Bài tập Vật lý luyện thi THPT Quốc gia có hướng dẫn

Bài tập Vật lý luyện thi THPT Quốc gia có hướng dẫn là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)

TUYỂN TẬP TÀI LIỆU HAY, BÀI TẬP, GIÁO TRÌNH, BÀI GIẢNG, ĐỀ THI

PHỔ THÔNG, ĐẠI HỌC, SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN-KHOÁ LUẬN-TIỂU LUẬN NHIỀU LĨNH VỰC KHOA HỌC

BÀI TẬP ÔN THI THPT QUỐC GIA

MÔN VẬT LÝ

Có tóm tắt Lý thuyết

Có Bài tập vận dụng, kèm hướng dẫn

→ Số dao động thực hiện được trong thời gian t

M

M0

P1

x P O

t

+

Chương I DAO ĐỘNG CƠ

I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

1 Dao động điều hoà:

- Chuyển động của vật lặp đi lặp lại quanh một vị trí đặc biệt (VTCB) gọi là dao động cơ.

- Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì dao động của vật đó là dao động tuần hoàn.

- Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin (sin) của thời

gian.Phương trình dao động điều hoà có dạng: x = Acos(t + )

+ x là li độ ( A x A)(cm, m …) → toạ độ của vật trong hệ toạ độ có gốc là VTCB O+ A là biên độ của dao động (A>0) (cm, m ) → Độ lệch lớn nhất khỏi VTCB

+  là tần số góc của dao động (>0) (rad/s)

+  là pha ban đầu (rad)

+ (t +  ) là pha của dao động tại thời điểm t (rad)

Pha là đại lượng xác định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm t

2 Mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều :

Điểm P dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn có thể được

coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường

kính là đoạn thẳng đó

3 Chu kì, tần số của dao động điều hoà:

Chu kì T: là khoảng thời gian vật thực hiện được một dao động

toàn phần Đơn vị: giây (s).

 Tần số f: là số dao động toàn phần thực hiện trong một giây Đơn vị: Héc (Hz = 1/s)

4 Phương trình vận tốc và gia tốc của dao động điều hoà:

* Phương trình vận tốc của dao động điều hoà:Là đạo hàm của tọa độ theo thời gian:

+ Ở vị trí biên: x = + A thì v = 0

v = x' = - Asin( t + )   + Ở vị trí cân bằng x = 0 thì vmax=± ωA

(Phương, chiều vectơ vận tốc theo chiều chuyển động)

* Phương trình gia tốc của dao động điều hoà: Là đạo hàm của vận tốc theo thời gian:

+ Ở vị trí biên: x = + A thì gia tốc amax=±ω2A

5 Đồ thị dao động điều hoà :

Đthị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào t là một đường hình sin

A

t0

T

II CON LẮC LÒ XO(Điều kiện khảo sát: Lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể)

1 Con lắc lò xo:

Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng

k, một đầu gắn vào điểm cố định.VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến dạng.

2 Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học:

- Lực tác dụng: Lực đàn hồi của lò xo: F = - kx

- Áp dụng ĐL II Niutơn: a= F

m⇒a=−

k

m x = - 2x

- Phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo là: x = Acos( t +ω )

- Tần số góc và chu kỳ của con lắc lò xo lần lượt là:

- Lực kéo về: Tỉ lệ với li độ x theo công thức: F = - kx

+ Luôn hướng về vị trí cân bằng

+ Biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kỳ T của li độ

+ Ngươc pha với li độ

3 Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng:

- Động năng của con lắc lò xo: Là động năng của vật m: W đ=1

2mv

2

 Động năng nhỏ nhất: Tại biên v = 0  Wđ = 0

 Động năng lớn nhất: Tại vị trí cân bằng W đma

 Thế năng nhỏ nhất: Tại vị trí cân bằng Wt = 0

 Thế năng lớn nhất: Tại biên W t max=1

 Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

 Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát và lực cản

 GHI NHỚ:

x, v, và a biến đổi điều hòa cùng chu kì T, cùng tần số f

Động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng chu kì T’ = T/2, cùng tần số f’=2f, ω’=2ω

Kết luận:

- Trong quá trình dđđiều hoà, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng Động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại Nhưng cơ năng của vật luôn bảo toàn.

- Động năng và thế năng của con lắc biến điều hoà theo thời gian với chu kì giảm phân nửa và tần số tăng gấp đôivà so với li độ x (T’ = T/2; f’ = 2f, ω '=2ω )

l

α0

III CON LẮC ĐƠN

1 Thế nào là con lắc đơn

- Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo vào sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể

và chiều dài l

- Điều kiện khảo sát là lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể Biên độ

góc  0 nhỏ ( 0  10 o ).

- VTCB: dây treo có phương thẳng đứng.

2 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học

(không phụ thuộc khối lượng) CHÚ Ý: Ở một nơi trên Trái Đất (g không đổi), chu kì dao động T của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào chiều dài l của con lắc đơn.

3 Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng:(Chỉ khảo sát định tính)

T2g

4 π2⇒ g=

4 π2

T2 l

IV DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

1 Dao động tự do (dao động riêng):

-Dao động của hệ xảy ra chỉ dưới tác dụng của nội lực gọi là dao động tự do hay dao động riêng

- Dao động riêng có chu kì chỉ phụ thuộc vào các yếu tố trong hệ mà không phụ thuộc vào cách kích thích dao động Trong quá trình dao động, tần số dao động riêng không đổi gọi là tần số riêng của dao động, kí hiệu f 0

- Dao động con lắc lò xo là dao động tự do:

2 Dao động tắt dần:(VD: Dao động của con lắc trong môi trường có ma sát)

- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

- Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực cản của môi trường Vật dao động bị mất dần nănglượng

- Biên độ của dao động giảm càng nhanh khi lực cản của môi trường càng lớn

3 Dao động duy trì :

l

s mg mg

2

1



g l

T 2

1 2

M1

M2

M

A A1

- Định nghĩa:Là dao động mà vật dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần

hoàn.(VD: Dao động của thân xe buýt gây ra bởi chuyển động của pittông trong xilanh máy)

- Đặc điểm:

+ Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.

- biên độ của lực cưỡng bức

+Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào: - độ chênh lệch tần số của lực cưỡng bức

và tần số riêng của hệ dao động

- lực ma sát và lực cản của môi trường.+ Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức cànglớn

5 Hiện tượng cộng hưởng:

- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bứctiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

- Điều kiện xảy ra cộng hưởng: fcb = f0

(Htượng cộng hưởng có thể có hại như làm hỏng cầu cống, các công trình xây dựng, các chi tiết máy móc Nhưng cũng thể có có lợi, như hộp cộng hưởng dao động âm thanh của đàn ghita, viôlon, )

V TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ

PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

1 Vectơ quay:

Một dao động điều hòa có phương trình x = Acos(t + ) được biểu

diễn bằng véctơ quay có các đặc điểm sau:

+ Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox

+ Có độ dài bằng biên độ dao động OM = A

+ Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu  và quay đều quanh O với tốc độ góc  (với chiều quay là chiều dương của đường tròn lượng giác, ngược chiều kim đồng hồ).

2 Phương pháp giản đồ Fre-nen:

- Xét hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là:

- Để tổng hợp hai dao động điều hoà này, ta thực hiện như sau:

+ Vẽ hai vectơ OM và 1 OM biểu diễn hai dao động thành phần2

x1 và x2

+ Vẽ vectơ OM OM1OM2 là vectơ biểu diễn dao động tổng hợp

Hình bình hành OMM1M2 không biến dạng, quay đều với tốc độ  quanh O Vectơ OM

cũngquay đều như thế

Do đó x = x1 + x2 = Acos(t + )

Biên độ A và pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định bằng công thức

A= √ A12+ A22+2 A1A2cos( ϕ2− ϕ1)

CHÚ Ý: 1  2với 12

2 2

1 1

2 2 1 1

cosAcos

A

sinAsin

Atan

3 Ảnh hưởng của độ lệch pha

Độ lệch pha của hai dao động thành phần là:    ( t 2)   ( t 1)   2 1

 Nếu 2 dao động thành phần cùng pha:

2 1 2

12 /

6 /

T

2 / 3

A

8 /

2 /

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

 SƠ LƯỢC VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA:

CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN:

-A

−π

2

XÁC ĐỊNH BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG A(A > 0)

l : chiều dài quỹ đạo mà vật dao động A= l

2s: quãng đường đi được trong 1 chu kì s=4 A ⇒ A= s

4Vận tốc tại VTCB ( vmax) vmax=ωA ⇒ A= vmax

BT VỀ CON LẮC:

Lưu ý: + x, v, và a biến đổi điều hòa cùng chu kì T, cùng tần số f

+ vận tốc v sớm pha π /2 so với li độ x

+ gia tốc a sớm pha π /2 so với vận tốc v

+ gia tốc a sớm pha π so với li độ x (a và x ngược pha)

+ Động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng chu kì T’ = T/2, cùng tần số f’ = 2f

Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

+ Là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.

+ Sóng dọc truyền được trong chất khí, lỏng và rắn

CHÚ Ý: Sóng cơ không lan truyền được trong chân không

2 Các đặc trưng của một sóng hình sin:

- Biên độ sóng: là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.

- Chu kì T (hoặc tần số f): là chu kì (hoặc tần số) dao động của một phần tử môi trường có sóng

truyền qua

- Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ truyền dao động trong môi trường Tốc độ truyền sóng phụ

thuộc vào bản chất môi trường như: độ đàn hồi, mật độ vật chất, nhiệt độ,…

- Bước sóng :Là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.

Hay bước sóng là kh/cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha là

K/cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là

- Tần số sóng f: là số lần dao động mà phần tử môi trường thực hiện trong 1 giây khi sóng

truyền qua Đơn vị là hec (Hz)

- Năng lượng sóng: Năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

- Công thức liên hệ giữa chu kì T, tần số f, tốc độ v và bước sóng , là: λ=vT = v





S11 S2

d2

d1

M

II SỰ GIAO THOA

1 Sự giao thoa của hai sóng mặt nước:

a Thí nghiệm và kết quả:

- Cho cần rung có hai mũi S1 và S2 chạm nhẹ vào mặt nước Gõ nhẹ cần rung

Ta quan sát thấy trên mặt nước xuất hiện một loạt gợn sóng ổn định có hình các đường hypebolvới tiêu điểm là S1 và S2

- Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng yên tại chỗ.

b Giải thích : Mỗi nguồn sóng S1, S2 đồng thời phát ra sóng có gợn sóng là những đường trònđồng tâm Trong miền hai sóng gặp nhau, có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đótriệt tiêu nhau Có những điểm dao động rất mạnh, do hai sóng gặp nhau ở đó tăng cường lẫnnhau Tập hợp những điểm đứng yên hoặc tập hợp những điểm dao động rất mạnh tạo thành cácđường hypebol trên mặt nước

c Định nghĩa:Giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có

những chỗ biên độ dao động sóng được tăng cường hay bị giảm bớt

2 Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa :

Là hai nguồn dao động phải cùng phương, cùng tần số f (hay chu kì T) và có hiệu số pha khôngđổi theo thời gian Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp

=>Htượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng.Các đường hypebol gọi là vân giao thoa của sóng mặt nước Quá trình vật lí nào gây ra được hiện tượng giao thoa cũng là một quá trình sóng.

3 Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa:

Xét điểm M trong vùng giao thoa

d1=S1M : khoảng cách từ điểm M đến nguồn S

1

d2=S2M : khoảng cách từ điểm M đến nguồn S

2

- Những điểm dao động với biên độ cực đại:d2 – d1 = k Với k = 0, 1, 2…

Những điểm dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng λ .

- Những điểm dao động với biên độ cực tiểu: 2 1

1 2

+ Nếu đầu phản xạ cố định: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới và chúng

triệt tiêu lẫn nhau

+ Nếu vật cản tự do: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ cùng pha với sóng tới và chúng tăng

cường lẫn nhau

- Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo thành sóng dừng.

2 SÓNG DỪNG:

- Xét một sợi dây đàn hồi PQ có đầu Q cố định Giả sử cho đầu P dao động liên tục thì sóng tới

và sóng phản xạ liên tục gặp nhau và giao thoa với nhau, vì chúng là các sóng kết hợp Trên sợidây xuất hiện những điểm luôn luôn đứng yên (gọi là nút) và những điểm luôn luôn dao động vớibiên độ lớn nhất (gọi là bụng)

- Súng dừng là súng truyền trờn sợi dõy trong trường hợp xuất hiện cỏc nỳt và cỏc bụng

- Khi cú súng dừng (giao thoa) khoảng cỏch giữa hai bụng súng (hai nỳt súng) liền kề là 2



- Khi cú súng dừng (giao thoa) khoảng cỏch giữa một bụng súng và một nỳt súng liền kề là 4.



a Điều kiện để cú súng dừngtrờn sợi dõy cú hai đầu cố định:

Chiều dài của sợi dõy phải bằng một số nguyờn lần nửa bước

IV ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM

1 Âm, nguồn õm:

a Âm là gỡ

- Súng õm là cỏc súng cơ truyền trong cỏc mụi trường khớ, lỏng, rắn (mụi trường đàn hồi).

- Tần số của súng õm cũng là tần số của õm.

b Nguồn õm

- Một vật dao động phỏt ra õm là một nguồn õm

- Tần số của õm phỏt ra bằng tần số dao động của nguồn õm

- Âm khụng truyền được trong chõn khụng, nhưng truyền được qua cỏc chất rắn, lỏng và khớ Tốc

độ truyền õm trong cỏc mụi trường: v khớ < v lỏng < v rắn

- Âm hầu như khụng truyền được qua cỏc chất xốp như bụng, len Những chất đú gọi là nhữngchất cỏch õm

c Âm nghe được, hạ õm và siờu õm

- Âm nghe được (õm thanh): tần số từ 16  20.000 Hz.

- Hạ õm: cú tần số dưới 16 Hz

- Siờu õm: cú tần số trờn 20.000 Hz.

2 Những đặc trưng vật lớ của õm:

- Nhạc õm: Những âm có một tần số xác định, thờng do các nhạc cụ phát ra, gọi là các nhạc âm.

- Tạp õm: Những âm nh tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở đờng phố, ở chợ, không có một tần

số xác định thì gọi là các tạp âm

a Tần số õm: Tần số õm là một trong những đặc trưng vật lớ quan trọng nhất của õm.

b Cường độ õm và mức cường độ õm

- Cường độ õm I (W/m2): Cường độ õm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng màsúng õm tải qua một đơn vị diện tớch đặt tại điểm đú, vuụng gúc với phương truyền súng, trong mộtđơn vị thời gian

- Mức cường độ õm L(B):

L(B )=lg I

I0 gọi là mức cường độ õm

+ I0 là cường độ õm chuẩn Âm chuẩn cú f = 1000Hz và I0 = 10-12W/m2

+ Tai người cảm thụ được õm: 0dB đến 130dB

+ í nghĩa: Cho biết õm I nghe to gấp bao nhiờu lần õm I 0

2

l k 

+ Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB):

L(dB )=10 lg I

I0 ⇒I=I010(10L(dB ))

c Âm cơ bản và hoạ âm (đồ thị dao độngâm):

- Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0

… có cường độ khác nhau

+ Âm có tần số f0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất.

+ Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư…

- Tổng hợp đồ thị của tất cả các hoạ âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.

V ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM

Các đặc trưng sinh lí của âm gồm: Độ cao, độ to và âm sắc.

1 Độ cao: gắn liền với đặc trưng vật lí tần số âm Âm càng cao khi tần số càng lớn.

2 Độ to: gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm Âm càng to khi mức cường độ âm càng

lớn

Lưu ý: Ta cũng không thể lấy mức cường độ âm làm số đo độ to của âm.

3 Âm sắc: Âm sắc giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra Âm sắc có liên quan mật

thiết với đại lượng vật lý đồ thị dao động âm

VD: - Một chiếc đàn ghita, một chiếc đàn viôlon, một chiếc kèn săcxô cùng phát ra một nốt la

ở cùng một độ cao Tai nghe phân biệt được ba âm đó vì chúng có âm sắc khác nhau Nếu ghi

đồ thị của ba âm đó thì thấy các đồ thị đó có dạng khác nhau (tuy có cùng chu kỳ) Như vậy những âm sắc khác nhau thì đồ thị dao động cũng khác nhau.

- Hộp đàn của các đàn ghita, viôlon, là những hộp cộng hưởng được cấu tạo sao cho không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn Như vậy, hộp cộng hưởng có tác dụng làm tăng cường âm cơ bản và một số hoạ âm, tạo ra âm tổng hợp phát ra vừa to, vừa có một âm sắc đặc trưng cho loại đàn đó.

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

ĐN: - Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì

- Là kcách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha

(Khi xảy ra giao thoa thì khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là λ /2)

- Khoảng cách giữa n đỉnh sóng liên tiếp là l=(n−1 )λ

- Khoảng thời gian nhìn thấy n đỉnh sóng là: t = (n-1)T

+ Giả sử phương trình sóng tại nguồn O (gốc tọa độ) có dạng: u O Acost

+ Phương trình sóng tại M cách nguồn O một đoạn x:

+ ĐN: Là htượng hai hay nhiều sóng khi gặp nhau thì có những điểm luôn tăng cường lẫn nhau,

có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau

+ Đkiện giao thoa: Nguồn sóng là nguồn kết hợp: cùng cùng phương, cùng tần số và độ lệch phakhông đổi theo thời gian

+ Vị trí cực đại giao thoa: d2−d1=kλ (k = 0, 1, 2,… )

+ Vị trí cực tiểu giao thoa: d2−d1=(k+1

2)λ (k = 0, 1, 2,… )

1.Xác định trạng thái dao động của 1 điểm M trong miền giao thoa giữa 2 sóng:

Xét:

d2−d1

λ =k Nếu k là số nguyên thì M dao động với Amax, nếu k là số bán nguyên thì

M dao động với Amin=0

2 Tìm số điểm dao động cực đại, cực tiểu trong miền giao thoa (S 1 và S 2 cùng pha):

Kết quả: có bao nhiêu giá trị nguyên của k ↔ có bấy nhiêu cực đại (có gợn thẳng trung trực của

Kết quả: suy ra các giá nguyên của k ↔ có bấy nhiêu cực tiểu

1 Dây đàn hồi có hai đầu cố định: (Hai đầu cố định ≡ nút)

+ Điều kiện về chiều dài dây: l=k λ

LƯU Ý:Khi giao thoa, khoảng cách 2 nút hoặc 2 bụng liên tiếp là λ /2

+ Độ cao của âm: phụ thuộc vào tần số của âm Tần số lớn thì âm cao, tần số thấp thì âm trầm + Độ to của âm: gắn liền với đặc trưng vật lý của âm là mức cường độ âm.

+ Âm sắc:Là một đặctrưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát

ra Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm

u cùng pha với i

Giá trị cực đạiGiá trị hiệu dụng

2

=

Chương III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Khái niệm về dòng điện xoay chiều:

- Là dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian theo quy luật của hàm sin (haycosin) với dạng tổng quát: i=I0cos(ωt+ϕi)

i : giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời)

I0: giá trị cực đại của i (cường độ dòng điện cực đại) (I0> 0)

: pha ban đầu

(ωt +ϕ) : pha của i ở thời điểm t

T = 2 π

ω : chu kì và f =

ω

2 π : tần số của i

- Biểu thức của điện áp tức thời cũng có dạng: u U cos( t+0  u)

2 Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều:

Người ta tạo ra dòng điện xoay chiều bằng máy phát điện xoay chiều dựa trên cơ sở hiện tượng

Điện áp hiệu dụng: U= U0

√2 Suất điện động hiệu dụng: E=

E0

√2

CHÚ Ý: Các số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng Các thiết bị đo đối với

mạch điện xoay chiều chủ yếu là đo giá trị hiệu dụng.

II CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch:i = I0cost = I 2 cost

 điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện: u = U0cos(t+ ) = U 2cos(t+ )

Với  là độ lệch pha giữa u và i

+ Nếu > 0: u sớm pha  so với i

+ Nếu < 0: u trễ pha || so với i

+ Nếu  = 0: u cùng pha với i

1 Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở:

- Giả sử BT điện áp tức thời: u=U √ 2cosωt

-BT cường độ dđiện tức thời: i=I √ 2cosωt

- Biểu thức định Luật Ôm: I= U

R

- Kết luận:Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì cường độ dòng điện trong mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu mạch.

C: Điện dung của tụ (F)

Uc

i0

UL

2 Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:

a Tác dụng của tụ điện đối với dòng điện:

+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua (tụ sẽ tích điện)

+Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” nó

b Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:

+ Giả sử BT cường độ dđiện tức thời: i=I √ 2cosωt

+ BT điện áp tức thời: u=U√2cos(ωt − π

2)+ Biểu thức định Luật Ôm:

Ý nghĩa của dung kháng Z C :

 Là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện Nếu ZC càng nhỏ thìdòng điện xoay chiều bị cản trở càng ít

 Từ biểu thức Z C= 1

ωC Nếu tần số góc  càng lớn thì ZC càng nhỏ dòng điện có tần

số cao chuyển qua tụ dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp.

 ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha /2 so với u

3 Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần:

Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi dòng điện xoay chiều chạy quacuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm

+ Giả sử BT cường độ dđiện tức thời:

Ý nghĩa của cảm kháng ZL :

 Là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm Nếu ZL càng nhỏ thìdòng điện xoay chiều bị cản trở càng ít

 Nếu độ tự cảm L và tần số góc  càng lớn thì ZL càng lớn  dòng điện sẽ bị cản trở nhiều

 ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha / 2 so với u

i=I √ 2cosωt ¿ } ¿¿ ⇒ ¿

R C

III MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

1 Định luật về điện áp tức thời:Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì

điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từngđoạn mạch ấy: u = u1 + u2 + u3 + …

+ Hiệu điện thế hiệu dụng: U2=U2R+(U L−U C)2=[R2+(Z L−Z C)2]I2

b Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:

Nếu i=I √ 2cosωt  u=U √ 2cos(ωt +ϕ)

Trong đó : Độ lệch pha của u đối với i: tan ϕ ui=U L−U C

LƯU Ý: Công thức tính độ lệch pha của i đối với u:

tan ϕiu= UC− UL

ZC− ZLR

c Cộng hưởng điện: Khi ZL = ZC ϕiu = 0: i cùng pha với u  HT cộng hưởng điện

 Hiện tượng cộng hưởng có những đặc điểm:

+ Tổng trở của mạch đạt cực tiểu: Zmin = R  Cường độ dòng điện hiệu dụng đạt giá trị cực đại:

+ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch biến đổi cùng pha với cường độ dòng điện

+ Điện áp tức thời giữa hai bản tụ điện và hai đầu cuộn cảm có biên độ bằng nhau nhưng ngượcpha nên triệt tiêu nhau Điện áp giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hai đầu đoạn mạch

 Đkiện để có htượng cộng hưởng:

ZL= ZC⇒ Lω= 1

1

√ LC hay 2LC = 1

IV CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT

1 Công suất của mạch điện xoay chiều:

a Biểu thức của công suất:

+ Công suất tiêu thụ trung bình: P = UIcos

=RI2=R ( U Z )2

+ Điện năng tiêu thụ của mạch trong thời gian t: W = P t

Công suất tiêu thụ trong mạch có R, L, C mắc nối tiếp bằng công suất toả nhiệt trên R

2⇒0< cos ϕ <1⇒ P<UI → trường hợp thường gặp trong đời sống.

Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, phải tìm cách nâng cao giá trị của cos, ngoài ra sự nângcao cos còn làm giảm sự hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây

2 Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng

+ Các động cơ máy khi vận hành ổn đinh, công suất trung bình được giữ không đổi và bằng:

P= UIcos (0 ¿ cos ¿ 1)  cos

P I

UI 



2 2

+ Nếu cos nhỏ  Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ty điện lực

Nhận xét: Với U và Pkhông đổi để giảm hao phí trong quá trình tải điện thì cách tốt nhất là tăng

cos (tối thiểu bằng 0,85)

V MÁY BIẾN ÁP

1 Bài toán truyền tải điện năng đi xa:

Công suất máy phát: P phát = UphátI

Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây: P hp =

+ Giảm r: cách này rất tốn kém chi phí

+ Tăng U: Bằng cách dùng máy biến áp, cách này có hiệu quả

2 Máy biến áp:

Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều

a Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp:

Cấu tạo: Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau, quấn

trên một lõi sắt từ khép kín (làm bằng thép silic) Cuộn dây nối với

nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là

cuộn thứ cấp

Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Dòng

điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong

cuộn thứ cấp làm phát sinh dòng điện xoay chiều

b Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp:

N 1 , U 1 , I 1 là số vòng dây, hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơ cấp.

N 2 , U 2 , I 2 là số vòng dây, hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp.

3 Ứng dụng của máy biến áp:

Máy biến áp có nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật, nhất là trong truyền tải điện năng đi

xa và trong công nghiệp như nấu chảy kim loại và hàn điện.

VI MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Máy phát điện xoay chiều một pha:Cấu tạo gồm 2 bộ phận chính:

+ Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn

+ Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay

Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số: f np

trong đó: n: Tốc độ quay của nam châm (vòng/s)

p: số cặp cực của nam châm (cặp cực)

2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha:

a Định nghĩa: Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần sồ, cùng biên độ và

lệch pha nhau 1200 từng đôi một

b Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều ba pha gồm hai bộ phận:

+ Stato: Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một vành tròn lệch nhau 1200+ Roto: Một nam châm quay quanh trục O của đường tròn với tốc độ góc  không đổi

c Nguyên tắc:Khi rôto quay thì trong mỗi cuộn dây của stato xuất hiện một suất điện động cảm

ứng cùng biên độ, cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau

23



3 Cách mắc mạch ba pha:Mắc hình sao và mắc hình tam giác

4 Dòng ba pha:

Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xc 3 pha phát ra là dòng ba pha Đó là hệ ba dòng điện

xc hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha nhau 2/3 từng đôi một

5 Những ưu việt của dòng ba pha:

+ Truyền tài điện năng đi xa bằng dòng 3 pha tiết kiệm được dây dẫn so với dòng 1 pha

+ Cung cấp điện cho các động cơ 3 pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp

VII ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

1 Nguyên tắc chung của động cơ điện xoay chiều:

+ Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứngđiện từ và tác dụng của từ trường quay

+ Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ nhỏ hơn.

Động cơ hoạt động theo nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ

2 Cấu tạo cơ bản của động cơ không đồng bộ:

+ Cấu tạo của máy gồm hai bộ phận chính:

- Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch 1200 trên 1 vòng tròn

- Rôto: Khung dây dẫn, có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay Để tăng hiệu quả người

ta ghép nhiều khung dây dẫn giống nhau có trục quay chung tạo thành cái lồng hình trụ gọi làrôto lồng sóc

+ Nguyên tắc hoạt động: Khi có dòng ba pha đi vào ba cuộn dây thì xuất hiện từ trường quay tácdụng vào rôto làm chi rôto quay với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường Chuyển độngquay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác

+ Hiệu điện thế hiệu dụng: U2=U2R+(U L−U C)2=[R2+(Z L−Z C)2]I2

* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:

Nếu i=I √ 2cosωt  u=U √ 2cos(ωt +ϕ)

Trong đó : Độ lệch pha của u đối với i:

+ Công suất: P=UI cos ϕ=

C

Chương IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

I DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ:

* Mạch dao động: Là mạch kín gồm có một tụ điện có điện dung là C và một cuộn

cảm có độ tự cảm L (Nếu điện trở mạch rất nhỏ coi như bằng 0 thì mạch là mạch

dao động lí tưởng).

* Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng

điện trong mạchtạo ra dòng điện xoay chiều trong mạch

* Điện tích tức thời: q = Q0cos(t + )

* Hiệu điện thế (điện áp) tức thời: u= q

C=

Q0

C cos(ωt +ϕ)=U0cos (ωt +ϕ )

* Dòng điện tức thời: i = q’ = – Q0sin(t + ) = I0cos(t +  +2

)

Trong đó: I0= ωQ0= ωCU0= U0√ C L là biên độ dòng điện (cường độ dòng điện cực

I0  chu kì riêng T tỉ lệ thuận căn bậc hai với L và C

π

* Định nghĩa dao động điện từ: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của q và i (hoặc cường độ

điện trường ⃗E và cảm ứng từ B⃗ ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ (Khikhông có tác dụng điện từ từ bên ngoài ⇒ Dao động điện từ tự do)

* Năng lượng điện trườngtập trung ở tụ điện: W đ=W C=1

* Năng lượng điện từ: Trong quá trình dao động điện từ của mạch LC, năng lượng điện trường

và năng lượng từ trường luôn chuyển chuyển hoá cho nhau, nhưng tổng của chúng (năng lượng điện từ) là không đổi.

+ Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì W đ và W t biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 (giống con lắc)

+ Mạch dao động có điện trở thuần r 0 thì dao động sẽ tắt dần Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng.

1

5

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG:

* Liên hệ giữa điện trường và từ trường biến thiên:

+ Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện

trường xoáy Điện trường có đường sức là những đường cong kín gọi là điện trường xoáy

+ Nếu tại một nơi có một điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từtrường Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín

* Điện từ trường:

Điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra từ trường, từ trường biến thiên theo thời gian sinh

ra một điện trường xoáy Hai trường biến thiên này quan hệ mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường.

+ Sóng điện từ là sóng ngang (các vectơ điện trường ⃗E và vectơ từ trường B⃗ vuông gócvới nhau và vuông góc với phương truyền sóng)

+ Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường ⃗E và từ trường B⃗ tại một điểm luôn luôn đồngpha với nhau

+ Khi sóng điện từ cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng

+ Sóng điện từ mang năng lượng

+ Những sóng điện từ có bước sóng từ vài m đến vài km dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến

Sóng điện từ truyền từ môi trường này sang môi trường khác: tần số không đổi, vận tốc, bước sóng thay đổi.

Bước sóng của sóng điện từ trong chân không: λ=cT = c

f =

3 108

f

* Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển:

+ Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắnnên các sóng này không thể truyền đi xa

+ Trong một số vùng tương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn không bị không khí hấp thụ Sóng ngắn vô tuyến phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển Nhờ vậy mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất

III NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN

* Nguyên tắc chung của việc TTLL bằng sóng vô tuyến:

1 Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thông tin gọi là sóng mang

2 Phải biến điệu các sóng mang: Dùng micrô để biến dao động âm tần thành dao động điện có

cùng tần số gọi là sóng âm tần Sau đó “trộn” sóng âm tần với sóng mang nhờ mạch biến điệu.Sóng mang được biến điệu sẽ truyền từ đài phát đến máy thu

3 Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang để đưa ra loa nhờ mạch tách sóng Loa sẽ

biến dao động điện thành dao động âm có cùng tần số

4 Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại tín hiệu thu được bằng mạch

khuếch đại

* Sơ đồ khối của máy phát thanh và máy thu thanh vô tuyến đơn giản:

* Nguyên tắc thu sóng điện từ:Dựa vào nguyên tắc cộng hưởng điện từ trong mạch LC ( f = f0)

- Tần số thu khi có cộng hưởng điện từ: f = 0

12

- Bước sóng điện từ thu được là :  = cT = c2 LC (m).

- Chu kì sóng điện từ thu được: T = T0 2 LC

2(ωt+ϕ)=W cos2(ωt +ϕ)

* Sóng vô tuyến được chia thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài

Sóng trung 200 3000m 0,1 MHz  1,5 MHz Ban ngày tầng điện li hấp thụ

mạnh, ban đêm tầng điện li phản xạ

Truyền hình ban đêm, các đài địa phương

Sóng ngắn 10 200m 1,5 MHz  30 MHz Năng lượng lớn, bị tầng điện li

Thông tin vũ trụ, truyền hình qua vệ tinh







f c

LC

Trong môi trường:  = = v2 (c  3.10 8 m/s)

* Nếu mạch chọn sóng có cả L và C biến đổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu được sẽ thay

đổi trong giới hạn từ: min = 2c đến max = 2c

1



max min f f

2 1

T ss  

111

f f

f ss  



2 2

2 1

C C

2

2 1 2

111

T T

T nt  

2

2 1 2

f f

f nt  

111

//

0 1 0

C C tiêp

0 0 2

Đ T

S1

DS2

d1d2

xMa

* Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất

của môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số (bước sóng) của ánh sáng Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất, ánh sáng màu tím là lớn nhất.

Với ánh sáng trắng:

tim do tim do

* Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính.

* Ánh sáng trắng là sự tổng hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.

* Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, ứng với một tần số xác định

Trong chân không λ= c

f c = 3.10 8 (m/s), trong môi trường chiết suất n: λ¿

=λ n

II HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng truyền sai lệch so với sự

truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.

Hiện tượng ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.

2.Hiện tượng giao thoa ánh sáng:

* Thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng:

Giao thoa ánh sáng là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng ánh sáng kết

hợp trong không gian trong đó xuất hiện những vạch sáng và những vạch

tối xen kẽ nhau Giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng

* Đối với ánh sáng đơn sắc: vân giao thoa là những vạch sáng tối xen

kẽ nhau một cách đều nhau

* Đối với ánh sáng trắng: vân trung tâm (vân chính giữa) có màu trắng,

ở hai bên vân trung tâmlà những vân sáng, vân tối chồng chất hỗn độn

có dạng dải màu cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài

*Vị trí các vân giao thoa: Hiệu đường đi của ánh sáng:

Δd=d2−d1=ax

D

Trong đó: a = S1S2 là khoảng cách giữa hai khe sáng

D là khoảng cách từ hai khe sáng S1, S2 đến màn quan sát

x = OM là (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M





* Điều kiện để xảy ra giao thoa ánh sáng: Hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng, có độ lệch pha

không đổi theo thời gian và dao động cùng phương

* Khi chiếu vào khe S đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 ,  2 : thì trên màn có hai

hệ vân của hai ánh sáng đơn sắc đó, đồng thời xuất hiện một số vân trùng nhau Tại vị trí vântrùng (hai vân sáng trùng nhau): x k1x k2  k1 1 k2 2

III MÁY QUANG PHỔ – CÁC LOẠI QUANG PHỔ

1 Máy quang phổ: là dụng cụ dùng để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những thành

phần đơn sắc

Cấu tạo: máy quang phổ lăng kính gồm có 3 bộ phận chính:

+ống chuẩn trực: có tác dụng làm cho chùm ánh sáng cần phân tích thành chùm ánh sáng song

song

+Hệ tán sắc: là lăng kính có tác dụng phân tích chùm ánh sáng song song phức tạp thành nhiều

chùm tia đơn sắc khác nhau;

+Buồng tối:có tác dụng tạo các vạch quang phổ của các ánh sáng đơn sắc lên kính ảnh (hoặc

Là hệ thống những vạch tối riêng rẽ trên nền quang phổ liên tục.

Do chiếu một chùm ánh sáng qua một khối khí hay hơi được nung nóng ở nhiệt độ thấp.

Đặc

điểm

Không phụ thuộc vào thành

phần cấu tạo của nguồn sáng,

chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của

Mỗi nguyên tố hoá học đều có một quang phổ vạch hấp thụ đặc trưng riêng cho nguyên tố đó.

Dùng xác định thành phần cấu tạo của nguồn sáng.

điện từ, có bước sóng dài

hơn bước sóng tia đỏ.

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

Là bức xạ không nhìn thấy

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

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

- Tác dụng hoá học: ion hóa không khí, phản ứng quang hoá, tác dụng phát quang…

- Tác dụng hoá học: ion hóa không khí, phản ứng quang hoá, tác dụng phát quang…

- Tác dụng sinh học: diệt khuẩn, huỷ diệt tế bào …

- Có khả năng đâm xuyên.

- Trong y học: dùng tiệt trùng, chữa bệnh còi xương.

- Trong công nghiệp: kiểm tra khuyết tật của sản phẩm đúc.

- Trong y học: dùng chiếu , chụp điện, chữa bệnh ung thư

4 Thuyết điện từ Thang sóng điện từ:

 Lí thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng ánh sáng chính là sóng điện từ

b Thang sóng điện từ:

Các bức xạ trong thang sóng điện từ đều có cùng bản chất là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần

số (hay bước sóng)

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG

* Vị trí các vân giao thoa:

LƯU Ý:Vân tối thứ k: x tk = (k - 0,5)i

VD: Vân tối thứ 3: x t3 = 2,5i

* Xác định khoảng cách giữa 2 điểm M, N trên màn:

+ Nếu hai điểm nằm cùng một bên vân sáng trung tâm: Δx=|xM− xN|

+ Nếu hai điểm nằm khác bên vân sáng trung tâm: Δx=xM+ xN

* Xác định tại M có toạ độ x M là vân sáng hay tối:

+ Tại M có toạ độ xM là vân sáng khi:

⇒ Vậy số giá trị k∈Z thoả (*) là số vân sáng thuộc [MN]

- Vân tối: x M≤(k+0 5)i≤x N ⇒ x i M−0,5≤k≤x i N−0,5 (**) (với k∈Z )

⇒ Vậy số giá trị k∈Z thoả (**) là số vân tối thuộc [MN]

 Chú ý:

- Nếu đề hỏi trong khoảng, bất phương trình không có dấu “=”

- Nếu hai điểm nằm cùng một bên đối với vân trung tâm thì x M và xN cùng dấu ( x M > 0,

xN > 0).

- Nếu hai điểm nằm hai bên đối với vân trung tâm thì x M và xN trái dấu ( x M < 0, xN >

0)

 là bước sóng ánh sáng đơn sắc trong chân không

là bước sóng ánh sáng trong môi trường chiết suất n

n (v là vận tốc ánh sáng trong môi trường chiết suất n)

* Sự trùng nhau của các bức xạ 1, 2, … (Khoảng vân tương ứng là i1 , i2 ,… )

+ Trùng nhau của vân sáng: xS1 = xS2 =… ⇒k1i1=k2i2 =… k1 1 k2 2 =…

+ Trùng nhau của vân tối: xt1 = xt2 =… ⇒(k1'+0,5)i1=(k2'+0,5 )i2 =…

k1 ⇒ biện luận tìm giá trị của k và λ tương ứng

* Giao thoa với ánh sáng trắng: Độ rộng quang phổ bậc k: Δx k=k( λ d−λ t)D

a

* Xác định khoảng vân i trong vùng giao thoa có bề rộng L Biết trong khoảng L có n vân sáng.

+ Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: 1

L i n

=- + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì:

L i n

=

+ Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là vân tối thì: 0,5

L i

n

=-

Chương VI:LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng quang điện

a) Thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện: Gắn tấm kẽm tích điện âm vào một tĩnh điện kế,

kim của tĩnh điện kế lệch đi một góc Sau đó, chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm, quan sát thấygóc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi Nếu thay tấm kẽm bằng một số kim loại khác ta thấy hiệntượng tương tự xảy ra

b) Định nghĩa:Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng

quang điện (ngoài).

2 Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng

 ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện  0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện0

Mỗi kim loại có giới hạn quang điện 0riêng, đặc trưng cho kim loại đó

3 Giả thuyết Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ

có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf, trong đó, f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ ra,

h gọi là hằng số Plăng: ε=hf = hc

λ

Trong đó: h = 6,625.10– 34 Js → là hằng số Plăng

c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không

4 Nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng:

+ ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn

+ Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang nănglượng bằng hf

+Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng

+ Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấpthụ một phôtôn

(Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động Không có phôtôn đứng yên.)

5 Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng:

+Ánh sáng có tính chất sóng được thể hiện qua hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánhsáng,

+Ánh sáng cũng có tính chất hạt được thể hiện qua hiện tượng quang điện,

Như vậy, ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, tức là ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…

6 Vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng giải thích định luật về giới hạn quang điện:

Muốn cho electron bứt ra khỏi mặt kim loại, phải cung cấp cho nó một công để nó thắng các liên kết gọi là công thoát A Như vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra, thì năng lượng phôtôn của ánh sáng kích thích phải thoả mãn điều kiện:

II HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

1 Hiện tượng quang điện trong

+ Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết trong chất bán dẫn để cho chúng trở thành các êlectron dẫn, đồng thời tạo ra các lỗ trống gọi là hiện tượng quang điện trong

+ Một số chất bán dẫn có tính chất: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thànhchất dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp Các chất này gọi là chất quang dẫn

+ Đặc điểm cơ bản của hiện tượng quang điện trong là giới hạn quang điện trong lớn hơn giới hạnquang điện ngoài

2 Ứng dụng hiện tượng quang điện trong

a) Quang điện trở: là một điện trở làm bằng chất quang dẫn Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài

M  khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục  khi được chiếu sáng

Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện

b) Pin quang điện (pin Mặt Trời): là một nguồn điện có tác dụng biến đổi trực tiếp quang năng

thành điện năng

- Pin quang điện được cấu tạo từ lớp bán dẫn p-n

- Suất điện động của pin quang điện có giá trị vào cỡ từ 0,5 V đến 0,8 V

- Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra ở lớp chuyển tiếp p-n

- Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,

III HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG

1 Định nghĩa:Hiện tượng quang - phát quang là hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh

sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác

2 Đặc điểmcủa sự phát quang: là nó còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang

3 Sự huỳnh quang và sự lân quang

+ Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh saukhi tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang

+ Sự phát quang của nhiều chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảngthời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang này gọi là sự lân quang Các chấtrắn phát quang loại này gọi là chất lân quang

4 Định luật Xtốc (Stokes) về sự huỳnh quang

Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích λhq> λkt

IV MẪU NGUYÊN TỬ BO

1 Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử

Trạng thái kích thích là khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có

năng lượng cao hơn và êlectron chuyển động trên những quỹ đạo xa hạt nhân hơn

b) Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

+ Nguyên tử chuyển từ trạng thái có năng lượng E n sang trạng thái có năng lượng E m thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n – E m :

GHI NHỚ: Khi từ thấp lên cao thì hấp thụ và từ cao trở về thấp thì bức xạ

→ Một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì nó cũng có thể phát ra ánh sáng củabước sóng đó

Như vậy một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiệnmột vạch tối Do đó, quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô cũng là quang phổ vạch

V SƠ LƯỢC VỀ LAZE

1 Định nghĩa:Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng

+ Laze được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chì bảng

CHƯƠNG VII VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

* Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol– 1

* Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10– 19 C

* Khối lượng prôtôn: mp = 1,67262kg = 1,00728u

* Khối lượng nơtrôn: mn = 1,67493kg = 1,00866u

* Khối lượng electrôn: me = 9,1.10– 31kg = 5,486.10– 4 u

* Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10– 27kg = 931,5 MeV/c2

* Đơn vị năng lượng hạt nhân: 1uc2 = 931,5MeV

* Đổi đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10– 19 J → 1MeV = 1,6.10– 13 J

1 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:

+ Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn (mang điệntích dương +e) và hạt nơtron (không mang điện) Hai loại hạt này có tên gọi chung là nuclôn+ Hạt nhân nguyên tử kí hiệu: Z A X

Trong đó:Z: Số prôtôn trong hạt nhân (số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn)

4 Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng:

+ Năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2(c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không):

+ Hệ thức Anhxtanh: E = m.c 2 (1uc2 931,5MeV; 1MeV 1,6.1013J

+ Đặc điểm của lực hạt nhân:

- Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện và lực hấp dẫn Nó là một loại lực

truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân (còn được gọi là lực tương tác mạnh)

- Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (nhỏ hơn 10 – 15m)

- Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích các nuclôn

6 Độ hụt khối, năng lượng liên kết

* Khối lượng m của một hạt nhân AZX luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó

* Đại lượng: Δm=Zmp+( A−Z)mn− mX gọi là độ hụt khối của hạt nhân A

Z X

Trong đó: Zmp+( A−Z )mn là khối lượng các nuclôn; m X là khối lượng hạt nhân A

Z X .

* Năng lượng liên kết của hạt nhân: W lk=[Zm p+(A−Z )m n−m X]c2=Δmc 2

Muốn phá vỡ hạt nhân cần cung cấp năng lượng W ¿ Wlk

* Năng lượng liên kết riêng: Là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn W lkr=W lk

+ Biến đổi các hạt nhân

+ Biến đổi các nguyên tố

+ Không bảo toàn khối lượng nghỉ

* Phản ứng hạt nhân chia thành hai loại:

+ Phản ứng hạt nhân tự phát là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác: Z1

+ Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt tương tác với nhau thành các hạt khác:

8 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

a) Định luật bảo toàn điện tích:Z1 + Z2 = Z3 + Z4

b) Định luật bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A): A1 + A2 = A3 + A4

c) Định luật bảo toàn năng lượng: Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng

năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm

d) Định luật bảo toàn động lượng: ⃗ PA+⃗ PB=⃗ PC+ ⃗ PD

Lưu ý:Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng WX của hạt X là: p X

2

=2mX W X

Số hạt nơtron (A – Z) không bảo toàn

9 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

Trong đó: mtrước = m A+m B là tổng khối lượng các hạt nhân tương tác (trước phản ứng).

msau = mC+ mD là tổng khối lượng các hạt nhân sản phẩm (sau phản ứng).

+ Năng lượng toả ra hay thu vào của phản ứng hạt nhân: E = (mtrước – msau)c2

+ Nếu mtrước>msau thì E> 0: phản ứng toả năng lượng: E= Wtoả = (mtrước – msau)c2

+ Nếu mtrước<msau thì E< 0: phản ứng thu năng lượng: E= Wthu =(msau – mtrước)c2

10 Hiện tượng phóng xạ

a) Định nghĩa:

* Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra những bức xạ và biến đổi thành hạtnhân khác

* Những bức xạ đó gọi là tia phóng xạ, tia phóng xạ không nhìn thấy được nhưng có thể phát hiện

ra chúng do có khả năng làm đen kính ảnh, ion hóa các chất, bị lệch trong điện trường và từtrường

b) Các dạng phóng xạ:

*Phóng xạ:Hạt thực chất là dòng các hạt nhân 42He chuyển động với tốc độ cỡ 2.107m/s Bịlệch về phía bản âm của tụ điện Có khả năng ion hóa môi trường rất mạnh, năng lượng giảmnhanh Quãng đường đi được của tia  trong không khí chừng vài cm và trong vật rắn chừng vài

μmm , có khả năng đâm xuyên nhưng yếu

Phương trình phản ứng: Z

A

X → A−4 Z−2 Y +24He → Vậy so với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi về

trước 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị

*Phóng xạ :Tia thực chất là dòng các hạt êlectron hay dòng các hạt pôzitron

+ Tia  –là dòng các êlectron (01e) Phương trình phản ứng: Z

Tia chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, truyền đi được vài mét trong không khí

và vài milimét trong kim loại.Có khả năng làm iôn hóa chất khí (yếu hơn tia ), có khả năngđâm xuyên mạnh hơn tia 

*Phóng xạ :Tia có bản chất là sóng điện từ, không nhìn thấy được, có bước sóng ngắn hơn tia

X Đây là chùm phôtôn năng lượng cao, có khả năng làm đen kính ảnh, làm iôn hóa chất khí, cókhả năng đâm xuyên rất mạnh, và rất nguy hiểm cho con người Tia  không bị lệch trong điệntrường và từ trường (Các tia  có thể đi qua được vài mét trong bê tông và vài cen-ti-mét trongchì)

c) Ứng dụng phóng xạ: Xác định tuổi cổ vật, phương pháp nguyên tử đánh dấu gây đột biến

gen

11 Định luật phóng xạ:

* Định luật phóng xạ: { N=N 0 2 −

t T

=N0e−λt

* Số hạt bị phân rã sau thời gian t: ΔN =N0−N =N0(1−2−

t

T)=N0(1−e−λt)

13 Đồng vị phóng xạ nhân tạo và ứng dụng của các đồng vị

+ Ngoài các đồng vị có sẵn trong thiên nhiên gọi là các đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta còntạo ra được nhiều đồng vị phóng xạ khác, gọi là các đồng vị phóng xạ nhân tạo

+ Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng trong sinh học, hoá học, y học Trong y học,người ta đưa các đồng vị khác nhau vào cơ thể để theo dõi sự xâm nhập và di chuyển của nguyên

tố nhất định trong cơ thể người Đây là phương pháp nguyên tử đánh dấu, có thể dùng để theo dõiđược tình trạng bệnh lí Trong ngành khảo cổ học, người ta sử dụng phương pháp cacbon 146C , đểxác định niên đại của các cổ vật

14 Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng:

a) Phản ứng phân hạch: (chủ yếu là nghiên cứu phản ứng phân hạch kích thích)

*Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn

VD: Phản ứng phân hạch của 235U: 23592 01 23692 A A'' ' 01 200