Đang tải... (xem toàn văn)
Dao động cơ là những chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là VTCB CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ CON LẮC LÒ XO CON LẮC ĐƠN Cấu tạo Hòn bi (m) gắn vào lò xo (k) Hòn bi (m) treo ở đầu sợi dây (l) Lực kéo về Là lực luôn hướng về VTCB Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ, là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hoà VTCB Lò xo không dãn (nằm ngang) Dây treo thẳng đứng Điều kiện là dđđh Chuyển động không ma sát Biên độ góc nhỏ và không có ma sát Phương trình dao động với pha dao động pha ban đ.
CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ - Dao động cơ: chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt, gọi VTCB Đó thường vị trí vật đứng yên - Dao động tuần hoàn: dao động mà sau khoảng thời gian gọi chu kỳ vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hoà - Chu kỳ T: khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần (hay khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lặp lại cũ.) - Tần số f: số dao động toàn phần thực giây - Dao động điều hồ: dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian - Dao động tự do: dao động mà chu kỳ phụ thuộc đặc tính hệ, khơng phụ thuộc yếu tố bên - Hệ dao động: hệ có khả thực dao động tự - Các giá trị cực đại, cực tiểu: + Tại VTCB: x = 0; v ; a = 0; F = ; W ;W = 0; + Tại vị trí biên.: x ; v = 0; a ; F ; W = 0; W + Khi vật chuyển động từ VTCB VTBiên vật chuyển động chậm dần W giãm, W tăng + Khi vật chuyển động từ VTBiên VTCB vật chuyển động nhanh dần W tăng, W giãm Cấu tạo Lực kéo VTCB Điều kiện dđđh Phương trình dao động Phương trình vận tốc, gia tốc Chu kì Thế năng, động Cơ CON LẮC LÒ XO CON LẮC ĐƠN Hòn bi (m) gắn vào lò xo (k) Hòn bi (m) treo đầu sợi dây (l) Là lực ln hướng VTCB Lực kéo có độ lớn tỉ lệ với li độ, lực gây gia tốc cho vật dao động điều hoà F K x F Pt mg sin Lị xo khơng dãn (nằm ngang) Dây treo thẳng đứng Chuyển động không ma sát Biên độ góc nhỏ ( 10 ) khơng có ma sát x Acos( t+ ) với (t ) : pha dao động : pha ban đầu (t = 0) K m v x ' A sin(t ) a v ' A2 cos(t+) = -2 x 2 Tuần hoàn với chu kỳ T T 2 m 2 K g l S0 l s l s S0 cos( t+ ) với cos( t+ ) v s ' S0 sin(t ) a v ' S0 cos( t+ ) Tuần hoàn với chu kỳ T T 2 2 l 2 g 1 Wt kx m A cos (t ) 2 1 w d mv m A2 sin (t ) 2 w t mgl (1 cos ) W= W +W = mA = kA=const W tì lệ thuận với A2 W= W +W = mS0 =const W tì lệ thuận với S02 wd mv m S02 sin (t ) 2 CÁC LOẠI DAO ĐỘNG Dao động tắt dần: dao động có biên độ giảm dần theo thời gian - Nguyên nhân: lực ma sát lực cản môi trường - Ma sát lớn, dao động tắt dần nhanh Dao động cưỡng bức: dao động chịu tác dụng ngoại lực cưỡng tuần hồn - Có biên độ khơng đổi có tần số tần số lực cưỡng - Acb không phụ thuộc vào biên độ lực cưỡng mà phụ thuộc vào độ chênh lệch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động Cộng hưởng: tượng Acb tăng đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động ( f cb f ) - Ma sát nhỏ: cộng hưởng thể rõ - Cộng hưởng có lợi hay có hại: tuỳ trường hợp cụ thể Dao động trì: dao động trì cách giữ cho biên độ không đổi, mà không làm thay đổi chu kỳ riêng Người ta dùng thiết bị nhằm cung cấp cho sau chu kỳ phần lượng phần lượng tiêu hao ma sát TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Cho x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) Độ lệch pha dao động (1) dao động (2) 1,2 1 1,2 : x1 sớm pha so với x2 1,2 : x1 trễ pha so với x2 1,2 2k : x1 pha so với x2 1,2 (2k 1) : x1 ngược pha so với x2 1, ( 2k 1) : x1 vuông pha so với x2 2 Dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phương, tần số dao động điều hoà phương, tần số với hai dao động A1 sin 1 A2 sin 2 A A12 A22 A1 A2 cos(2 1 ) tan A1cos1 A2 cos2 Hai dao động pha: Amax A1 A2 Hai dao động ngược pha: Amin A1 A2 Hai dao động vuông pha: A = Sự đổi chiều đổi dấu đại lượng: F đổi chiều qua VTCB ; a đổi chiều qua VTCB v đổi chiều biên ; x đổi dấu qua VTCB So sánh độ lệch pha: v sớm pha x góc /2 a sớm pha v góc /2 a ngược pha so với x A12 + A 22 Nếu độ lệch pha bất kỳ: Amin A Amax |A1 – A2| < A < A1 + A Dao động điều hồ với chuyển động trịn đều: Điểm P dđđh đoạn thẳng ln ln coi hình chiếu điểm M chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng Động năng, năng: * Động năng, biến thiên với chu kỳ nửa chu kỳ dao động điều hoà ( T ' T ; f ' f ; ' 2 ) * Trong chu kỳ dao động có lần động => Khoảng thời gian hai lần liên tiếp động T CHƯƠNG II: SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM SÓNG CƠ HỌC SĨNG ÂM Định nghĩa: Sóng dao động lan truyền mơi trường Sóng khơng truyền chân khơng - Sóng ngang: sóng phần tử mơi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền chất rắn mặt chất lỏng - Sóng dọc: sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng, chất rắn Các đặc trưng sóng: - Biên độ sóng: biên độ dao động phần tử môi trường có sóng truyền qua - Chu kỳ sóng: chu kỳ dao động phần tử môi trường có sóng truyền qua - Tốc độ truyền sóng: tốc độ lan truyền dao động môi trường - Bước sóng: + Là quãng đường mà sóng truyền chu kỳ + Là khoảng cách hai điểm gần phương Định nghĩa: Sóng âm sóng truyền mơi trường rắn, lỏng, khí - Nguồn âm: vật dao động phát âm - Âm nghe được: âm có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz Hạ âm: âm có f 16Hz Siêu âm: âm có f 20.000 Hz Sự truyền âm: âm truyền môi trường rắn, lỏng, khí khơng truyền chân khơng Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào mật độ, nhiệt độ tính đàn hồi mơi trường v>v >v Đặc trưng âm: v f - Những điểm cách số ngun lần bước sóng phương truyền thì dao động pha d k - Những điểm cách số lẻ lần bước sóng phương truyền dao động ngược pha d (2k 1) truyền sóng mà dao động pha v.T SINH LÍ - Độ cao - Độ to - Âm sắc VẬT LÍ - Tần số âm - Mức cường độ âm - Đồ thị dao động âm Nhạc âm: âm có tần số xác định - Tạp âm: âm khơng có tần số xác định - Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian P Cơng thức: I với S = 4R2 ; Đơn vị W/m2 - Năng lượng sóng: lượng dao động phần tử mơi S trường có sóng truyền qua - Mức cường độ âm L: đại lượng để so sánh cường độ âm I Phương trình sóng: với cường độ âm chuẩn I Phương trình dao động O: u0(t) = Acos(t) I I L( B ) lg ; L(dB) 10 lg t x x I0 I0 uM(t) = Acos(t –2 ) hay: uM(t) = Acos 2 T GIAO THOA SÓNG SÓNG DỪNG Hiện tượng giao thoa: tượng hai sóng kết hợp gặp có điểm chúng ln ln tăng cường lẫn nhau; có điểm chúng ln ln triệt tiêu Hai nguồn kết hợp: hai nguồn sóng phải dao động phương, tần số (hay chu kỳ) có hiệu số pha khơng đổi theo thời gian - Hai sóng kết hợp: tạo từ hai nguồn kết hợp (là sóng tần số độ lệch pha không đổi theo thời gian) - Điều kiện giao thoa hai sóng: hai sóng phải sóng kết hợp Phương trình sóng tổng hợp điểm M: 2 t Sự phản xạ sóng vật cản: - Khi phản xạ vật cản cố định, sóng phản xạ ln ln ngược pha với sóng tới điểm phản xạ triệt tiêu lẩn - Khi phản xạ vật cản tự do, sóng phản xạ ln ln pha với sóng tới điểm phản xạ tăng cường lẩn Định nghĩa: Sóng dừng sóng có bụng nút cố định không gian Giải thích: giao thoa sóng tới sóng phản xạ phương truyền sóng Khi có điểm dao động với biên độ cực đại gọi bụng chỗ khơng dao động gọi nút 4.Tính chất: - khoảng cách nút bụng liên tiếp /2 - khoảng cách nút bụng liên tiếp /4 Điều kiện để có sóng dừng dây: - Có hai đầu cố định: lk với k = 1,2,3, uS1 uS2 Acos T (d d1 ) t d d2 cos2 ( ) T 2 (d d1 ) Biên độ: AM A cos Tại M: uM Acos d1 d k - Vị trí cực đại giao thoa: Quỹ tích điểm đường hyperbol có hai tiêu điểm S1 S2 , chúng gọi vân giao thoa cực đại - Vị trí cực tiểu giao thoa: d1 d (k ) k = số bó = số bụng = số nút -1 - Có đầu cố định, đầu tự do: l k (k ) với k= 0,1,2 ,3 Quỹ tích điểm đường hyperbol mà hai tiêu điểm S1 S2 , chúng gọi vân giao thoa cực tiểu - Khoảng cách cực đại (hoặc cực tiểu) liên tiếp đường nối tâm dao động 2 k = số bó (nguyên) = số bụng -1 = số nút -1 Ứng dụng: đo vận tốc truyền sóng v v f f CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - Dòng điện xoay chiều (dòng điện xoay chiều hình sin) dịng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm số sin hay cosin i I 0cos( t + ) i: giá trị tức thời (cường độ tức thời) I : giá trị cực đại (cường độ cực đại) (t ) : pha : pha ban đầu - Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dịng điện khơng đổi, cho qua điện trở R cơng suất tiêu thụ R dịng điện I I0 Tương tự: U U0 ; E E0 - Số máy đo điện xoay chiều giá trị hiệu dụng Đoạn mạch có Điện trở R Biểu thức u i i I cos t I u i U R u R pha so với i L Tụ điện C i I cos t R,L,C nối tiếp i I cos t u = U cos( t - ) u = U cos( t + ) R Z Điện tiêu thụ mạch điện: W Pt RI t Ý nghĩa hệ số công suất (cos ) cos ( 0) : mạch có R R,L,C có cộng hưởng cos ( ) : mạch có L C hai, khơng có R Thông thường: cos 0,85 2 c os Nâng cao phải giảm Z cách mắc thêm tụ điện có điện dung C thích hợp vào mạch cos : U0 ; R Độ lệch pha u i u i U0 Cuộn i I cos t U I ; I L ; Z L L. ZL ZL cảm L u = U cos( t + ) Công suất mạch điện xoay chiều: P UIcos RI với cos I0 u = U cos t CÔNG SUẤT Định luật Ohm I0 U 0C UC ; I ; ZC ZC ZC C. u i sớm pha ui CHỨC NĂNG NGUYÊN TẮC so với i ; u C trể so với i Z ZC tan L R pha I0 U0 ; Z R (Z L ZC )2 Z Đối với tụ điện: + Tụ điện C khơng cho dịng chiều qua + Tụ điện C cho dịng điện xoay chiều “đi qua” Nó có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều, tức có điện trở gọi dung kháng + Khi f tăng tăng ZC giảm dòng điện dễ qua tụ Đối với cuộn cảm: + Cuộn cảm L cho dòng điện chiều dòng điện xoay chiều qua nó, có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều gọi cảm kháng + Khi f tăng tăng ZL tăng dịng điện khó qua tụ CÁC MÁY ĐIỆN: CÁC LOẠI ; uL CẤU TẠO HOẠT ĐỘNG MÁY Máy phát điện xoay chiều pha (có cơng suất lớn) Máy phát điện xoay chiều ba pha HOẠT ĐỘNG Tạo dòng điện xoay chiều (1 pha) Tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần số, biên độ lệch 2 pha Hiện tượng cảm ứng điện từ - Phần cảm (Rotor): nam châm quay, tạo từ trường biến thiên - Phần ứng (Stator): gồm cuộn dây cố định vòng tròn, tạo dòng điện xoay chiều - Phần cảm (Rotor): thường nam châm điện - Phần ứng (Stator): gồm cuộn dây giống nhau, cố định, đặt cách 1200 vòng tròn stator Hiện tượng cảm ứng điện từ Động không đồng ba pha Chuyển động quay rotor sử dụng để làm quay máy khác Hiện tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay Máy biến áp Là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều Hiện tượng cảm ứng điện từ CÁCH MẮC MẠCH BA PHA: - Hình tam giác: dây pha , tải phải đối xứng Rotor quay, tạo từ trường quay, sinh suất điện động xoay chiều cuộn dây cố định Khi nam châm quay, từ thông qua ba cuộn dây ba hàm số hình sin theo thời gian, tần số góc , biên độ lệch 2 pha Kết quả, ba cuộn dây xuất ba suất điện động xoay chiều tần số, biên 2 độ lệch pha Khi cho dòng ba pha chạy vào ba cuộn dây stato từ trường tổng hợp ba cuộn dây tạo O từ trường quay Roto lồng sóc nằm từ trường quay bị quay theo với tốc độ nhỏ tốc độ quay từ trường - Một lõi biến áp - Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây - Hai cuộn dây: sơ cấp thứ cấp có từ thơng biến thiên qua cuộn thứ cấp, làm số vòng dây khác nhau, quấn xuất cuộn thứ cấp suất điện động lõi biến áp xoay chiều, mạch thứ cấp kín có dịng + Cuộn sơ cấp nối với nguồn xoay điện xoay chiều chiều - Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp + Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ thứ cấp có tần số - Phần cảm (Stator): gồm cuộn dây giống đặt lệch 1200 vòng tròn stator - Rotor: có dạng rotor lồng sóc, bố trí đồng trục tâm stator - Hình sao: dây pha dây trung hòa U d 3.U P CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ - SÓNG ĐIỆN TỪ Mạch dao động - Từ trường xốy: Nếu nơi có điện trường biến thiên theo Mạch dao động gồm tụ điện mắc nối tiếp với cuộn cảm thời gian nơi xuất từ trường thành mạch kín Đường sức từ trường khép kín Mạch dao động lý tưởng có điện trở khơng - So sánh dịng điện dẫn với dòng điện dịch: Sự biến thiên điện tích q tụ cường độ I cuộn cảm Giống nhau: Cả hai sinh xung quanh từ trường Điện tích tụ điện mạch LC biến thiên điều hoà với biểu thức: q q0cos( t + ) Khác nhau: Dịng điện dẫn dịng chuyển dời có hướng hạt mang điện Cường độ dđ mạch: i q ' q0 sin(t ) I 0cos( t + + ) tích; dòng điện dịch điện trường biến thiên, khơng có hạt Với I q0 Dòng điện i mạch LC biến thiên điều hồ mang điện tích chuyển động - Điện từ trường: Điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ tần số sớm pha so với điện tích q tụ trường, từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy Hai Dao động điện từ: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian cường trường biến thiên liên hệ mật thiết với hai thành phần độ điện trường cảm ứng từ mạch dao động gọi dao động điện trường thống nhất, gọi điện từ trường Sóng điện từ từ tự mạch - Định nghĩa: Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không 1 f Chu kỳ: T 2 LC ; Tần số : ; Tần số góc: gian 2 LC LC - Đặc điểm sóng điện từ: Năng lượng điện từ: tổng lượng điện trường tụ điện Truyền môi trường vật chất kể chân không lượng từ trường cuộn cảm mạch dao động Vận tốc truyền chân không vận tốc ánh sáng qo2 1 2 c 3.108 m / s W Wd Wt CU q 0U LI const 2C 2 Sóng điện từ lan truyền chất điện môi có tốc độ nhỏ chân không phụ 1q + Năng lượng điện trường: Wd Cu qu thuộc vào số điện môi 2 C Là sóng ngang.Tại điểm phương truyền sóng vectơ + Năng lượng từ trường: Wt Li tạo thành tam diện thuận Trong sóng điện từ dao động điện trường từ trường Điện từ trường: pha (đồng pha) với - Điện trường xốy: Điện trường có đường sức đường cong Khi gặp mặt phân cách hai môi trường sóng điện từ khép kín gọi điện trường xoáy bị phản xạ, khúc xạ ánh sáng Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trường xoáy Sóng điện từ mang theo lượng Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km gọi sóng vơ tuyến, dùng thông tin liên lạc vô tuyến - Bước sóng điện từ c Trong chân khơng: c.T 2 c LC ; c 3.108 m / s f Trong môi trường vật chất có chiết suất n v c n v.T ; n f n v v = vận tốc ánh sáng môi trường chiết suất n Các loại sóng vơ tuyến – vai trị tần điện li - Phân loại Loại sóng Tần số Bước sóng Sóng dài cực dài 0,1 – MHz 100 km – km Sóng trung -10 MHz 1.000 m – 100 m Sóng ngắn 10 – 100 MHz 100 m – 10 m Sóng cực ngắn 100 – 1000 MHz 10m – cm - Vai trò tần điện li việc phát thu sóng vơ tuyến Tầng điện li tầng khí độ cao từ 80 km đến 800 km có chứa nhiều hạt tích điện electron, ion dương ion âm Sóng dài sóng cực dài: lượng thấp, khơng truyền xa được, dùng để thơng tin liên lạc mặt đất Nó bị nước hấp thụ nên dùng để thơng tin nước Sóng trung: ban ngày sóng trung bị tầng điện li hấp thu mạnh khơng truyền xa được; Ban đêm, bị tầng điện li phản xạ mạnh truyền xa Được dùng để thông tin liên lạc đêm Sóng ngắn: Chúng có lượng cao; Bị tầng điện li mặt đất phản xạ mạnh Vì vậy, từ đài phát sóng ngắn mặt đất, sóng truyền tới nơi mặt đất Được dùng để thông tin liên lạc mặt đất Sóng cực ngắn: Chúng có lượng lớn, không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thu, mà cho truyền qua Được dùng để thông tin liên lạc vũ trụ - Nguyên tắc chung thông tin liên lạc sóng vơ tuyến Dùng sóng vơ tuyến có bước sóng ngắn để tải thơng tin Đó sóng điện từ cao tần gọi sóng mang Phải biến điệu sóng mang: tức trộn sóng âm tần với sóng mang Ở nơi thu phải tách sóng âm tần khỏi sóng mang mạch tách sóng Tín hiệu âm tần thu phải khuếch đại mạch khuếch đại, trước đưa loa Sóng mang: sóng cao tần dùng để truyền tải thơng tin có tần số âm không gian - Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản Micrô Biến điệu biên độ Khuếch đại cao tần Ăngten phát Máy phát cao tần - Sơ đồ khối máy thu vô tuyến đơn giản Ăngten thu Khuếch đại cao tần Mạch tách sóng Khuếch đại âm tần Loa CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG Hiện tượng tán sắc ánh sáng a) Hiện tượng tán sắc ánh sáng - tượng ánh sáng trắng qua lăng kính, vừa bị lệch phía đáy, vừa bị tách thành dải sáng nhiều màu gọi quang phổ ánh sáng trắng , màu đỏ bị lệch nhất, màu tím bị lệch nhiều - Sự tán sắc ánh sáng phân tách chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc b) Ánh sáng đơn sắc: ánh sáng có màu định không bị tán sắc truyền qua lăng kính - Mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng chân khơng xác định - Khi ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường sang mơi trường khác tần số f khơng đổi bước sóng thay đổi c + Trong chân khơng: 0 ; Trong môi trường: f n c) Ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn điện dây tóc, đèn măng sơng, ánh sáng nến…): hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím 0,38 m 0, 76 m d) Nguyên nhân tán sắc ánh sáng: Sự phụ thuộc chiết suất môi trường vào màu sắc ánh sáng (chiết suất tăng dần từ màu đỏ đến màu tím) Hiện tượng nhiểu xạ ánh sáng: tượng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản Hiện tượng giao thoa ánh sáng: a) Giao thoa ánh sáng: chồng chất sóng ánh sáng kết hợp, tạo vùng giao thoa vạch sáng vạch tối xen kẻ nhau, song song với khe F - Khi thực giao thoa với ánh sáng đơn sắc: ta thấy vân sáng, vân tối ánh sáng - Khi thực giao thoa với ánh sáng trắng: ta thấy vạch màu trắng, bên có dãi màu cầu vồng (tím trong, đỏ ngoài) b) Điều kiện xảy tượng giao thoa: chùm sáng giao thoa chùm sáng kết hợp (có tần số có hiệu số pha khơng đổi theo thời gian) c) Kết luận: chứng thực nghiệm khẳng định ánh sáng có tính chất sóng a.x d) Công thức: - Hiệu đường đi: d d1 D D k i - Vị trí vân sáng: (d d1 k ) xk k a D (k ).i - Vị trí vân tối: d d1 (k ) xk (k ) a Với (k = thứ – 1) D - Khoảng vân: i khoảng cách vân sáng vân tối liên a tiếp i - Khoảng cách vân sáng vân tối liên tiếp D i.a e) Ứng dụng: đo ánh sáng i a D Máy quang phổ lăng kính: a) Máy quang phổ: dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc b) Cấu tạo: - Ống chuẩn trực: phận tạo chùm sáng song song (gồm khe hẹp nằm tiêu diện vật TKHT) - Hệ tán sắc: có tác dụng phân tích chùm tia song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song song (gồm vài lăng kính) - Buồng ảnh: phận thu quang phổ (gồm TKHT kính ảnh đặt tiêu diện ảnh thấu kính đó) c) Ví dụ: Qua máy quang phổ: - Chùm ánh sáng trắng: cho ảnh dải cầu vồng - Chùm ánh sáng đèn Hidrô phát ra: cho ảnh bốn vạch gồm đỏ, lam, chàm, tím 5 Các loại quang phổ Định nghĩa Nguồn phát, cách tạo, Điều kiện phát sinh Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ gồm dải có màu từ đỏ đến tím, Quang phổ vạch hệ thống vạch nối liền cách liên tục sáng riêng lẻ, ngăn cách khoảng tối Do chất rắn, lỏng khí có áp suất Do chất khí (hay hơi) có áp suất thấp phát lớn phát bị nung nóng bị kích thích - Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vật phát sáng, mà không phụ thuộc thành phần cấu Đặc điểm, tính tạo vật chất - Nhiệt độ cao, phát sáng mạnh vùng có bước sóng ngắn Đo nhiệt độ vật phát sáng, vật Ứng dụng xa mặt trời, Các xạ khơng nhìn thấy Tia hồng ngoại Là sóng điện từ có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ (lớn 0,76 m đến khoảng vài Định nghĩa mm.) Nguồn phát, - Mọi vật có t 00 K phát tia hồng ngoại cách tạo, điều - Mọi vật có t t môi trường xung quanh kiện phát sinh mặt trời, thể người, đèn điện, lò than… phát tia hồng ngoại - Tác dụng nhiệt - Có khả gây số phản ứng hóa học - Có thể biến điệu sóng điện từ cao tần Tính chất Ứng dụng - Sấy khơ, sưởi ấm - Quay phim chụp ảnh hồng ngoại - Dùng thiết bị điều khiển từ xa, ống nhòm hồng ngoại Quang phổ hấp thụ Là vạch (hay đám vạch) tối quang phổ liên tục Nhiệt độ đám khí (hay hơi) hấp thụ phải thấp nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục Các nguyên tố khác cho quang phổ vạch Quang phổ hấp thụ đặc trưng cho khác số lượng vạch, vị trí độ nguyên tố hóa học sáng tỉ đối vạch Do đó, nguyên tố Hiện tượng vạch phát sáng phát xạ hố học có quang phổ vạch đặc trưng trở thành vạch tối quang phổ hấp nguyên tố thụ gọi đảo vạch quang phổ Xác định thành phần (định tính định lượng) ngun tố có mẫu vật Tia tử ngoại Là sóng điện từ có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng tín (ngắn 0,38 m đến vài nm.) - Mọi vật có t 20000 C phát tia tử ngoại - Ví dụ: đèn thuỷ ngân, hồ quang điện, mặt trời 60000K - Tác dụng lên phim ảnh - Kích thích phát quang nhiều chất - Kích thích nhiều phản ứng hóa học - Làm ion hóa chất khí, gây tượng quang điện - Có tác dụng sinh học - Bị hấp thu mạnh nước, thuỷ tinh… - Khử trùng nước, thực phẩm dụng cụ y tế - Chữa bệnh cịi xương - Để tìm vết nứt bề mặt vật kim loại Tia X ( tia Rơnghen) Là sóng điện từ có 1011 m 10 8 m - Dùng ống Rơnghen, ống Cu lit giơ - Khi chùm electron nhanh ( có lượng lớn) đập vào vật rắn ( có nguyên tử lượng lớn, khó nóng chảy) vật phát tia X - Khả đâm xuyên - Tác dụng làm đen kính ảnh - Làm phát quang số chất - Làm ion hóa khơng khí - Tác dụng sinh lí hủy diệt tế bào - Y học: Chiếu điện, chụp điện để chẩn đoán chữa số bệnh (ung thư nông…) - Công nghiệp: kiểm tra khuyết tật sản phẩm đúc - Quân sự, an ninh: kiểm tra hành lý sân bay CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Định nghĩa tượng quang điện: Là tượng chiếu ánh sáng thích hợp vào mặt kim loại êlectron mặt kim loại bị bật khỏi bề mặt kim loại Các định luật quang điện: a Định luật I: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hay giới hạn quang điện 0 kim loại gây tượng quang điện b Định luật II: Đối với ánh sáng thích hợp ( 0), cường độ dịng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích c Định luật III: Động ban đầu cực đại electron quang điện khơng phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích, mà phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf; f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra, h số Lượng tử lượng: Lượng tử lượng ký hiệu: hf với h 6, 625.1034 J s số Plăng Thuyết lượng tử ánh sáng: - Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôton - Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, phơton giống nhau, phôton mang lượng hf - Phôton bay với vận tốc c 3.108 m / s dọc theo tia sáng - Mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ ánh sáng chúng hấp thụ hay phát phôton Photon tồn trạng thái chuyển động, khơng có photon đứng yên Giải thích định luật giới hạn quang điện: - Công thức Anhxtanh: hf A mv0 max - Giải thích: + Hiện tượng quang điện xảy có hấp thụ phơtơn ánh sáng kích thích electron kim loại + Như muốn có tượng quang điện lượng phơton kích thích phải lớn cơng A êlectron c hc hf h A A hc 0 ; 0 : gọi giới hạn quang điện kim loại làm catốt + Đặt A Vậy để có tượng quang điện ta phải có: 0 Lưỡng tính sóng – Hạt ánh sáng - Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Tính chất sóng thể rõ rệt qua bước sóng tính chất hạt thể rõ rệt qua lượng phơton - Bước sóng lớn, tính chất sóng rõ ngược lại lượng phơton lớn, tính chất hạt trội Hiện tượng quang điện - Chất quang dẫn: chất dẫn điện không bị chiếu sáng trở thành chất dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp Ví dụ: số chất bán dẫn như: Ge, Si, PbS, … - Hiện tượng quang điện trong: tượng ánh sáng giải phóng electron liên kết chúng trở thành electron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện - Quang điện trở: Là điện trở làm chất quang dẫn Cấu tạo gồm sợi dây chất quang dẫn gắn đế cách điện Điện trở quang điện trở thay đổi từ M chưa chiếu sáng xuống vài chục chiếu sáng - Pin quang điện: nguồn điện quang biến đổi trực tiếp thành điện Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện bên trong, xảy chất bán dẫn 9 Hiện tượng quang – phát quang - Định nghĩa: Hiện tượng quang-phát quang tượng chất phát quang có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác Chất có khả phát quang chất phát quang Thí dụ chiếu ánh sáng tử ngoại vào dung dịch fluorexêin ánh sáng phát quang có màu lục - Huỳnh quang lân quang: có hai loại phát quang huỳnh quang lân quang Sự huỳnh quang phát quang chất lỏng khí, ánh sáng huỳnh quang tắt nhanh sau tắt ánh sáng kích thích Sự lân quang phát quang chất rắn, gọi chất lân quang, ánh sáng lân quang cịn kéo dài khoảng thời gian sau tắt ánh sáng kích thích 10 Đặc điểm ánh sáng huỳnh quang: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng ánh sáng kích thích hq > kt 11 Các tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử a Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng nguyên tử không xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân quĩ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quĩ đạo dừng Ở nguyên tử hidrô, ứng với quĩ đạo n, có bán kính tương ứng rn : rn n r0 Với ro = 5,3.10-11m: gọi bán kính Bo b Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức lượng E n cao sang trạng thái dừng có mức lượng E m thấp (Em