Ôn lý thuyết học kỳ 2-12(2009)

Đặc điểm của sĩng điện từ : - Tốc độ trong chân khơng sấp sỉ tốc độ ánh sáng c=3.108m/s - Là sĩng ngang, trong đĩ E luơn vuơng gĩc với B và cả hai véctơ này luơn vuơng gĩc với phương

A DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1 Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động:

+ Mạch dao động là một mạch điện khép kín gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn dây có độ tự cảm L, có điện trở thuần không đáng kể nối với nhau

+ Điện tích trên tụ điện trong mạch dao động: q = Qo cos(ωt + ϕ

+ Cường độ dòng điện trên cuộn dây: i = q' = Iocos(ωt + ϕ +

2

π) (sớm pha hơn điện tích ) + Điện áp 2 đầu tụ: u=U0cos(ωt + ϕ)

Điện tích trên tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động biến thiên điều hoà với

-tần số góc ω =

LC

1

-Tần số riêng

LC

f

π 2

1

= ; Chu kỳ riêng T = 2π LC Tần số của mạch dao động chỉ phụ thuộc vào những đặc tính của mạch

2.Năng lượng điện từ trong mạch dao động

+ Năng lượng điện trường trên tụ điện

Wđ = 2

1

qu =

C

q

2

2

=

C

Qo

2

2 cos2(ωt + ϕ + Năng lượng từ trường trên cuộn cảm

Wt =

2

1

Li2 = 2

1

Lω2 Qo sin2(ωt + ϕ) =

C

Qo

2

2 sin2(ωt + ϕ)

Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω và chu kì T’ =

2

T

- Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hòa theo thời gian với cùng một tần số

+ Năng lượng điện từ trong mạch

W = Wđ + Wt = +

C

Qo

2

2 cos2(ωt + ϕ) +

C

Qo

2

2 sin2(ωt + ϕ) =

2

1

C

Qo2 =

2

1 LIo = 2

1 CUo

- Năng lượng trong mạch dao động gồm năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm

- Tổng năng lượng của điện trường và năng lượng từ trường (năng lượng điện từ hay năng lượng mạch dao động) là không đổi, tức là được bảo toàn

3.Sự tắt dần của dao động điện từ trong mạch dao động :-dao động cĩ biên độ giảm dần theo thời gian

+ Do điện trở thuần R của cuộn cảm và dây nối làm tiêu hao năng lượng của mạch do tỏa nhiệt

+ Ngoài ra còn một phần năng lượng bị bức xạ ra không gian xung quanh dưới dạng sóng điện từ cũng làm giảm năng lượng của mạch

Năng lượng của mạch dao động giảm dần, do đó dao động điện từ trong mạch tắt dần

4.Dao động điện từ duy trì : -là dao động trong đĩ năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kỳ được bù đắp.

-Cách duy trì : dùng mạch điện duy trì dùng trănzito

5.Dao động điện từ cưỡng bức.Cộng hưởng.

-Dao động biến thiên theo tần số của nguồn điện ngồi.Khi tần số cưỡng bức bằng tần số riêng thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng (Biên độ dao động điện trong khung đạt cực đại)

B.ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

1 Điện từ trường (theoMacxoen)

-Mỗi biến thiên của từ trường theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy trong không gian xung quanh nó,

(tức là một điện trường mà các đường sức là những đường cong khép kín, bao quanh các đường cảm ứng từ của từ trường.).Ngược lại, mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra từ trường biến thiên theo thời gian trong khơng gian xung quanh

+ Khái niệm về dòng điện dịch: dòng điện dịch là một khái niệm dùng để chỉ sự biến thiên của điện trường, nó

tương đương như một dòng điện là đều sinh ra từ trường

Dòng điện trong mạch dao động được coi là dòng điện khép kín gồm dòng điện dẫn chạy trong dây dẫn và dòng điện dịch chạy qua tụ điện

* Sự khác nhau giữa điện trường xoáy và điện trường tĩnh

+ Điện trường xoáy có đường sức khép kín, điện trường tĩnh có đường sức không khép kín

+ Điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, không gian Điện trường tĩnh không biến đổi theo thời gian, chỉ biến đổi theo không gian

+ Điện trường xoáy do từ trường biến thiên sinh ra, điện trường tĩnh do điện tích đứng yên sinh ra

2 Sóng điện tưØ

Sóng điện từ là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian

3 Đặc điểm của sĩng điện từ :

- Tốc độ trong chân khơng sấp sỉ tốc độ ánh sáng (c=3.108m/s)

- Là sĩng ngang, trong đĩ E luơn vuơng gĩc với B và cả hai véctơ này luơn vuơng gĩc với phương truyền sĩng theo một tam diện thuận.Cả

* Tính chất của sóng điện từ.

+ Sóng điện từ cũng có những tính chất giống như sóng cơ học Chúng phản xạ được trên các mặt kim loại Chúng giao thoa được với nhau

+ Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và cả trong chân không Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng: c = 3.108 m/s

Trong chân không tần số f và bước sóng λ của sóng điện từ liên hệ với nhau bởi biểu thức λ = c f

Khi truyền qua các môi trường khác nhau vận tốc của sóng điện từ thay đổi nên bước sóng điện từ thay đổi còn tần số của sóng điện từ thì không đổi

+ Sóng điện từ là sóng ngang Trong quá trình truyền sóng, tại một điểm bất kỳ trên phương truyền véc tơ cường độ điện trường E→ và véc tơ cảm ứng từ B→ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng

+ Sóng điện từ mang năng lượng Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số sóng

* Phân loại và các đặc tính của sóng vô tuyến

Sóng cực ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10-2 m

Đặc tính và phạm vi sử dụng của mỗi loại sóng

+ Các sóng dài ít bị nước hấp thụ nên được dùng để thông tin dưới nước Sóng dài ít dùng để thông tin trên mặt đất

vì năng lượng nhỏ, không truyền đi xa được

+ Các sóng trung truyền được theo bề mặt Trái Đất Ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền được xa Ban đêm, tầng điện li phản xạ sóng trung nên chúng truyền được đi xa Các đài thu sóng trung ban đêm nghe rất rỏ còn ban ngày thì nghe không tốt

+ Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung, chúng được tầng điện li và mặt đất phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần Một đài phát sóng ngắn công suất lớn có thể truyền sóng đi mọi nơi trên Trái Đất

+ Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li hấp thụ và phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng và được dùng trong thông tin vũ trụ

Vô tuyến truyền hình dùng sóng cực ngắn không truyền được đi xa trên mặt đất, muốn truyền hình đi xa, người

ta phải làm các đài tiếp sóng trung gian hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát rồi phát trở về Trái Đất

22 PHÁT VÀ THU SÓNG ĐIỆN TỪ

* Máy phát dao động điều hoà dùng tranzito

Máy phát dao động điều hòa dùng tranzito là một mạch tự dao động dùng để sản ra dao dộng điện từ cao tần

không tắt

Máy phát dao động điều hoà gồm một mạch dao động LC, một tranzito và nguồn điện một chiều để bổ sung năng lượng cho mạch dao động LC làm cho dao động điện từ trong mạch LC không tắt dần

* Mạch dao động hở, ăngten

Một hệ thống gồm cuộn dây và tụ điện có các bản tụ để lệch nhau thì có thể phát sóng ra xa gọi là mạch dao động hở Trường hợp để hai bản của tụ điện lệch hẳn một góc 180o thì khả năng phát sóng của mạch dao động lúc đó là lớn nhất

Ăngten là một dây dẫn dài, có cuộn cảm ở giữa, đầu trên để hở còn đầu dưới tiếp đất

* Truyền thơng bằng sĩng điện từ.ø

Phát sóng điện từ

-Micrơ-bộ phát sóng cao tần-mạch biến điệu-mạch khuếch đại-anten

Thu sóng điện từ

-anten-mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần-mạch tách sóng-mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần-loa

IV TÍNH CHẤT SÓNG - TÍNH CHẤT HẠT CỦA ÁNH SÁNG.

35 SỰ TÁN SẮC ÁNH SÁNG

* Sự tán sắc ánh sáng

Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng chùm ánh sáng trắng qua lăng kính không những bị khúc xạ lệch về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau

* Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc

Mỗi màu đơn sắc có một bước sóng xác định

Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi

Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Dải có màu như cầu vồng (có có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng

* Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng

-Chiết suất của chất làm lăng kính có giá trị khác nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau Chiết suất của chất làm lăng kính tăng dần với các ánh sáng đơn sắc theo tuần tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Chiết suất của lăng kính càng lớn thì góc lệch càng lớn

-Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số chùm ánh sáng đơn sắc khác nhau, khi qua lăng kính các ánh sáng đơn sắc khác nhau của chùm ánh sáng trắng sẽ bị lệch về phía đáy lăng kính với các góc lệch khác nhau, chúng không còn chồng chất hoàn toàn lên nhau nữa mà tách ra thành dải màu

-Chiết suất của chất làm lăng kính nhỏ nhất với ánh sáng màu đỏ nên tia đỏ bị lệch ít nhất, lớn nhất với ánh sáng màu tím nên tia tím bị lệch nhiều nhất

-Khi cho rất nhiều các chùm sáng đơn sắc khác nhau từ đỏ đến tím chồng lên nhau ta sẽ được chùm ánh sáng trắng

36 GIAO THOA ÁNH SÁNG

* Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:

-Là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng của ánh sáng,quan sát được khi ánh sáng truyền

qua lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suất hoặc không trong suất

* Hiện tượng giao thoa ánh sáng

-Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng trong vùng hai chùm sáng gặp nhau xuất hiện những vạch sáng, vạch tối xen kẻ

* Giải thích và kết luận

-Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian

-Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa với nhau: Những chổ hai sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối

-Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng khít với nhau: ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa Ở hai bên vân trắng chính giữa, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở cầu vồng Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẵng định ánh sáng có tính chất sóng

* Vị trí vân, khoảng vân

+ Vị trí vân

Gọi: a = S1S2 là khoảng cách giữa 2 khe sáng ; D = IO là khoảng cách từ 2 khe đến màn, vị trí M trên màn E cách O một khoảng OM = x

- Vị trí vân sáng: xs = k

a

D

λ ; với k

∈ Z

- Vị trí vân tối: xt = (2k + 1)

a

D

2 λ

+ Khoảng vân là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp : i =

a

D

λ Giữa n vân sáng liên tiếp có n

- 1 khoảng vân

+Số vân sáng có thể quan sát trên màn N=1+

i

L

2

2 với L là bề rộng vùng giao thoa, và

i

L

2 chỉ lấy phần nguyên

* Đo bước sóng ánh sáng

Từ công thức: i =

a

D

λ =>

λ =

D

ia

, đo D, a, i ta tính được λ

CÁC CÔNG THỨC THAM KHẢO

-Thí nghiệm giao thoa thực hiện trong không khí đo được khoảng vân là i thì khi đưa vào trong môi trường trong suốt có chiết suất n sẽ đo được khoảng vân là i’ =

n

i

-Giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp là n -1 khoảng vân

-Tại M có vân sáng khi:

i

OM i

x M

= = k, đó là vân sáng bậc k -Tại M có vân tối khi:

i

xM

= (2k + 1)

2

1 , đó là vân tối bậc k + 1 Giao thoa với ánh sáng trắng (0,40µm ≤ λ≤ 0,76µm

Ánh sáng đơn sắc cho vân sáng tại vị trí đang xét nếu:

kmin =

d

D

ax

λ ; kmax = D t

ax

λ ; λ = Dk

ax

; với k ∈ Z ( TK Ánh sáng đơn sắc cho vân tối tại vị trí đang xét nếu:

x = (2k + 1)

a

D

2

λ ; kmin =

2

1

−

d

D

ax

1

−

t

D

ax

λ ; λ = (2 1)

2 +

k D

ax

)

* Bước sóng và màu sắc ánh sáng

+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định Màu ứng với mỗi bước sóng của ánh sáng gọi là màu đơn sắc

+ Những màu chính trong quang phổ của ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau Chẳng hạn vùng đỏ có bước sóng từ 0,76µm đến 0,64µm, vùng tím có bước sóng từ 0,44µm đến 0,40µm,

+ ánh sáng mặt trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến ∞

+ Ngoài các màu đơn sắc còn có các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau

+ Chỉ các bức xạ có bước sóng từ 380nm đến 760nm mắt mới nhìn thấy 9ánh sáng khả kiến)

37 QUANG PHỔ

* Chiết suất môi trường và bước sóng ánh sáng : chiết suất tuyệt đối

v

c

n= (c=vận tốc ánh sáng, v là vận tốc

trong môi trường)

-và ta có :giữa 2 mội trường khác nhau thì :

1

2 2

1

v

v n

n

=

* Máy quang phổ

-Máy quang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau

-Máy dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra

-Máy quang phổ sử dụng lăng kính hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng

* Quang phổ liên tục

+ Quang phổ liên tục là quang phổ gồm một dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím

+ Nguồn phát: các vật rắn, lỏng hoặc những khối khí có tỉ khối lớn bị nung nóng

+ Đặc điểm: không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng

Nhiệt độ càng cao, miền phát sáng của vật càng mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn

+ Ứng dụng: xác định được nhiệt độ của vật phát sáng, đặc biệt là những vật ở xa như Mặt Trời, các ngôi sao,

* Quang phổ vạch phát xạ

+ Quang phổ vạch phát xạ là quang phổ có dạng những vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối + Nguồn phát

Khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng cách đốt nóng hoặc bằng tia lửa điện

+ Đặc điểm

-Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng vạch, vị trí các vạch, màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đó

-Mỗi nguyên tố hoá học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó

+ Ứng dụng

Nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hoá học có trong các hỗn hợp hay hợp chất

* Quang phổ vạch hấp thụ

+ Quang phổ vạch hấp thụ là các vạch hay đám vạch tối nằm riêng rẽ trên nền quang phổ liên tục

+ Cách tạo ra

Tạo ra quang phổ liên tục nhờ một nguồn phát ánh sáng trắng đặt trước khe máy quang phổ Đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một ngọn đèn hơi của một nguyên tố nào đó được nung nóng Khi ấy trên nền quang phổ liên tục xuất hiện các vạch tối đúng ở vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của hơi của nguyên tố đó Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của đám hơi gây ra quang phổ hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ra ánh sáng trắng

+ Hiện tượng đảo sắc của vạch quang phổ: trong thí nghiệm để tạo ra quang phổ vạch hấp thụ Nếu tắt nguồn phát ánh sáng trắng thì quang phổ liên tục biến mất, tại vị trí các vạch tối lúc đầu sẽ xuất hiện các vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của hơi dùng thí nghiệm

Ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó

+ Ứng dụng

Nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hoá học có trong các hỗn hợp hay hợp chất

* Phép phân tích quang phổ

+ Phép phân tích quang phổ là phép xác định thành phần cấu tạo và nồng độ của của các chất có trong mẫu cần phân tích dựa vào việc nghiên cứu quang phổ, hoặc dựa vào quang phổ của vật phát sáng để xác định nhiệt độ của vật

+ Tiện lợi

- Phép phân tích định tính thì đơn giản và cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hóa học

- Phép phân tích định lượng thì rất nhạy, có thể phát hiện một nồng độ dù rất nhỏ của chất nào đó có trong mẫu

- Có thể xác định được thành phần cấu tạo và nhiệt độ của những vật ở rất xa không tới được như Mặt Trời và các ngôi sao

38 TIA HỒNG NGOẠI TIA TỬ NGOẠI

1 Thí nghiệm phát hiện tia hồng ngoại và tử ngoại

Dùng một nhiệt kế điện (cặp nhiệt điện) để đo nhiệt độ các vùng quang phổ do hồ quang tạo ra thấy: các chùm sáng đơn sắc có tác dụng nhiệt, tác dụng nhiệt của các chùm sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau, ngoài vùng dải màu liên tục vẫn còn tác dụng nhiệt, nghĩa là vẫn còn có những loại bức xạ không nhìn thấy được

2.Tia hồng ngoại

+ Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ (0,75µm < λ) Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ (có bước sóng từ 7,5.10-7m đến 10-3m)

+ Nguồn phát: các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường đều phát ra tia hồng ngoại Trong ánh sáng Mặt Trời có khoảng 50% năng lượng thuộc vùng hồng ngoại Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng là các bóng đèn có dây tóc bằng vonfram nóng sáng có công suất từ 250W đến 1000W

+ Tính chất, tác dụng

- Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt

- Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại

- Bị hơi nước, khí CO2 hấp thụ mạnh

+ Công dụng

Dùng tia hồng ngoại để sấy khô, sưởi ấm, chụp ảnh hồng ngoại

3 Tia tử ngoại

+ Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím (λ < 0,40µm) Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ (có bước sóng từ 10-9m đến 4.10-7m)

+ Nguồn phát: những vật bị nung nóng đến nhiệt độ trên 3000oC phát ra một lượng đáng kể tia tử ngoại Mặt Trời, hồ quang điện, đèn cao áp thuỷ ngân là những nguồn phát tia tử ngoại

+ Tính chất, tác dụng

- Bị nước, thuỷ tinh, … hấp thụ mạnh

- Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh

- Có thể làm một số chất phát quang

- Có tác dụng ion hoá không khí

- Có tác dụng gây ra một số phản ứng quang hoá, quang hợp

- Có một số tác dụng sinh học

+ Công dụng

- Phát hiện vết nứt nhỏ, vết xước trên bề mặt sản phẩm tiện

- Chữa bệnh còi xương, diệt khuẩn, diệt nấm mốc

- Sử dụng trong phân tích quang phổ

39 TIA RƠNGHEN THANG SÓNG ĐIỆN TỪ

1 Cách tạo ra tia Rơnghen

+ Nguyên tắc tạo tia Rơnghen

Cho chùm electron chuyển động với vận tốc lớn đập vào một tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn

+ Ống Rơnghen: là một ống tia catốt có lắp thêm một điện cực bằng kim loại có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy gọi là đối âm cực Cực này được nối với anốt Hiệu điện thế giữa hai cực khoảng vài vạn vôn, áp suất trong ống khoảng 10-3 mmHg

+ Cơ chế phát sinh: các electron trong tia catôt được tăng tốc trong điện trường mạnh, nên thu được một động năng rất lớn Khi đến đối âm cực, chúng gặp các nguyên tử của đối âm cực, xuyên sâu vào những lớp bên trong của vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân nguyên tử và với các electron ở gần hạt nhân Trong sự tương tác này sẽ phát ra một sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, gọi là bức xạ hãm Đó chính là tia Rơnghen hay còn gọi là tia X

* Bản chất, tính chất và công dụng

+ Bản chất của tia Rơnghen là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tử ngoại Bước sóng của tia Rơnghen từ 10-12m (tia Rơnghen cứng) đến 10-8m (tia Rơnghen mềm)

+ Tính chất và công dụng

- Có khã năng đâm xuyên mạnh nên được dùng để chiếu điện, chụp điện, dò các lổ hỏng, các khuyết tật bên trong sản phẩm đúc

- Bị lớp chì (kim loại nặng) vài mm cản lại nên thường dùng chì làm màn chắn bảo vệ trong kỹ thuật Rơnghen

- Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh nên được dùng để chụp điện

- Làm phát quang một số chất nên được dùng để quan sát màn hình trong việc chiếu điện.

- Có khả năng iôn hóa các chất khí Tính chất này ứng dụng để làm các máy đo liều lượng Rơnghen

- Có tác dụng sinh lí Nó có thể hủy hoại tế bào, giết vi khuẫn nên được dùng để chữa các ung thư cạn gần ngoài

da

* Trong y học khi dùng tia Rơnghen để chụp điện (chụp X quang) thường dùng tia Rơnghen cứng

Các tia Rơnghen cứng (bước sóng từ 10-12m đến 10-10m) khả năng đâm xuyên mạnh hơn các tia Rơnghen mềm (bước sóng từ 10-10m đến 10-8m)

Tia Rơnghen cứng đâm xuyên mạnh nên ít bị cơ thể hấp thụ hơn còn tia Rơnghen mềm vì đâm xuyên yếu nên bị

cơ thể hấp thụ nhiều Khi tia Rơnghen bị hấp thụ, nó gây ra một số tác dụng không có lợi cho cơ thể như tác dụng nhiệt làm nóng, tác dụng sinh lí huỷ hoại tế bào …

*Công thức sử dụng trong bài toán tia X :

2

min 2

e

eU

λ

* Thang sóng điện từ

+ Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma đều có cùng bản chất là sóng điện từ Điểm khác nhau là bước sóng dài ngắn khác nhau do đó chúng các tính chất và công dụng khác nhau + Thực ra, giữa các vùng tia không có ranh giới rỏ rệt

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

+ Các tia có bước sóng càng dài, ta càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa giữa chúng

CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1 Thí nghiệm Hecxơ về hiện tượng quang điện

Chiếu ánh sáng do một hồ quang phát ra vào một tấm kẻm tích điện âm thấy tấm kẻm mất điện tích âm

Nếu tấm kẻm tích điêïn dương thì khi chiếu ánh sáng hồ quang vào nó không bị mất điện dương

Hiện tượng cũng xảy ra tương tự với tấm kim loại khác như đồng, nhôm, bạc, …

Nếu dùng tấm thuỷ tinh không màu chắn không cho tia tử ngoại của hồ quang đến tấm kim loại thì nó không bị mất điện tích âm

2 Định nghĩa hiện tượng quang điện : electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại Khi chiếu một chùm ánh sáng thích

hợp (có bước sóng ngắn) vào Các electron bị bật ra gọi là các electron quang điện

3.Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện: λ λ ≤ 0

4 các định luật quang điện

+ Định luật quang điện thứ nhất

Đối với mỗi kim loại dùng làm catốt có một bước sóng giới hạn λo nhất định gọi là giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng λ của ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện (λ≤

λo).

+ Định luật quang điện thứ hai

Với ánh sáng kích thích có bước sóng thỏa mãn định luật quang điện thứ nhất thì cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích

+ Định luật 3

Khi bứt ra khỏi catôt các electron quang điện có một động năng ban đầu cực đại: Eđomax =

2

1

mv2 omax = |eUh| Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catốt

5 Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng

+ Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định, có độ lớn là ε = hf, trong đó f là tần số của ánh sáng, còn h là hằng số Plăng: h = 6,625.10-34 Js

Mỗi phần đó gọi là một lượng tử năng lượng

+ Chùm ánh sáng được coi như một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn Mỗi phôtôn ứng với một lượng tử ánh sáng Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng

+ Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn trong chùm sáng đó

6 Giải thích các định luật quang điện

Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:

hf = λ

hc

= A + 2

1

mv2 omax (-Các công thức khác:

- Điện thế cực đại quả cầu kim loại cô lập về điện đạt được khi chiếu chùm sáng có λ≤λo vào nó: Vmax

= E d max e

Công suất của nguồn sáng, cường độ dòng quang điện bảo hoà, hiệu suất lượng tử: P = nλ

λ

hc

; Ibh = ne|e| ; H =

λ

n

n e

Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm: F = qvBsinα ; F = maht =

R

mv2 )

+ Giải thích định luật quang điện thứ nhất

Để có hiện tượng quang điện λ ≤λo ; với λo =

A hc

+ Giải thích định luật thứ 2

Với các chùm sáng có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, số phôtôn đến đập vào catôt trong một đơn vị thời gian là nλ tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích, số electron bị bật ra khỏi catôt trong một đơn vị thời gian là ne thì tỉ lệ thuận với nλ

Khi tất cả các electron bật ra khỏi catôt chạy hết về anôt ta sẽ có dòng quang điện bảo hoà

Cường độ dòng quang điện bảo hoà Ibh = ne.|e| tỉ lệ thuận với nλtức là tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích

+ Giải thích định luật thứ 3

Từ công thức Anhstanh suy ra: Eđomax =

2

1

mv2 omax = λ

hc

- A

Ta thấy động năng ban đầu cực đại của electron quang điện chỉ phụ thuộc vào bước sóng λ của ánh sáng kích thích và công thoát A mà công thoát A thì phụ thuộc vào bản chất kim loại

7 Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng

Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng quan trọng khẵng định ánh sáng có tính chất sóng

Hiện tượng quang điện là bằng chứng quan trọng chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt

Những sóng điện từ có bước sóng càng dài thì phôtôn ứng với chúng có năng lượng càng nhỏ, tính chất hạt của chúng càng khó thể hiện, tính chất sóng của chúng càng dễ bộc lộ, ta dễ dàng quan sát thấy hiện tượng giao thoa, hiện tượng tán sắc của các sóng đó

Những sóng điện từ có bước sóng càng ngắn thì phôtôn ứng với chúng có năng lượng càng lớn, tính chất sóng của chúng càng ít thể hiện, tính chất hạt của chúng càng thể hiện đậm nét

Các tác dụng biểu hiện của tính chất hạt là khả năng đâm xuyên, tác dụng quang điện, tác dụng iôn hoá, tác dụng phát quang

.QUANG TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN

1 Hiện tượng quang dẫn và hiện tượng quang điện bên trong

+ Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi ánh sáng thích

hợp chiếu vào.(cb)

+ hiện tượng quang điện bên trong Hiện tượng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các

electron dẫn, đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào

+Điều kiện xảy ra: λ ≤λo (gọi là giới hạn quang dẫn)

+ Sự khác nhau của hiện tượng quang điện bên trong và bên ngoài

Hiện tượng quang điện ngoài bứt các electron khỏi khối chất, còn hiện tượng quang điện bên trong chỉ bứt các electron liên kết thành electron dẫn và tạo lỗ trống.ngay trong khối chất

Năng lượng cần để bứt electron ra khỏi liên kết trong bán dẫn khá nhỏ so với công thoát electron khỏi kim loại, nên giới hạn quang điện bên trong(λo )dài hơn giới hạn quang điện bên ngoài.

+ Quang điện trở

Quang trở là điện trở làm bằng chất quang dẫn,điện trở có trị số thay đổi từ vài megaôm xuống vài chục ôm theo sự biến thiên của cường độ chùm ánh sáng chiếu vào nó

Quang trở được dùng trong các mạch điều khiển tự động

+ Pin quang điện

Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

Pin quang điện (pin mặt trời) sử dụng trong máy tính bỏ túi, trên các vệ tinh nhân tạo …

MẪU NGUYÊN TỬ CỦA BOHR

1 Mẫu nguyên tử của Bohr

a Tiên đề về trạng thái dừng:

Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định, gọi là trạng thái dừng Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng

+ Hệ quả.

-Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính xác định gọi là quỹ đạo dừng , bán kính quỹ đạo dừng theo công thức 2

0

n

r = n r (với r0=5,3.10-11m gọi là bán kính Bo.n là các số tự nhiên liên tiếp)

-Bình thường nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng thấp nhất (n=1) electron chuyển động trên quỹ đạo gần hạt nhân nhất, đó là trạng thái cơ bản

-Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên tyrạng thái dừng có mức năng lượng cao hơn, đó là trạng thái kích thích

b Tiên đề vế bức xạ và hấp thụ năng lượng:

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn Em thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng: ε = hfmn =

mn

hc

λ = En – Em Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng thấp Em mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hfmn đúng bằng hiệu En – Em , thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn