c phằi \hm n â s g c ộ t thủy ngốn Nếu Ihê tich V của dung dịch tăng

thèm dV , n ư ớ c thực hiện m ột công n d V theo kiếu thuận nghịch Do đó, năng

lư ợng tir do F của n ư ớ c, bằng Ihể n h iệt động G, aẽ giảm đi

2 1 7 T rvò;ng h v p c*e e h ẩ t đ iệ a ph*a : H iệu th< của màog 'ĩro n g

tm ờ n g hợ p ch ất hỏa ta n là c h ỉít đ iện p h ân phân ly thành các iô n , còng thứ c cho

ảp su ắ t th ằm th ặ u vẫn đ ủ n g , nếu ỉa th ay số phân lử cỏ m ặt hằng số iôu

Đối TỚỈ cảc axit, b azơ và m uối th ỏ n g thư ờ ng, ta lìm th ấ y ảp auặt th ầm thấu

đáng kễ (đổi v ớ i m ^t d a n g dịch chuằn 1/ỈO của m ột m aố i hỏa trị m ộ t, áp suắt

thằm thấu là 4,7 aím ) N h ư n g cảc áp s u ít Ihấm th ẵu n h ư vậy không phải lúc nào

cũng có thề đ o trự c tiếp Muổn đo các áp suẩt n h ư thế, ta cần phẵi tim ra m ột

màng bán th&in cho thăm nư ởc yà khổng thãm các iỏD nhỏ.

T inh th ấm của m ột m àng không giống nhau đ ổ i vớ i aniôn và đổl với caliôn,

do kích th ư ớ c của chúng kbác nhau, n h ư n g trư ở c h ết ỉà do các điện tỉch bị h ắp

phụ trong các lỗ xổp của niànn Một màng cồlôđiôn được xử lý bằng

xủ t chẳng hạn g iữ các iò n 0 H “ và cho cảc catiòix m ang điện dư ơ n g đi quỉLdễ

dàng h a n so ý ở i các aniổn m ang điện ảm (bSỵ n g b ĩ đến vai trò của ỉưới Irong

triô ĩị Do tin h tỉiỉỉm tó á c tSíL XíLtừ J« i_ p liiaialiL x n àii^

ĐóTà Ê ệ ã íỉĩfĩn ẫ n g T ^ n g th í dụ chọn trê n , các đ iện tlch dươ ng đ i qtia dễ hơn,

đ iệií irttờ n g xuất hiện có h ư á n g ngượ c vớ i chiều chảy Nỏ ngăn cản catíôn liến

v ỉ phla trự ớ c và Bự p h á n t^ f a d iễn ra

T rirờng h ợ p này kéò the& sự cháy của c h ấ l lỏ n g , do hỉệri từ ợ n g điện thầm

(xem í| 22.9).Hiệu ỉ h í m àng do đổ gây ra m ộl 8ự Ihầm lỈỊẩu b ẫ t th ư ở n g VI th ế đòi khi

ngườ i la có t h ỉ quan sát đ u ợ c n ư ở c th o át ra kl^ỏi m ột dũng địch muối, đậm đặc

đ l đ i sang m ộl đung dfch m uối loãng, n g ự ợ c vở i đ iề u m à ảp su ấ t Ihốm th ấ u đòi

hôi Cỏ th ê là đ ièo nấy g iải th ỉch đượ c n h ữ n g tra o đô i q u a cảc hiẶng tế bào

238

c ỏ n g thứ c cho hiệu thế khuyếch tản (§8.5) v ln đủng đối vởi hiệu thế m àng,

íế u các aniòn bị hãm lại hoàn toàn (y ™ 0) nó Irở th à n h :

E = - 0,059 l ọ g i ^

2 V21.8 Sự cân bảng Doanan Một sự bất th ư ờ n g khảc do màug gáy ra xẳy

r a trong trư ờ ụ g hợp m ột h ỗ n h ợ p các ch ất điện phân ờ đó cỏ các đại phân tử

Khi cảc iôn lửn khóng đi qua một m àng b ả n 'th ầ m thi đièu (Tồ sẽ ẵnh hường

đ ến sự phân bổ các iồn nhô ■

Giả sử, chẳng hạn cỏ hai binh n g ăn cảch bằng m ột m àng còlòđiôn Trong

m ộ t binh là dung dịch của m uổi n a tri của pròtẻin (P—Na) nồng độ phân tử gam

c và m uổi NaCl n ồ n g độ phân tử gam Ci- T rọ n g b in h kia là m ộ t dung dịch NaCI

nòng độ phân tử gam £ 2- Do đỏ cảc nồng độ phân tủ gam của iỏn n h ư sau ;

N a+ : 6' + Ci

Các iôn Cl" và Na"^ tự do xuyên qua cô lô đ iổ n Độ biến thién th ế n h iệt động

k hi một mol NaCl hoàn toàn p h ân ly đi từ binh 2 sạng b in h í l à :

i G = « r u>g & + « T ,og ^Với các giả trị trẻH ;

N òng độ an iò n Cl" n h ỏ hơn ở p h ỉa có p rô tê in điện p h ân Loại cân b ằn g này

gọi là cán bâng Donnan.

2 1.9 Sir thAm th ầ v q n8 các m áng té b*o Các m àng lế bào h u y ỉl tư ơ n g là bản

th ầm đối vởi Iihiều c h ă l Chẳng h ạ n chủng cho nưởc đi q u a n h ư n g lại không cho

clorua natri đi qua N ếu raột dung dỊch clonia natri cỏ mội áp su ẵ l thSm thắu

n h ỏ liư n ảp i n i t Ih&m tbấu của tể bào (ếung dịch ưu traơ ỹg), khỉ Qgâm tể bào

Irong d u n g dịch, nó sẽ trư ơ n g lên vì nước và có thê vơ (sự tiiu ngugẽn sinh) Đối

v ớ i hôn g cầu, aự v& kẻo theo sự khuếch tản chẫt màu của nỏ.

239

Ngirợc lại IroQg m ột dung dịch ư u trư ơ n g tế bào sẽ m ắ l n ư ở c và b ị nhàn

lạỉ Đối với tế bào thự c vật, nó bong khỏi lở p vỏ cứng xenluỉồ

T rong y bọc, ngườ i ta cho rằn g đề khòng làm rối loạn m ột cơ Ihê, cồn phải

lièm cảc dung dich đẵng trương.

Tuy nhiẻn, các tra o đối của tế b à o k b ô n g rú t vè cảc hiện tư ợ n g th ầ m th ấu

đ a n giản Một tế bào sống hoạt động chống lại áp suất thầm thău Nó lấ y nướ c

hay các m uối k h o án g của môi trư ở n g xung q u an h , thảỉ vồo m ôi tr ư ờ n g xung

q u an h cảc bã, luy rằn g theo ảp suất thầm th ấ u th ì p b ẵi xảy ra điều n g ư ợ c lại

B À I T Ậ F

214* x ẻ t một dung dịch trong nước của một h ợ p chát không bay hơi H ợp c h át ấy

không cho các tin h ih ĩ hỗn hợp khi làm đông lạnh Đặt nhiệt độ r trê n trục h o à n b , và ảp

suẵl f trên Irục tung, h ã v vẽ trê n cùng một đồ tb ị các đư ở n g cong biều diễn c ác tr ạ n g Ihải

càn bằng sau đ á y ;

1 n ư ớ c đả — hơi n ư ớ c ; '

2- nước tinh Ihiễl — hơi nước;

3 nướ c tinh khié( — nưửc đả;

4 dung dịch — 'hơi nưởc ;

5- dung dịch — n ư ớ c đả ;

a) Tính cảc độ dỗc của các đ ườ n g cong kW c n hau Iheo nhiệt nóng chảy L ị , nhiệt

hóa ỉiơi Lv vả thề tlch rỉêng của hơi nư ớ c Ut (đ ỏ qua cảc thề tích rỉêng của chất r ắ n và

chất lỏng).

b) T ừ đỏ suy ra hệ thửc giữa độ hạ nghiệm lạnh (To “ D và độ hạ írư ơ n g lực

21*2 N gười ta cho hòa lan \Sg gỉucô Irong một Ut nước ở 27°c Tinb :

a) nòng độ phân iử gam của hỏn h ợ p ;

b) áp suất ỉhầm th ấ u cỏa dung Hịch này theo atm;

c) độ hạ năiig iượng ỉự do của nưởc do s ự hòa tan này*

X X I I

GẢC DUNC DỊCH MIXẼN VẢ CẢC DVNG^ỊCH ĐẶI PHẲN TỬ

22.1 GAe tấiiỊ|eh<t c h s a g : tr y a g th ầ l keo Tăl cả các chãi rắn khống tan được trong m ột chấl lỏng vẫn có thế đạt đến trọng thải la lửng rấ i nhỏ đếu mức

nó đỉ qua được những cái iọc b&ng sứ Các hạt có đirờng kỉnh nhò licrn 0,3}ỉ gọi

240

& c á c m ixen Cảc hạt ấy không n h ìn thấy được bằng kính h iền vi thổng th ư ờ ng,

nhưng nó hiện lén n h ư n h ữ n g điêni sáng trê n nền tối trong kinh hiền vi chiếu sáng lừ bèn cạnh (kinh siêu h iên vi, h in h 14.2) Một trạng thải lơ lửng của các

m ixen n h ư vậy — giữa trạn g th ả i lơ lửng vả dung dịch th ự c — d ư ợ c gọi là trọng ihái Irr lửng keo, hay còn gọi là dung dịch inixcn.

Một 8Ố chấl (prỏỉêin pổlim e cao v.v ) đ ư ợ c cấÙ tạo từ cảc phân tử lở n đến m ứ c chủng có m ột số linh ch ất chung với các Irạng thái la lửng keo

Các tính chẩt chung của các d ung dịch m ixen và các d u n g dịch đại phân

tử n h ư s a u :

1 Ta khòng thc lách các mixen hay các đại phân tử ra khỏi dung dịch bằng n h ữ n g cải lọc sứ Tuy nhiẻn ta có thế làm đ iề u đó bẳng n h ữ n g m àng tbự c vậl hay đ ộ n g vật, m àng cỏlốđiốn v v , n h ữ n g m àng này đóng vai trò th à n h bán

thầm hoàn hảo (Sỉ.r siéu lọc) N gười la Ihúc đầy sự siêu lọc bằng cách cho thực

h iện d ư ớ i ảp suấl

T a cũng có lliề thự c hiện sự plián tách bằng cách cho lắng trong máy ly

tâm cực n h a n h ( máy siêu ly tàm).

2 Càc dung dịch m ixen, và đíù phân lử có vẻ đục do s ự tán xạ ánh sổng íỊây ra do các m ixen hay các đại })h;\u lử {hiệu ứng Tyndall) Ảnh sáng lản xạ có

Ihề có m àu : chẳng hạn vàng keo trở thành đỏ, sau đó lím , rò i xanh, tùy theo mức

độ m ixen lỏrn dần từ 2 đến õo m icrôn

3 Các dunĩỊ dịch m ixen và đại phân tử rấ t nhạy đối vớ i cảc tác n h â n hóa học (các iổn lỉ* hay 0H ~, các thuốc Ihử m àu, v.v ), vì bè m ặl của chúng rấ t lớn

(Một kh ố i lập phirưng m ỗi cạn h l a u , cỏ diện tích xung quanh 6c/n* Nếu người

ía ch ia n ó thành các khối lập phương 10® lẵn nhỏ hơn , m ỗi cạnh 10 m icrỏn,

toàn bộ m ặt của 10’“ khối lập p h u ơ n g tạo Ihànlĩ n h ư th ế là 600 mét V4iòng), Rổ ràn g nếu lốc độ phồn ứng đ ư ợ c lăng lên, các phản irng bẳn thân chúng không thay đồi bản chíít của trạng thái keo

4 S ự k ỉt hông — Cảc duiig dịch m ixen và đại phân tử cỏ th ê trô nôn không bền và kct tủa Ta nói rằiig chúng kêl hông \

5 S ự gen h ó a — Một số dung dịch m ixen n h ư h iđ rỏ x it sắt, n h ô m , siiic tro n g dung dịct) nirớc, khi kòì bông cỏ thế làm xuẩt hiện g e n ; Các dung dịch đại

p h ân tử cũng vậy T rong gen, chất đ ã kết bòng vẫn giam g iữ giữa các phân tử của

nó n h ữ n g lượ iig dung môi rấ t lớn nhưng thay đôi và tùy ỷ, Các chất có th ễ tạ o g e n

với Iiưức gọi là chát thích nước, còn những chẩt do kết bỏng làm xuất hiện m ột

chất kết lủ a th i gọi là chãt sợ nirởc.

N hìn vào các tinh ch ẩt chung này, người ta th ư ờ ng ghép các d ung dịch mi*

xen và các dung dịch đại p h â n tử th àn h m ột nhóm dirới tên dung dịch keo, hay son Khi nói đến dung dịch keo Irong n ư ớ c thi đó ìầhiđrôson (so n nước) (một sản

v ật p h ân tán rất nhỏ trong không khi, theo nghĩa rộ n g , đ ư ợ c gọi là son khỉ).

Các son và các gen đượ c gộp lại d ư ớ i lên chung chẳt keo,

C ách gọi này có th ề làm ta I&m lẫn Nối rièng, các ch ất k h ố n g chia thànb

c h ất keo và ch ất không keo C hẫng h ạn đ ư ờ n g b ỉn h th ư ờ n g tạo thẵưih cảc dung

d ịch th ự c sS ch o m ột dung dịch keo tro n g benzen Cảch gọi cQ chẵl nqưng tinh

đ ố i vở i các ch ẫt không keo là m ột cách gọi đặc biệt sai lầm , vi nó làm n gư ờ i ta

tư ử n g rằn g cảc chốt keo ĩr Irong trạng thải không k ết tinh T rong khi đố các m i-

x en cua m ột trạng ttiảl lơ lừng keo là các vl tinh th i.

2 2 2 Tạo ra t r9Bg th ả i l«r lử n g keo T a có th ề thu đ ư ợ c m ộ t ohất khùng

h ò a ta n ở Irạng thải keo trong giai đoạn đàu của quá trin h kết lùa hóa học T h i

d ụ n h ư các sunfua keo, khi chế b iế n với h iđ rô , sunfua Một dung dịch h iđ rô sun-

fu a , ôxi hóa tro n g không khỉ, cuối cùng đê iCng xuống ỉư u h uỳnh keo P ecclorua

s ắ t th ủ y phân khi sôi cho Fe(OH)s đỏ n âu th ẫm Một d ung dịch clorua vàng 4

p h ằn tră m tru n g hòa bởi cacbônát xút và bị k h ử bằng ío ó c m ổ n nống cho mộl

c h ất k ế t tủ a vàng keo, d ần dần trử th àn b cỏ m àu tla, tím , sau đỏ xauh khi các m i-

xen lở n dần

Ta cững cố Ihê thu đư ợ c các kim loại ờ trọng Ihái keo bẳng cách làm nầy

ra tro n g n ư ờ c m ột hồ quang giữa h ai điện cực làm bẵng cảc, kim loại ấy

T rừ mộl số hiđròxỉt cho cảc gen bẳng kết bôDg, các c h íl cho cảc trạng íhái

lơ lử n g keo đèii 8Ợ nưởc Các trạn g íhải lơ lửng keo 11 bèn, và đề giữ chúng căn

p h ải làm ốn đ ịn h bằng m ột ch&tkeo bảo vệ ihich nước (thi dụ tan an h ).

22.3 Các d u n g dịch đ ại phAn tử chA yéu Các đại phân lử n ày ỉuòn luôn

là các pôlim e cao rải rác có cảc nhỏm đ ịn h chứ c có cực Các nbóm cỏ cự c này

g iữ c h ặ t cảc phân tử n ư ở c và do đ ó không còn hú t lẫn nhan nữa hoặc là bỊ iôn

h óa và tấ t cả đều có điện lỉch cùDg d ấu vả do đỏ đ ằy nhau

T rong số các pôlim e cao Ihvộc giớ i động vật hay thự c VẶI (các pôlim e sinh

v ậ t) chủng ta đặc biệt nêu ra :

a) pròtêiii, tạo th àn h từ các m ạch peptiđic của cảc axil am in ;

b) pậỉisăccaril (am iđ ô n g licô g en , xenlulô) là các p ỏ lim ecủ ag h icỏ p iran ô — D

(dung dịch keo cùa hiđraxenlulố là viscổ)

c) các a x ỉt nucỉtíe, cảc pôlim e cửa n u c lẻ ô tit;

d) các gôm tự nhiên, n h ư cao 8U (cũng n h ư cao 8U n h â n lạọ) là m ộ t pôlim e

ủ ă iỉồ p T e n :'

P h á n tử lư ợ n g có thề xảc đ ịn h qua áp suặt thhm ỉM u Đảng liễc, áp suẵt

này đ ễ bị thay đôi do cổc tạp c h ấ l có khổi lư ợ n g ụhỏ

C hẳng h ạn n h ư a n b a m ỉn iòng trắ n g trứ n g (ổ v an b u n in ) cỏ p h ân tử lưgrng

45 000 (đường kỉnh của cảc phAn tử lả 0.003{i)

Đối với các ch ất cổ cấu tạo h ( ^ học đ l b iểl, khi ta ch ỉ xảc đ ịn h độ pồỉim e hỏa, ch ắc c h ỉn h ơ n là đo độ n h ớ t của dung dịch và áp d ọng p h ư v n g trin h Stau- diD ger m à chủng ta s6 kh&o sát sau

242

C hẳng hạn đối vớ i xenlulô bòag, người ta tim thấy

n

= (C605H,o

J-n gằJ-n bằJ-ng ỉ 200 và d o đó p h âJ-n tử lư ợ J-n g gầJ-n bẳJ-ng 200000.

Một số pồUme sinh v ật n h ư các axit nucléic d ư ờ n g n h ư cỏ cấu Irủc r ắ n ,

g ần với các ch ất kèì tin h (các nguyên tử lưu huỳnh hợp lại thành m ộ t tin h th ề

n h ỏ b ỉn g c ảc cộng hóa trị, yà các nguyên tử cacbon liên kểt rắ n với n h au thành

m ột pổỉỉm c cao bằng cốc cộng hóa trị khòng có sự khác n b au cơ bản, r à la có thề gọi ch ủ n g là mỉxen keo)

N hưng phần lở n các đ ại phản tử khòng phẫỉ ỉà rắ n C húng cỏ th ề quay

xung quanh các lién k ết của chủng Đối y ở i m ạch Ihẳng gdm n cacbon, coi r&ng

các chuyên động quay này xảy ra m ột cảch ngẫu nhỉén, n g ư ờ i ta chửDg m in h

b ằ n g lý th u y ết xảc su ấ t rằn g cảc đại phân tử phải có dạng búp sợi cỏ kich th ư ớ c

tỉ lệvởi -]/n Dạng th ư ờ n g gặp nhất phải là dạng elipxôit cỏ các Irục, khổng b â n g

n h au , độ dài của các trụ c ti lệ theo 6 : 3,2 : 1

Nỏỉ chung các pôỉỉlne sinh vật đều thich nưởc, nghĩa là có thê tạo ra với

n ư ở c các g en (Irư ờ n g h ợ p ngoại lệ : các nhựa)

2 2 4 Độ n h ứ t của các d n n g dịch keo Các son th ư ờ n g có độ n h ớ t lở n

Đ ộ n h ớ t T)o p h ụ thuộc n ồ n g đ ộ Iheo thề tích q> (thề tich cử a c h ấ t k e o khớ/lhS tích son).

N ếu là độ n h ớ t của dung m òi, trong trư ờ n g hợp cảc đ ại phân tử h ỉn h c&u,

E iostein đS thiếl lập định lu ầ t:

1 + 0,5(p(1 - <J))*

T rong các giởi hạn cùa độ lản mạn cùa cảc k ít q u ả Ihực Dgbiộm, la có th ê

n là độ pỏlim e hóa, C là nồng độ p h ân tử con tro n g một lít, K là m ột hấng s6

đ õi với cùng m ột dãy

T hực tế, độ n h ở t của m ột dung dịch m ộ t pôlim e cao ít xác đ ịn h bỗri vi, n h ư O stw ald đ ã ch ử n g m inh,địn h luật N ew lon khổng n ghiệm đ ủ n g :

thành nh ỏ hơn) đ ổ i v ở i cảc giá tiỊ lớ n của T (ngh ĩa là

đối với lốc độ chảy lớn) Đảng lẽ đirợc định hựớn;» ngẫu nhiên, cảc p h â n lử k hi ấy có h u ở u g song song v ớ i cảc

đ ư ờ n g dòng

2 2 5 Đ lf n tlc h m ặt ngoAỈ pH d ân g d iệ n N ếucảc m ixen hay các đạỉ phân tử khòng họp lại d ư ớ i tác dụng củ a lực Vao d e r W aals Ihi đỏ là vi chúng có cảc điện lich trên bề m ặt Đ ối vởi các đại phản lử , cảc đ iện tích này là do các nhóm

có cực và (nếu có các chức axit, bazơ, hay m uổi) là sự phân ly iòn lạo ra.

Đối với các m ixeo, s ự lìbiễm đ iện chủ yếu là do sự m a sát giữ a các m ixen gảy ra

Ngoài ra, 'các đ ại phân tử hay m ixen hẩp phụ đễ đàng các iỏn có trong dung dỊch, ngay cả đ ối với cảc lạp c h ăt tdn tại với liều lư ợ n g rấ t nhỏ S ự hẩp

phụ n ăn g lư ợ n g này là do ờ giá trị đặc b iệ t lớn của đ iện tích toàn b ộ của các

m ixen Các iôn bị h ấp phụ k iều ấy làm thay đồi đảng kề điện lích m ặl ngoài,

T rong số c á c iôn luôn luôn cỏ các iôn H* hay O H - cùa nư ớ c Do sự hấp phụ của chủng, điện tíc h m ặ t Dgoài của cảc m ix en hay các đại phân tử thay đ ôi

ră t nhiêu với p H của d u n g dịch Đối vởi cảc p H r ă t axíl, cảc điện tích có đ ấ u dương,

đ ố i vởi các p H r ắ t b a z a , các điện tlch c ở dồu âm Đối vởi m ộ t p H n ào đó (p H

nhỏ h ơ n và sự kết bông cùa nó dễ x ả y ra hơn.

Đối với m ột p H đ ẵ cho, d ấu của cảo điện tich đ ư ợ c xảc định dễ dáng bằng

tn ^ iS 'n ĩợ n g ~ đ ỉỆ trch T jy tii'(ĩen rử ^ d tíồ l^ ^ P h tirĩứ ti íâ c 'tìiỂ tk e o 's iiiir

âm và do đổ phẫi Ib ừ a iôn H, ng h ĩa là cần m ột p H a x il ăề tru n g h ò a chủng Đối với hẻmổgỉổbiQ p H đằng điện ià 6,7, đdỉ TỚỈ gêlatin 4,7, đổi với ngttyén sinh

c h ấ t cùa các trự c khu&n gam dư ơng 5 ,0 ; đối vớ i nguyẻn sinh ch ất của các trự c

tìiệ n tich này đư ợ c cố đ ịn h trên b ề m ậl inlxeh và lạo thành m ột lớp, âm tro n g Irư ờ n g h ạ p của hình 22.2 (hay gặp n h ất) Xung q uanh m ixén c k h í quyền » íôn k h ô n g tn iiig hòa, m à giàu iôn n g ư ợ c dấu Theo quan điêm lĩn h điện học, nó

tư ơ n g đirơ n g với một lớp đ ồn g tâm của các điện tích dương trong trường hợp

của hình vẽ Hai lớ p cách nhau l và các đ iện tích của chủng có giá Irị tuyệt đối

bẳng n h au , giá trị đại s ố n g ư ậ c nhau (T ính ỉ biết cấu tạo của khí quyên iòn giống

'như khi tin h Irọiig lâm).

Lv thuyết cí'a D ebye và Huckel cho g iả tr ị bằng số ĩr 25®c:

l 3,05 = - Ạo

T ro n g công thức này, ^ là ỉực iôn, bằng n ử a tồng các nòng độ (theo iỏn

g a m /lil)c ủ a các iòn có m ặt, m ỗi nòng độ đ ư ợ c n h â n Irưởc với bình p h ư ơ n g của hỏa trị tư ư n g ứng

T h i d ạ : dung dịch 0,01iV của N aC l:

H iệu th i'g iữ a hai lờp n ày (Ihế l ớ p k é p h a y th ể zêta) tí lệ với điện lích của

m ỉx e n C hủng ta sẽ chứng m inh rằn g ta có Ihê tim đượ c trự c tiếp th ế này bằng cảc p hỏp đ o đ iện chuyên, n g h ĩa là s ự dịch chuyễn của cảc mỉxen trong m ộ t đ iện

tr ư ờ n g

245

Bán k ỉn h r của m ỉxen vào cở 10 đển 100^, iroQg khi b ề d ày / c ủ a lớ p kép

vào cỡ 1 Ă vi th ế ta có th ề á p dụng công thứ c của các tụ đ iẹ n p h ỉn g đề tim điện tích m ị t ngoài của m ixen

Nếu c là đ iện Ihế của lở p kép, K ìà hằng số đ iện mói của m ô i trưốrng điện

tích m ặt ngoài là :

K

4 tc I

D ưởi tảc dụng cửa trư ờ n g tĩn h đ iệ n đ ặt vào E (trong h ệ CGS) m ộ l đ ơ n vỊ

bề m ặt cỏ a m ixen ch ịu m ột lực E ơ ờ các phla lự c nàỹ tiếp xúc v ớ i b ẽ m ặt, đ ổ

ià lực m a sát (hỉnb 22.3)

Nếu u ỉà tốc đ ộ của m ix en và nểu (a giả th iết khi quyền ỉô n k h ổ n g chuyền

đ ộng (n g h ĩa là lớ p ngoài khỏng chuyền động), với 11 là độ n h ớ t của m òi tr ư ờ n g ,

tưọrng điện chuyền trên giẫy, s ử d ụ n g 8ự di cư

cửa các ỉổn tro n g điện trư ờ n g (h ỉn h 22.4)

N h ư n g n ểu ta m ttổn đ o đỉộn th ể của lớ p kép đ ề b ỉễu Ihị tổ t h a n m ột p ô lỉm e sin h Tật Tầ

đề b ỉể t tỉn h bền của nỏ, hay n ế u ta m u ố n tảoh

nó r a ^ h ỏ ỉ h ỗ n b ợ p , ta (hực M ện m ộ t q u á trin h Hlnh 22.4 điện chuyền (hay 8ự điện c h u y ỉn catổt) tro n g

Sv điệo chuyỉn trỀD gifty m ột bỉnh nhỏ h ìn h c h ữ Ui, Iheo phựcm g phảp của

M

246

dPtoelius (hinh 22.5) B inh n h ô hinh c h ữ u làm bằng thạch anh cho các tia lư

ngoại đi, qua P rô lê in hấp Ihụ các lia tử ngoại N gười la chiếu 'sá n g binh bằng tia lử ngoại và chụp ảụh m ặt phân cổch chuyên dịch

22.8 Hiện tv ự n g đỈẬB thAm T * điện thé c b k j ĐỄ iàm sạch cãc clìấĩ keo bẳng cách k h ử các iôn yà cảc phân

tử í ỷ sinh nhỏ, ta có Ihề sử dụng phư ơ ng p h á p điện Ihồm

(hay đ iện thằm tách) Đó là sự

th ầm thấu đ ư ợ c gia tổc bằng điện trư ờ n g (hình 22.6)

H inh 22 5 Dụng cụ tạo sự điện chuyền của Tiselius,

Lv th u y ết đ iệ n th ằm đ ư a vào khải n iệm đ iệ a thế lớp kép Tỉ-ôn thành các Ống m ao dẫn của cải lọc có m ộl lởp kép cấu tạo giống r h ir cấu tạo đ ã khảo sál

Hlnh 22.6 Sự điộn tb ỉm tách theo Dognon.

ềatĩỊ E ậ \ k E tính th eo cảc đơn v| CGS)

Hiện tượng, n g ư ợ c v ớ i hiện tư ợ ng điện th lm là đ iện th ế chảy Khi dựa vào

hiệu ảp su ất ta b ắ t m ộ t d òng ch ất lỏ n g chảy qua m ột cải lọc, m ột v ật xốp hay

m ộ t m àn g , phàn lin h động củ a iớp kép tòn tại bị ch ấl lỏng kéo theo ; Do đó sự

c â n bẳng tĩn h điện bỊ phá vỡ và m ột hiệu th ế x u ỉt hiện g iữ a hai đ ầu của các ống

m ao d ẫn , n g h ĩa là g iữ a hai m ặt của cải lọc hay của m àng Đỏ là hiệu th ế chảy,

Hiệu th ế ní»y cộng vào hiệii thế m àng (xét tn m g 21.7) có cùng dấu vởi nỏ

247

Hiệu thế chảy chỉếm ưu Ihể Irong trườxig hợp các lỗ xốp lớn, chẳng hạn tro n g sự lọ c m ộ l dung dịch trong đ ất "Vi th ế ngườ i la sử dụng hiệu th ế chảy đe

đo đ ộ xốp của đ ấ t khi khoan cảc giếng dău, n h ờ kỹ thuật « c a rô la điện » Ngược

ỉạ i, hiệu th ế m àng chiễm ư u Ihế khi các lỗ xổ|) r ẫ t nhỏ

2 2 9 Sự k é t bdng Sự kết bổng ìầ m ọi kết tủa củà m ột chất keo « thành

các b ô n g » Mội số lác giả gộp chung không đủng vào đây 9ự biến đối Ihành gén

d ư ở i lên f s ự gên hóait Dùng Ihuật n g ữ riên g asự kết bông í còn il xác đáng h ơ n

thuật ngữ chất keo.

S ự kết b ỏ n g chĩ sự nhóm lại các m ixen hay các đại p h ân lử d ư ở i tác dụng của n h ữ n g lự c cổ th ề là lực iôn, cộng hỏa trị, Van d e r W aals hay các lực do các liê n k ế t h iđ rô Nói chung ta khôog biết về đieu này T rong Irư ừ ng h ợ p cảc prò_ têin k ết bổng d ư ở i tác dụng của các khảng chẩt của m áu, càn phải có các lực

m ạn h (cộng h ó a trị? ), bỏ’i vi phải Ihắng lực đ ầy tĩn h đ iện (p rô lêin yà khảng cb ẫt

c i haỉ đều maog điện âm) Ngược lại, khi sự kết bông xuất hiện, vi pH đạt đến

pH đ&ng điện, chắc ch ắn lự c phải là lực Van d e r W aals

Các i6n kim loại làm dễ dáng cho sự kếl bông các chấl sợ nư ở c C hẳng

h ậ n , m ộ t dung dịch su n ỉu a axen kết bồng dư ớ i tảc dụng của các iỏn Các

đ ă t sét keo bị các dòng sông cu6n theo kết bông d ư ớ i tảc dụng cùa cảc iòii n ư ỏ c biên Đièu này làm dễ dàng việc tạo ra cảc cháu thồ.

2 2 1 0 Các tỉnh e h it b io Tệ T* Um nli«j cAa eác ch<t keo c ỏ thễ thém

cầc đ ạ i phân tử thích nườ c vào m ột trạ n g Iliái lơ lỉrn g keo đễ bọc các m ixẹn sự nước

v à ikm tăng đ ộ bèn củ a chủng N gười (a gọi ch ấ t keo th ứ n h ấ t lã chất keo bảo vệ.

Đối vởi m ộ t đ ại p h ân tử đã cho trư ử c , h iệu ứ n g làm ôn định này ch i tồn

tạ i tro n g m ột p h ạm TÌ nào đ ố của pH Đối vởi đại phân tử , n ếu pH là đẳng điện,

n g ư ợ c lại n ỏ có I h ỉ làm kết bôđg và ầéo theo cậc m ỉx en m à ta m u ố n bảo vộ

Ta cũng có thê cỏ một hiệu ứng ngược iại, hiện tượag làm nhạy kbi cho thẻm một lượng rất nhỏ chất kéo bảo vệ Người la giải thich hiện tượQg đó bẳDg sự kiện ỉà k h i đó

ch in h cảc m ixen của ch ă t keo sợ nưởc v ừ amởỉ bọc mỗi mỉxen của chất keo b&o vệ và do

^ đó bị din h lại (hình 22.7)

' ' -H 4ềa-nhtẻn w ià n r Ithạy-Tiíty- p ả r -tỉrích

.iện tượBg quả m àn

2 2 1 1 CAcfg«a h ay g«n«* Một sổ tác giả xốc ỉập sự khác biệt g iữ a gênê

Tà g é n , n h ư n g k h ổ n g n h ấ t tr ỉ về các đ |n h nghĩa T heo Dognon, chủng tồi sS xemcảc th u ậ t n g ữ n ày ià đồng n ghĩa

sđ nưềc

Chúng iòỉ lạm dịch cgeỉeé »ỉà gêne; cồn < gel 9, n h ư đ& (litợc sử diỊDg pfa5 biến» gen (ND).

248

Sợ gen hóa đưứi tác đ ụ n g cùa sự biến Ihiên của ])H là thuận n g h ịd ì, khác

TỚi sự kết bòng của cảc dung dịch m ixen lồ khổng thuận nghịch N h ư ng J ín h

th u ận nghịch son gên chĩ xảy ra đốỉ vởi mẠt gén m ới T ro n g su ổ t quá trin h ,

g ên dầy ra m ột phàn lởn nướ c bị g iữ và bị thay đồi It nhiều (người ta nói n ó bị

biển linh) Khi đó nó khòng còn có the biến th àn h son.

S ự đông iụ cùa các anbumin d ư ớ i lác dụng của n h iệt hay liếp xúc vó i

k h ỏ n g khí là một sự gén hóa k h ổng Ihuận n;'hịch : các anbiim in đS bị biến lín h

N gười ta không biết bản ch ất của nác lực lỉẻn kết cúc đại phân fiV trong

m ộ t gên, khi giam giữ cảc phân lử nưứ c giữ chúng Trong mọi trư ờ n g hợ p chủng

k h ô n g làm n h iễu loạn các tín h ch ất điện hay hỏa tiuh, các tính chỗt ăy vẫn là

m ộ t đối với gên cũng n h ư son

Ta cỏ the chia các gên thành ba lo ạ i:

1.) Gên Ijiảm ihề lỉch và tỏa nhiệt k h i iạo thàrìh — Ta có thê thu được các gen

3.) Gèn không Ihoy đồi //ỉế ỉícA kh i íạo thành.

T h i íìụ : bentònil (đ ất séỉ cỏ nguòn gổc từ các bụi núi lửa).

N gười ta gợi tixô lrồ p i tính chất có đư ợ c ĩr m ột m ức độ lớn nào đó tấ t cả

các g ên hóa lỏng dưử i tảc d ụng của dao động cơ m ạnh và lấy lại trạn g Ihái cũ khi dao động ngừng Tinh lix ô trô p i đặc biệt rS ràn g đối với nguyén sinh chất và

b e n tỏ n it Các biến đôi trở n ên n hanh chóng hơn, khi n h iệt độ tăng

Các gên tn rở n g lèn khi h ấp thụ n ư ớ c và xẹp xuống khi làm khỏ (đun nóng

h a y làm bay hơi trong chân khóng) Độ tr ư ớ n g cực liễu đối với pH đẳng điện , khi đ ó các đại phản lử bó chặl vởi nhau hơn và lièn k ếl m ạnh hơn

BÀI TẬP

22.1 Tính lực iòn của m ột dung dịch N/15 của P0ẶH2Na Bè dày cũa cảc lớp kép

t r o n g dung dịch này bằng bao n h iê u ?

22.2 Trong một dung dịch đệm òf 25®c\ độ linh động của lĩiộl hồng càu lĩ Ong m áu

x x m

MỞ DẰĐ TOÁN HỌC CẤC HÀH TUẰN HOÀN

2 3 1 Cầe hảm t« ầ B hoÀB T a nói một hàm của Ihờỉ gian f(l) là tuần hoàn

khỉ nổ lại có cùng m ột g iá trị m í i lần t tăng lên (hay giảm đi) m ột thờ i gian cố

định T (chu k ỳ ) :

f ụ - ị - lìT) f ự ) (n nguyên, dươ ng hay âm ) -ỹ- >- V là tà n số đo Tần số theo xích Irẻn giây hay hec (Hz), kilổhec, (kHz =

= 1 000 Hz), m êgahec (MHz = 10® Hz)

Cũng vậy, ta nói m ột h àm của h o àn h độ X là tuần hoàn nếu nổ có cùng g iả

trị khi X tă n g lén (hay giảm đi) m ội độ dài cố định X (bưởc sổng)

f { x + nẰ) = f { x) (n nguyên, đươ ng hay âưi)

i - là số sóng.

H àm luặn hoàn đơn giản n h ấ t là hàm sin có chu kỳ là 2 « Mộl cách tông

qu át, n g ư ờ i ta gọi hám sin là m ọi hàm cỏ d ạ n g :

T a còn có th ề TÌết:

a co* (<!)/ — <p) = 4 cos w/ với A =■ a c o s ẹ ; B = asin<jp

4-CQgcp _ linqp 1

A “ B " V Ã T + B *

250

a

Đối vở i cảc hàm sin, ngườ i ta dùng cách bứ u diễn của P re sn e l /(/) đượ c Diỉu diễn b&ng hoành độ ciịa m ột điềm M vS m ộ t vòng trò n b ản k ỉn h a, có tâm

r gốc tọa đ ộ vởi lốc độ gỏc đ ều 0) (hinh 23.1)

23.3 T6ng đ ậi tó của h ai hAm BỈB cùng ch u kỹ — Các phép tin h sẽ dễ dàng,

k h ỉ dùng cách biSu diễn F re s n e l(b ln h 23.2) Đề th u đ ư ợ c tô n g đ ại số của hai

h à m ;

= Oị cos (u/ — (pi) (vectơ b iêu d iễ n : OMj)

X i =■ OaCOS {mị — (P2) ( v e c ỉ a b iê u d iễ n : OM2)

ta sẽ lấy lòng vectơ OMị + OMị = OP ỉỉo à n h ỂÍộ của p l ầ X ị + Xi

N hư vậy = 92 — <Pi lả không đôi Do đó hinh binh hành OMị PMỵ

luôn la ô n g iữ nguyên dạng và quay

xung quanh o với lốc độ góc <0

Thỉ dụ : dòng xoay c h iỉu IroDg

H iệu th ế ỗf hai đầu L :

n iẹ u tne ơ nai a a u iv :

V ị = L d l/d t = Ltứla cos Ịíầ)/—q> +

Hiệu thế ò h ai đ ă u c ĩ

id t

P hép tính này có th ề th ự c hiện đ ư ợ c , vi R , L v k c k h ổng ẳ n h hư&ng lẫn

n h a u , vi s ự có m ặt của đ iệ n dung khổng ỉàm Ihay đ ố i đ iệ n ir ờ ehẳng h ạn T rong

điẬn học luổn luồn x&y ra n h ư v ậ y : các dòng, các trư ờ n g , các th ể cộng vào nhau

C hủng ta sS khẳo sảt các tr ư ờ n g h ợ p m à f{t) ỉò sự biến th ié n của m ộ t đ ại lượng

n h ư : tọ a độ của m ột điêm , áp suẫt của m ột chSt khỉ sửc căng tro n g m ột chất rắ n , nhiệt độ v.v Nếu hiện tư ợ n g th ử n h ất sinh ra biến th iên Xị và hiện tượng thứ

hai tác dụn g m ột m ìn h s in h r a b iế n th iê n X ị thi k h i hiện tư ợ n g I h ứ hai tác d ụ n g

251

sau h iện tirợ n g th ứ n h ấ t nó sề gặp một đại lư ợ u ỉtđ ẵ bị n h iều loạn và k h ô n g sinh

ra đ ủ n g biến th iên Xị n ữ a Dù sao ta cũng có th ỉ q u a nhiễu loạn này khi các

b iển thiôn Xị và Xị là nh ỏ, và nỏi rẳng biến thiên quan sát đư ợc đúng là Xị + H' 2 .

Khi n ò i vè các biến th ién của hoành độ m ột chấl đ iỉm , ta gọi s ự gần điing nàv

Hai veclơ biêu diễn (hỉnh 23.4) tạo với nhau

m ột góc

0 = 2 « (V2 — Vi)/ — (92 — q>i)

Góc này tăng TỚi m ộ t tốc độ góc không đồi 23T(V2 — Vj) Kho&ng cách OP do đó dao động giữa(Oị + 02) và (ỚỊ — ơ ị ) với m ột tần sổ (Vj — V2)(hình 23.5)

N gười ta nói rẳn g , đ ã xuăt hiện các phách

giữa bai dao động, hay n ếu Vị và Vj là các tà n số rấ t

iớ n , các tăn số cao, ta quan sát đ ư ặ c m ột tàn sổ cao

bi b ltn điệu theo tần 9Ố thấp Ta biết rằn g sự quan sả t các phách cho phép phối

hợp các dựng cụ âm nhạc T ro n g vô tu y ến , ngựời ta cho tru y ề n lừ ăn g ten phải

đ ế n ănglen Ihu m ột n h iễ u loạn điện từ tần 8Ố cao b iế n đ iệu theo tàn số nghe đượ c,

H ình 23.4

Chủng ta lư u ỷ rằ n g sự quan sát hoạt nghiệm cổ thề xem như m ộ l phách

g iữ a chuyên động cần quan sát có tần 9Ổ V | y k sự ch iếu sáng có tàn số V ị T a quan sát đ irọ c m ột chuyến động cỏ tàn số V2 — V j.

252

23,4 Phftn tlc h th à n h ch n ỏ i P o n rie r Tồn^ đại số của các hàm sin có chu

Đặc biệt, la có thê n h ận biếí vỏ sổ họa ba,

n h ư n g bién độ của chúng íỊÌảm đủ nhanh đê tồng

to àn bộ là h ữ u hạn Ta gọi m ọi tông của m ột s6 vô

h ạ n cảc hàm (không vô cùng bé) là chuỗi T hí d ụ ;

(1 + •■*■ + + •••) có n g h ĩa và có m ột giá Irị

hữ u hạn, —■ khi — 1 < a-' <r + - (Ta

rẳ n g chuỗi hội iụ, hay là hội lụ khi — 1 < X < + 1) Mọi chuỗi hội tụ tạo b ờ i m ộ i

hẳnsỊ số Ao, m ột hàm sin và các họ a ba cùa nó gọi là chuỗi Pourier C húng ta

biêu d iễn nó n h ư sa u :

f ự ) =s - f AiCoscử/ + BịSÌnoử/ + 4jCOs2o)t + BíSia2a)t +

= A + (AnCosnut + B„sinri(ot)

1

n là m ột số nguyên biến thiên fừ 1 đến 00

Người ta chứng m inh rẳ n g m ọ i'h à m tu ầ n hoàn f(t) có thê ph&n tich m ột

cách duy n h ấ l thành một chuỗi P o u rie r Biên độ của các hàm sin oho b ở i :

Ầr , = f{l) c o m o ìt dt

Bn =

T

J fỌ)sian<at dt o

Tìm cảc hệ số này là đối tư ợ n g của sự phán tich điều hòa Lúc đ ầu n ỏ đ ã

đ ư ợ c tiến hành đối với các âm p hát ra bỏri các nhạc cụ, n h ư n g ngày nay n g ư ờ i la

th ự c h iện đối với mọi hiện tư ợ n g tuần hoàn tro n g tự nhiên : các địa chẩn, cảc biến thiên cùa lừ trư ờ n g Irải đíít, cảc nh ịp điệu sinh 15',

253

Trong các trư ờ n g h ợ p đơn giản, việc tìm các hệ 8Ố có Ihê thự c hiộn bằng

cảch tính các tích phán trê n k ia Chẳng hạn đối vở i các hàm f(t) và — .

(ư dt

dư ớ i đ ây biêu diễn gàn đ ú n g âm oủa m ột d ây đàn mà cuiig kéo đàn đ ả n ff vảo và

âm của m ột dây bị kẹp

Aịp — 0

25.42p = 0

T rong trư ờ n g hợ p tống quát SỊT phân tỉcb đièu h ò a thực h iện bằng cảc dụng

cụ cơ khí đặc biệt, hay thông d ụng hơn bấng cảc dụng cụ âm học h ay điện tử dựa trên các hiệĩi tư ợ n g cộng hữ&ng Kết q n l là m ội phô tần 8Ố (hình 23.8, phô các tần số phát ra bời m ột lo ại địch)

ỵ h ộ n x é t ; — Cho đển đfty« ta chỉ xét cảc hàm tu ăn hoàn của thời gian-

N hưng lỷ thuyết vẫn đ ú n g nếu b ỉến khống ph&i ỉà thời gian m à là hoành độ X

^ „

I 2 3 s T lch phán Fonrier Dạng tồng q uát hỏa của chuỗi P o u rier là iư h

1 p /tđ n Pourier N gười ta chứng m inh rằng m ọi hám f(l), kê cả khi nó không có chu

[ ầ ỳ , có th ê đ ặt dưở i dạng không phải lả m ột chuỗi mồ là m ột tích phân :

fiO

(0= 00

J a»cos(a)t — ẹ ) d(i)(1)=0

b) sử dụng cách biều diễn của Presnel, Um trỗf kháng của loàn bộ z =

dt Vt

và

độ ]ệch pha cua dòng.

e) MỘI lụ điện tạo thành bổri hai tấm 120 c/n*, đại cách h b a u 1 cm, giữa chúng có một

c h ất cảch điện khồng hoàn hảo với bằng sổ điện môi 4,5 và điện irồ suẫi p = 50mègốm-mẻt.

Ta cung c ẫp cho tụ đỉộn một thé hiệu xoay c h ỉỉu hỉnh sin tftn số ỖO Hz» trỗ' kháng của tụ

điện này và độ lệch pha mfc nỏ dưa vào lồ bao nỉầièu?

PHẦN V SÓNG VÀ BỨC XẠ

XXIVĐẠI CƯƠNG VỀ SỎNC CÁC HIỆN TƯỢNG GIAO THOA

VÀ NHIỄU XẠ

2 4 1 Cốc »6ng tié n — N gười la gọi sóng tiến là sự lan tru y ề n của m ột đ ại

Itrợng vật lỷ (hay m ột n h iễu loạn của đại lư ợ n g đỏ) trong không gian m à không

có sự chứyễii v ật ch ất Do luôn luôn cỏ Hiê phân tich th àn h chuỗi hay tích phân

P o u rie r, c h ú n g ta h ạn chế ở sir khảo sát Irường hợ p rihiễu loạn g à n thăng giáng

h in h sin cù a m ộ t đại lư ợng f ( x , t), Khi ấy, lại mộl điêm cỏ hoành độ X o :

f (» „ t) = a c o s {ẹ - 0)/)

Sau m ột k h o in g th ờ i gian ngẳn At, ah iễu loạn này quan sát th ấ y ĩr điềm

có h o àn h đ ộ + c Ă í

f (^o + cA/, / + ủ f) = /"(Xo, 0 == a c o s (ẹ — 0)/)

Điều đỏ đòi hỏi pha cp tăn g ỉên U)A/ khi X lăng lên cA/, n g h ĩa l à :

c gọi ]à tỗc độ p h á N ỏ ^ ó th ề không ph&i ià h ỉn g sổ, mồ thay đòi chậm

vởi X Nó cĐng có thề phụ thuộc tần số, nghĩa là phụ thuộc co.

T ừ bây giờ, đề c h o iả c định chúng la nói rằn g tro n g Irườiig h ợ p sóng ăm,

n g h ĩa là m ộ t n h iễ u lo ạn của áp suất và m ộ t nhiễu ioạn của vị tr í các phân tử cả

hai tr u y ỉn với cùng m ột tố c độ không phụ thuộc lỗiv 8Ổ (vào cỡ 340 m /í trong

không khi ĩf 15®).

256

T rong trư ờ n g hợp sĩng vỗ ỉuqến, sĩng sáng và tia X, đĩ là n h iễ u loạn cùa

lện Irưừng vA r\hiễu loạn của từ trư ờ n g , cả hai Iriiyen đi vởi óiig m ộ t lốc độ

Trong ch àn k h ơ n g , và gần đủng Irong khỏiỉg kh i, lốc độ này khỏng phụ thuộc tàn

^ và cĩ giá trị khoảng 300000 Ảni/í

24.2 Sự ehajftn năng lư ợ n g bờỉ sĩBg : tđe dộ Jihĩiii Nốu các sĩng khơng phải là sự chuyên vậl ch ấl (m ặc đù chủng cĩ Ihị lảm la lầiụ lư ởiig) th i Irái lại

chúiỊg chuyên nàng lir ợ n g : cư n ă n g : (động + thế năng) troHg tru ừ iig hợp các

dao động âm , năng tưẹrng ơ n h điện và từ trong trư ờ n g hợp sĩng vị luyến

Xét m ột n h ỏ m sỏ n g AB, thí dự tiếng sủng

lục hay m ột tín hiệu trong điện*báo Mprse

(hi^iih 24.1): Tín hiệu này chuyền đi llieo nĩ

m ột năng lư ợ n g nào đổ và dịch chuyền vứi tốc

độ II m à ngư ời ta gọi là ỉơc đ ộ nhĩ m Với các

ký hiệu quen lliuộc ngựời ta chử ng m inh rằn g

Khi lốc độ pha c khơng phụ thuộc bư ớ c sĩng X, tốc độ n h ỏ m u bằng lốc

độ pha Ngược lại, khi c phụ Ihiiộc X (khi đỏ n g ư ờ i ta nỏi rẳu g cĩ sự tản sãc: cãc

họa ba phát ra ỏr cùiig m ột thời đ iềm p h ân tản v ỉ p h ía trư ở c), tố c đ ộ n h ĩ m khác

Ta th ấ y xuất biện lién tục các sóng ỏ- đẳng sau n h ỏ m , tại A, đi nhanh

h ơ n A B h ai lầ n và biển m ốt lại B.

2 4 3 M ặt •óng Người la gọi mặl sóng là quỹ tich cấc điêm troiỉg không gian tại đ ó p ha (ỉcx — (DÍ 4- q>,) có cùng giả t r ị ở m ộ t thời đ iề m cho t m ở c Khi m ột

nguỗn đ iê m p h ảt ra các 8óhg và m ổi trư ờ n g là đ ẳn g h ư ở n g đối vởi các sóng này,

n g h ĩa ỉà tốc đ ộ pha c n h ư nhâu theo m ọi h ư ở n g , th ì m ặt.só n g là m ặ t c iu Nếu

nguồn n ẳ m r ấ t xa (chẳng h ạn , sóng ảnh sảng m ặl trờ i Irén m ặt đ ấ t, hay sóng sáng

sau khl đi q u a m ột hệ quang hoc cẤuăn trạ c cho ảnh ảo c&r nguồn ở vổ tận ), các

m ặt cầu tr ở th ào h cảc m ặ t pbẳng v^ông gộc với tia aáng

IV ong cảc ch ấ t dị h ư ở n g n h ư các

chất ầ ế t tinh, tinh hình không còn như

vậy Cảc m ặt cầu Irờ th à n h các m ặt elip

Nếu nguồn ở vô tận các íia sáng n ói chung

k h ô n g còn vuỏng góc v ớ i m ặt sóng (hình 24 2)

24.4 Sự kh ù c x « Q « a o f trin h Sau đ ây , chủng lôi sS aử đụng ngòn ngữ quang học, n h ư n g cảc hiện lưựBg vẫn là cảc h iệ n lu-ợng chung ch o tất cả các sóng Đặc b iệt, n g ư ờ i la lại tim thấy

Cho hai m ồỊ trư ờ n g đ ẳn g h ư ò n g phân cách bởi m ột m ặt phẳng T rong môi

rứ?rng thử" n h ít , ta giả t i ĩ ế t rẳn g tốc độ pha củ a 8ổng là c, b ư ớ c sóng cT aa X ;

rotig m ôi I m ờ n g th ử hai, tốic đ ộ là b ư ớ c 8ỏng là

llinh 24.2a) môi tr ư ờ n g đẳng hvớn{{

b) môi i r ù ờ n g dị hướng.

T

7 chiết snấỊ éủa môi trơờng Ihử hai đối TỞi môi trười^ thử nhẵt.

C hủng ta xét một chùm tia soDg song và qác m ặ t sỏng p h ẳn g lại đó pba q)

bằng m ộ t iố n g u y ề n tòn 2 « C hủng cách n h au X trong m ỏ ỉ trơ ờ n g th ử n h ất ?a

—- — tro n g m ô i Im ờ n ^ th ứ hai Tạ sễ cho rẵn g khi chuyên íừ môi trư ờ n g này

Sft0g m ôi Irư ờ ríg kia, pha khổng bỉếư dôi Khỉ đó, cảc m ặl sỗng sS l ỉ t n tuc từ

(sảng) vudirg góc TỚi cảc m ặt ẩ ỏ n | phầĨỊg, ta ẽó tỊiầ v ỉ i l :

X ■» ỡ(0 ' ạ in i — « 0 0 ’ s in r

sỉíì i 9= n sin r (địnA ỉuậỉ Descarỉẻs)

B ẩ y g iở chửng ta xét mộl đẫy môi trư ờ n g cỏ các ch iết su ất lÌỊÌ /ỈJ, ỈỈỊ , và

cho m ộ t tia sảng đi q u a m $ i m ôỉ trư ở n g n h ữ n g quẵng đ ư ờ n g li ỉ y Ta gọi

quang td n h \h đ ộ ãià ,

358

^ầthời gian đ ỉ tia sáng rạ c h q u ẵn g đư ờ ng ấý

Một điềm sáng A phát ra'c á c tia lủc đầu cùng pha, và các m ặt ạỏng là cảc

ÌPiột cầu đòng lâm Nếu Iron^ m ột môi trư ờ n g khác, các m ặt sóng lại là các m ặt

đồng tâm A', la nói rẳng A’ là ảnh quang học của A (hình 24.4) T ừ đó ta suy

Jra điều đã nối ờ trên là giữa một điềm sáng và, ảnh của nó q u a n y ' ỉrinh kẨìôiig

Hinh 24.4

Nổi chung, nếu ta xếl m ột hệ đ ò n g tầm tạo

th à n h từ m ột haỳ nhièu th ấ u k ín h m ông hoặc dày,

cổc m ặt sóng trong mỏi trư ờ n g cuối cùng không

p h ải là m ặt cầu, nhựng tro n g m ọi hinh có sự đổi

x ứ n g trò n xoay Khi ấy ngườ i ta chửng m inh rằng

cảc tiã sảng tiếp xúc với m ột m ặt m à tiết d iệ n của “

nó vờ i m ặt phâng kính luyến của hìn h là m ột đườ ng

cong cỏ m ột đ ilm lùi Irén trụ c (hình 24.Õ), Trên

m ặ t n ày , èững n h ư trên đoạn -4*4” có m ột s ự tập

tru n g cao độ ánh sáng N gười ta gọi hlnh bao, tạo

th àn h bửi hai m ặt (hai lỏrp), m à b đAỵ m ột m ặt Hlnh 24-5

đưọsc rủ t thành m ột đoạn là m ặt lụ quàng CỈÌ& *

điẾjBi A.

Khi các tia sáng hơi nghiéo^ Irén trục, th ự c tế chúng đều đ i qua đ iễ m 4 ’,

mặ4 tụ quang co vầ m ộl đi?m T a đang ỏf tro n g gần đúng Gauss.

2 4 5 Sự gtao thoa c*a hai Bóng tiến eó c*Bg bi«n đ f, 'cb9f n g v ự e e h iè v

n h a * : sóng d ừ ag Với các gốc lọa độ thích hợp cho hoành đ ộ v à th ờ i g ia n ,

hai hẳng 8Ố rpo trong cốc phươ ng tria h oủa Hai só n g cỏ thễ triệt tié u Tà p h ư ơ n g

Sóng íiến theo chiẾu X tă n g : acos ( k x — 0)/)

Sóng tiến theo chi^u ngược : ÍỈC08 (Â'X + <aỉ)

Sự chdng chập hai sóng này cho m ột nhiễu ioạn biều thị bẳng p h ư ơ n g trin h ;

ứ c o í ( k x — &)/) + a c o s (/cx + mi) *= 2 a t o s /cx C0 8

259

về các dao động la có thế nói rẳng lấl cẵ các điềm dao động cùng pha

Độ dời cùa chúng cực đại ờ m ọ i nơi vào cừng n h ữ n g thời đ iêm (u)/ = 0, i 3t,

± 2Jt v.v ) vá bằng 0 ở m ọi nơi vào cừng n h ữ n g Ihời điêm ^ oa/ = ± ,+ — h i t Ị + 2 « j v v Ỵ N hư vậy không có sự lan truyền năng

lư ợ n g T ừ đáy ng ư ờ i ú gọi h é này là sóng dừng.

B iên độ ( 2 a c o s /r x ) phụ thuộc đ iim khẳo sát Nó ci.rc đại khi k x = 0,

± « , ± 2 k v v Cảc điềm tư ơ n g ứng gọi là bụng Nó bẳng 0 kbi = ±

^ Ị^JL 4 23tj v.v G ảcđiằm tư a n g ứng gọi là núí.

‘ Đề ỷ đến k sss ;_ L ,ta nhẬn thấy rắng khoảng cảch giữa hai nút kế tiếp,

hay giữa hai bụng kế tiếp là - Các bụng nẳm ờ n ử a k h o ẳ n g cáchgiữ a hai nút

Ta thu đư ợ c cảc sóng d ừ n g ch ẳn g hạn k hi làm dao động m ột dây không

d ãn , cố đ ịn h ỗf hai đ ầ u Hô ràng càc đ ầu , vì cổ đ ịn h , phảM ả cảc n ủl Nếu L là độ dài của dây, đ iíu đ ỏ d ỉn đến :

Một hệ sóng dừng hơi giỗng m ột co n lắc hay nói cb ỉo b xác hơn giống vô

sfỉ con’ lắc liên k í t vtii nhaa Bề là m ihi dự ta xét một s5 khối lư ợ n g M i, Ì Ỉ 2, M i

H inh 24 6

2f)<)

lối y(n nhau b ằ n g các lò xo (hinh 24 7) C húng có th^ dao đỘDg,

ih ư n g ảnh h ư ở n g lẫii nhau Ta nỏi rẳiig có m ột sự liên kêì g iữ a cá'c

lao động này và chử ng m inh rằng, nểu cỏ ÌI khối lư ợng, chuyễn

tộng của m ỗi k h õ i lư ạ n g suy ra t’ừ sự <fhòng chẬp củ a /1 chuyên

tộng sin với tầ n sổ khác nhau Nểu ta tăn g sốTkhổi lư ợ ng lên ta sẽ

hu đ ư ợ c m ột loại dây xe (như các dây trà m của pianô) cỏ thê dao

’ộng với m ột số \ ổ h ạn tần số Ta v ừ a th ấy rằ n g cốc tầ n số này là

ất cả các họa âm lè của m ột âm cơ bản

2 4 6 Sự gla9 th o a á a h tAag Ta cũng thu đirợc các ẩóng

ừ ng tro n g cảc th í nghiệm về 8ự giao thoa ảnh sảng L ần này cảc

íút và các bụng đ ư ợ c thay bằng các m ặt núl và các m ặt bụng Irong

íhông gian Xét trèn một m àn ảnh, cảc m ặl n ày cho các' vạch song

aong — các vân giao Ihoa

T h ỉ nghiệm chứng tỏ rẳ n g không thề làm giao thoa hai ũguồn ánh sáng

khác n h au Đó là vì các dao đ ộ n g tắ t đi và hiện lại m ột s ố 'r ố t lớn lầ n trong m ột

giây (cỡ 10**) Các pha vồ do đó vị trí của các vân tbay.đồi m ột cách không p h ù

hựp 10‘® lầ n írong m ột giây và ta k h ông thê thu đ ư ợ c chúng Ta chỉ thu đ ư ợ c hiệti

tư ự n g giao Ihoa, kh i làm giao Ihoa hai chùm sáng xuẩL phát từ cùng m ột nguòn

D ướị đây (hỉnh 24 8 và 24 9) chúng tôi cho đưa r a sơ đồ của h ai bố (ri thi

ng h iệm sử dụng 9ự phản xạ luôn luôn kéo theo sự khủc xạ trên m ột k ín h Iư&ng

ch ấ t T a qụan sát hiện lư ợ ng gịao thoa của cảc tia R v à R ’._

phép đo chỉét suăt của các

chftt khi

24.7 Sự ah ỉỀ u Xậ Cùng với các hiện tư ợ i^ giao Ihoa, các hiện (ưỢng

n h iễu xạ là m ột tín h chăt đặc trư n g củạ các sóng T ròíig trư ờ n g hợp sóng sáng,

c h ú n g kbông khó q u a n sát n h ư hiện tư ự n g gi«o thoa

361

C hủng ta xẻt m ộ t cách bổ tr i q u a n g học n h ư trê n h in h 24.10 MỌI KĐe

sáng cho ảnh sáng đi q u a m ộ t khe song song T rẻn m ột gưư ng m ờ la q u a n sál ánh

sáng ở n h ữ ng chỗ m à q u a n g h ln h học d ự đoản N gười la q u a n sál tbSy mội dải

rộng <& g ỉư a b ao q u an h về h ai p h ỉa b'&i n h ữ n g dải ỉt sáng h o n T a gọi tấl cẳ n h ữ n g

Đế tỉn h đ ộ É&ng tr ề n m ần ta oó tb ỉí th a ỹ Bgudn s b&ng m ộ t m ặt sóng

90 qu&nh n g u ồ n , m k t ỉ t c i c ác đ ỉề m cửa n á p Ì Ị ấ t r% fả c d a o đ ộ o g ràn g cùng pha

it n độ cua dao ầ ộ n g phát r t b ỉ ỉ nhQ'ng n p d n tưởng tượng /n h ư M) 8ẽ oựô đại

ong hư ớ n g iSÍÍ Tà g lla a lừ liai ph i*

m

C h ín h l ự giao tỉioâ cua c ác sóng pỉiáỉ ra bỉrỉ các nguồn tưỗ-ng tượng kbéc

rvỉíva Wa* KiArt 1 vẰ lì n^tm ìrk* rti&l lfiỉr«K /ianrí mittn aàt ếflI*ếYP ^hìĩìH 9(á

sén g tro n g m òi trư ờ n g đaog xét cỏ c h iế t s u ỉ t n, cò n p là số n g u y ên Ị

Không p h á t irỉề n lỷ th u y ết h a n n ữ a , đ iĩu đỏ đủ đề hỉều rằn g A lỉ phẳi cố bậc^ỉỚQ của — - đ ề cho hiện lư ạ o g n h iễ u xạ Irử th à n h q u a n trọng Đối Tới

1 4 8 C«c e*«li tử Một cách tử q u ang học là m ộ t tim ỉhủy linh Irên đó

ngtfòd ta khSc (lioặc tải lẬp bẳng phưorng p h áp ch ụ p ẳnh) các vạch song song Tà

c ^ h đ ề u : nói chung là vàí trăm vạch trên m ộ t m ilim e t Kbo&ng cảcb g iữ a hai

cểãềĩưS mổìt

Hỉnh 24.16

đẬcS

Ch^ m ột phô duy n h ấ t, nỏ cho cả m ột d ẵ y N goài r a b ắ t đàu lừ p h ố th ứ hai, chủng

cb d n g m ép lén n h au (hình 24.15) T ro n g m ỗi p h ố , v ạch đ ỏ lệch n h iề u hơn vạch

263

xanh; ngược vởi phố ciiọ b&i lăng k in h Cách lử cho |rtiép ta đ o li-ực tiế p X d ự

tré n a Tà u, đ iỉu m à lăng k ín h không cò kbả nSng.

(C hủng (ồi đ â biễii diễn Irèn hliih 24.14, m ột c á c í lử tm vÉn N g ư ờ i ta cũng

chế tạo cách ^ỉr phản xạ tbich h ợ p Tới íi« h ồng ngoại và tia íử ngoại, các tia này

bỊ lliuy tin h hấp thụ)

2 4.9 NiHg • n ầ t phAn ly củ a k^ali h ỉè n yl T a gặp hiệii Ixrợng n h iễ u xạ

n h iều lần Irong lý Ihuyết k in h hièn vi

Nẽu ta ỹ iả o sát m ột ▼ật có cấu trú c tu ầ n to à n (k h u é tẳ o , Iế hào thực vậl),

m ỗi vạch của vật cố thè cho m ột phố nhiễu xạ Khi đó ta còn có tbề th ấy n h ữ n g vạch

không có írong Ih ự rlế , hay ngượ c Jại t^húng u sê thẩy các chi tiếl, n h ư n g không

Ihề tín chắc vào sự tòn tại cổa chúng Đê Irảnh điều đó, cãc fchi tiết khác nhau của vật

khảo sãt cằn phải hoạt động n h ư n Ịữ n g Bgudn độc lập Mỗi chi l i ít riên g nó phải làm

tán xạ ảnh sảng mả nỏ nhận (n h ư m ại vẠl đ ư ạ c ch iếu sảng) c h ử k h ông đơn giàn

iầ cho ánh sả n g 'đ i qua', và làm n h iễu xạ m ột it Muốn uậỊỊ cồn p h ã i tạo ra trên

vật ch u ă / ỉ H khảo sát một ảnh tốt cùn nguỗn ánh sảng.

Khi điều đó đã đượ c thự c hiện vẩn đề còn lại là s ự n h iễu xạ do đi vòng

th eo chínb k ín ỉí h iỉn vi, Iroiig Ihực lễ là sự nhiễu xạf(ây ra do ria của Ihấu k ín h

th ứ nhíít của y ậl kính Mộl đièiia sảng cùa vật, khảo sát k h ổng cho ảnh là m ộl điềm

sáng, m à làjm ột vết sáng có vài vồng sảng bao q u an h (hình 24.16) N gười ta chứng

m inh j-ẳng đư ờ n g kinh của vòng đen th ử n h ẩ t là

/ i s i n u

,-2 u là gỏc n h ìn từ vật đưỜQg kỉnh c ủ a tb ẵ u k ỉn h trư ở c của vật k ín h (hỉnh ,-24.17)

n là chiếl suất cua m âj trư ờ n g gifta vật k h ảo sát và vật kinh (/ỉ > ỉ khi quan aál

vậl nhúng chim ) X 14 $ ó a g ấ n h sảng 8Ìr dụng

Do biện tư ạ n g n h iễu xạ, ta không Ihê phân b iệt Irong m ột k ín h hiến vi,

hai đỉ^m cách nhau m ột pbần của Df ngay c i khi bệ quang học*của k in h boàQ hảo,

WT

H ln ii 24.17

264