Hạt sơ cấp Các hạt có kích thước và khối lượng rất nhỏ như phôtôn, êlectron, prôtôn, nơtron, nơtrinô, mêzôn, muyôn, piôn, … được gọi là các hạt sơ cấp.. Phản hạt a Phần lớn các hạt sơ cấ
Trang 1Trường THPT Nguyễn Đáng
Lớp 12
Họ và Tên:
HỆ THỐNG HÓA KIẾN THỨC VẬT LÝ 12 NÂNG CAO Chương 10
TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ
I/ Các hạt sơ cấp
1 Hạt sơ cấp
Các hạt có kích thước và khối lượng rất nhỏ như phôtôn, êlectron, prôtôn, nơtron, nơtrinô, mêzôn, muyôn, piôn, … được gọi là các hạt sơ cấp
2 Các đặc trưng của hạt sơ cấp
a) Khối lượng nghỉ m (hay năng lượng nghỉ 0 E )0
b) Điện tích Q
Q = + 1 hoặc Q = - 1 hoặc Q = 0 Q được gọi là số lượng tử điện tích
c) Spin
Mỗi hạt sơ cấp có momen động lượng riêng và momen từ riêng đặc trưng cho chuyển động nội tại và bản chất của hạt Momen này được đặc trưng bằng số lượng tử spin, kí hiệu s Momen động lượng riêng của hạt là s h
2π.
d) Thời gian sống trung bình
Bốn hạt: prôtôn, êlectron, phôtôn, nơtrinô không phân rã thành các hạt khác, gọi là các hạt bền Tất cả các hạt còn lại là các hạt không bền
3 Phản hạt
a) Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp, mỗi cặp gồm hai hạt có khối lượng nghỉ m như nhau, 0
còn một số đặc trưng khác thì có trị số bằng nhau nhưng trái dấu Trong mỗi cặp, có một hạt và một phản hạt của hạt đó
b) Trong quá trình tương tác của các hạt sơ cấp, có thể xảy ra hiện tượng hủy cặp hoặc sinh cặp
4 Phân loại hạt sơ cấp Theo khối lượng nghỉ tăng dần.
a) Phôtôn (lượng tử ánh sáng) có m = 0.0
b) Leptôn, gồm các hạt nhẹ như êlectron, muyôn,…
c) mêzôn, gồm các hạt có khối lượng trung bình trong khoảng (200 900 m÷ ) e, gồm hai nhóm: mêzôn π và mêzôn K.
d) Barion, gồm các hạt nặng có khối lượng bằng hoặc lớn hơn khối lượng prôtôn, gồm hai nhóm nuclôn và hipêron
5 Tương tác của các hạt sơ cấp
Có bốn loại tương tác cơ bản đối với các hạt sơ cấp:
+ Tương tác hấp dẫn + Tương tác điện từ
+ Tương tác yếu + Tương tác mạnh
6 Hạt quac (quark)
a) Tất cả các hađrôn đều cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn, gọi là quac
b) Có sáu hạt quac kí hiệu là u, d, s, c, b và t Cùng với các quac, có sáu phản quac với điện tích có dấu ngược lại Điện tích các quac và phản quac bằng e; 2e
3 3
c) Các barion là tổ hợp của ba quac Hạt prôtôn được cấu tạo từ 3 quac (u, u, d) Hạt nơtron được cấu tạo từ ba quac (u, d, d)
d) Thành công của giả thuyết về hạt quac là đã dự đoán hạt (Ω−), sau đó thực nghiệm đã tìm thấy
II/ Mặt Trời Hệ Mặt Trời
1 Cấu tạo và chuyển động của hệ Mặt Trời
a) Hệ Mặt Trời bao gồm
+ Mặt trời ở trung tâm hệ
Trang 2+ Tám hành tinh lớn: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh
và hải Vương tinh
+ Các tiểu hành tinh, các sao chổi, thiên thạch,…
b) Các hành tinh đều chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng một chiều (chiều thuận) và gần như trong cùng một mặt phẳng Mặt Trời và các hành tinh đều quanh quanh mình nó và đều quay theo chiều thuận (trừ Kim tinh)
c) Khối lượng Mặt Trời bằng 1,99.10 kg gấp 333 000 lần khối lượng Trái Đất.30
2 Mặt Trời
a) Cấu trúc của Mặt Trời
Mặt Trời được cấu tạo gồm hai phần quang cầu và khí quyển Mặt Trời Khí quyển Mặt Trời được phân ra hai lớp sắc cầu ở trong và nhật hoa ở ngoài
b) Năng lượng của Mặt Trời
Lượng năng lượng bức xạ của Mặt Trời truyền vuông góc tới một đơn vị diện tích cách nó một đơn vị thiên văn trong một đơn vị thời gian gọi là hằng số mặt Trời H H 1360 W / m= 2 Công suất bức xạ năng lượng của mặt Trời là P =3,9.10 W26
c) Sự hoạt động của Mặt Trời
Ở thời kỳ hoạt động của Mặt Trời, trên Mặt Trời có xuất hiện nhiều hiện tượng như vết đen, bùng sáng, tai lửa
3 Trái Đất
Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo gần tròn Trục quay của Trái Đất quanh mình nó nghiêng trên mặt phẳng quỹ đạo góc 23º27´
a) cấu tạo của Trái Đất
Trái Đất có dạng phỏng cầu (hơi dẹt ở hai cực), bán kính xích đạo bằng 6 378 km Khối lượng xấp xỉ 6.10 kg Trái Đất có một cái lõi được cấu tạo chủ yếu là sắt và niken Bao quanh lõi 24
là lớp trung gian và ngoài cùng là lớp vỏ dày khoảng 35 km được cấu tạo chủ yếu bởi đá granit b) Mặt Trăng – vệ tinh của Trái Đất
Mặt Trăng cách Trái Đất 384 000 km có bán kính 1 738 km, có khối lượng 7,35.10 kg 22
Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với chu kỳ 27,32 ngày Mặt Trăng luôn hướng một nửa nhất định của nó về phía Trái Đất
4 Các hành tinh khác Sao chổi Thiên thạch
a) Các đặc trưng chính của tám hành tinh lớn
Bảng 59.1 sách giáo khoa
b) Sao chổi là loại hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời theo những quỹ đạo elip rất dẹt với chu kỳ
từ vài năm đến trên 150 năm Sao chổi có kích thước và khối lượng nhỏ được cấu tạo bởi các chất dễ bốc hơi Khi tiến gần Mặt Trời, sao chổi có một cái đuôi dài
c) Thiên thạch là những khối đá chuyển động quanh Mặt Trời với tốc độ tới hàng chục km trên giây theo các quỹ đạo rất khác nhau Khi bay vào khí quyển Trái Đất, bị ma sát mạnh, nóng sáng và bốc cháy, gọi là sao băng
III/ Sao Thiên hà
1 Sao
Sao là một khối khí nóng sáng, giống như Mặt Trời Ngôi sao gần nhất cách ta đến hàng chục
tỉ kilômét, ngôi sao xa nhất mà ta đã biết cách ta đến 14 tỉ năm ánh sáng
2 Các loại sao
a) Đa số các sao tồn tại trong trạng thái ổn định, có kích thước, nhiệt độ,… không đổi trong một thời gian dài
b) Các sao đặc biệt:
+ Sao biến quang là sao có độ sáng thay đổi, gồm hai loại: biến quang do che khuất và biến quang do nén dãn
+ Sao mới là sao có độ sáng tăng đột ngột
+ Punxa, sao nơtron là sao bức xạ năng lượng dưới dạng những xung sóng điện từ rất mạnh
c) Ngoài ra, trong hệ thống các thiên thể trong vũ trụ còn có lỗ đen và tinh vân
3 Khái quát về sự tiến hóa của các sao
Trang 3Các sao được cấu tạ từ một đám mây khí và bụi vừa quay vừa co lại Sau vài chục nghìn năm, vật chất dần dần tập trung ở giữa tạo thành một tinh vân Ở trung tâm tinh vân, một ngôi sao nguyên thủy được tạo thành Sao nóng dần lên, trong lòng sao bắt đầu xảy ra phản ứng nhiệt hạch Khi nhiên liệu trong sao cạn kiệt, sao biến thành các thiên thể khác
4 Thiên hà
a) Các loại thiên hà
+ Thiên hà xoắn ốc
+ Thiên hà elíp
+ Thiên hà không định hình hay thiên hà không đều
Đường kính thiên hà vào khoảng 100 000 năm ánh sáng Toàn bộ các sao trong thiên hà đều quay xung quanh trung tâm thiên hà
b) Thiên Hà của chúng ta Ngân Hà
Thiên Hà của chúng ta là loại thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 100 000 năm ánh sáng
và có khối lượng khoảng 150 tỉ lần khối lượng Mặt Trời Nó là một hệ phẳng giống như một cái đĩa, dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ ngôi sao Hệ Mặt Trời nằm trong một cánh tay xoắn
ở rìa Thiên Hà, cách trung tâm trên 30 nghìn năm ánh sáng và quay quanh tâm Thiên Hà với tốc độ khoảng 250 km/s
Từ Trái Đất, chúng ta chỉ nhìn được hình chiếu của Thiên hà trên vòm Trời, như một dải sáng trải ra trên bầu trời đêm được gọi là dải Ngân Hà
c) Nhóm thiên hà Siêu nhóm thiên hà
Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà Các thiên hà hợp lại với nhau thành nhóm thiên hà Thiên Hà của chúng ta thuộc nhóm thiên hà địa phương Các nhóm thiên hà lại tập hợp thành Siêu nhóm thiên
hà hay Đại thiên hà
IV/ Thuyết Big Bang
1 Các thuyết về sự tiến hóa của vũ trụ Có hai trường phái khác nhau:
a) Trường phái do nhà vật lý người Anh Hoi-lơ khởi xướng, cho rằng vũ trụ ở trong “trạng thái ổn định”
b) Trường phái khác cho rằng vũ trụ được tạo ra bởi một vụ nổ “cực lớn, mạnh” cách đây 14 tỉ năm, hiện nay đang tiếp tục dãn nở và loãng dần Vụ nổ nguyên thủy này được đặt tên là Big Bang
2 Các sự kiện thiên văn quan trọng
a) Vũ trụ dãn nở
Số các thiên hà trong quá khứ nhiều hơn hiện nay, các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời đều chạy
ra xa hệ Mặt Trời Tốc độ chạy xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta:
v Hd=
Với H 1,7.10= − 2m/(s.năm ánh sáng) gọi là hằng số Hớp-bơn Vậy vũ trụ đang dãn nở
b) Bức xạ “nền” vũ trụ
Bức xạ 3 k là bức xạ được phát ra từ mọi phía trong vũ trụ và được gọi là bức xạ “nền” vũ trụ
c) Kết luận
Các sự kiện thiên văn đã minh chứng cho tính đúng đắn của thuyết Big Bang
3 Thuyết Big Bang
Theo thuyết Big Bang, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị”, lúc đó tuổi và bán kính của
vũ trụ là số không (gọi là điểm zero Big Bang) Các nhà thiên văn chỉ ước đoán được những sự kiện
đã xảy ra bắt đầu từ thời điểm tP =10 s−43 sau Vụ nổ lớn ; thời điểm này được gọi là thời điểm Plăng Vũ trụ bị tràn ngập bởi các hạt có năng lượng cao như êlectron, nơtrinô và quac Từ thời điểm này vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của vũ trụ giảm dần
Các nuclôn được tạo ra sau Vụ nổ một giây
Ba phút sau đó mới xuất hiện các hạt nhân nguyên tử đầu tiên
Ba trăm nghìn năm sau mới xuất hiện các nguyên tử đầu tiên
Ba triệu năm sau mới xuất hiện các sao và thiên hà
Tại thời điểm t = 14 tỉ năm, vũ trụ ở trạng thái hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7 k