Lý thuyết vật lý 12 Chương I : DAO ĐỘNG CƠ HỌC Bài DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO Dao động : chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn : dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian  Chu kỳ T : thời gian ngắn mà trạng thái dao động vật lặp lại cũ, đơn vị s  Tần số f : số lần dao động đơn vị thời gian, đơn vị Hz f = T Con lắc lò xo - dao động điều hòa : ♦ Cấu tạo : lắc lò xo gồm bi có khối lượng m gắn vào lò xo khối lượng không đáng kể ♦ Phương trình dao động : - Lực hồi phục : Fdh = −kx - Phương trình dao động : : x’’ = – ω2 x Với : ω2 = k m - Nghiệm PT : x = A.sin( ω.t + ϕ ) Với : A > ω > Định nghóa dao động điều hòa : Dao động mô tả định luật dạng sin ( cosin ) theo thời gian, A, ω, ϕ số Chu kỳ dao động điều hoà : T = 2π m k Bài KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Chuyển động tròn dao động điều hoà : Một dao động điều hòa coi hình chiếu chuyển động tròn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo Pha tần số góc dao động điều hòa : • Pha dao động pha ban đầu góc thật, mà lượng trung gian cho phép ta xác định trạng thái dao động Dao động tự : • Biên độ pha ban đầu phụ thuộc cách kích thích dao động cách chọn hệ tọa độ gốc thời gian • Dao động mà chu kỳ phụ thuộc vào đặc tính hệ không phụ thuộc vào yếu tố bên gọi dao động tự Nó thực dao động theo chu kỳ riêng Vận tốc gia tốc dao động điều hòa : v = Aω cos(ωt + ϕ) a = − Aω2 sin(ωt + ϕ) Trang Lý thuyết vật lý 12  Liên hệ a, v x : x2 + v2 = A2 ω , a = −ω x Con lắc đơn : ♦ Cấu tạo : Con lắc đơn gồm sợi dây không dãn, có khối lượng không đáng kể, treo vật nặng có kích thước nhỏ so với chiều dài dây treo ♦ Phương trình dao động : F = −mg sin α ≈ −m - Lực tác dụng vào vật : Với : ω = s’’ = –ω2.s g s l g l Phương trình dao động : s = So sin(ωt + ϕ ) hoaëc α = α sin(ωt + ϕ )  ĐK để lắc lò xo dao động điều hoà α < 100 l Chu kỳ dao động : T = 2π g Bài NĂNG LƯNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Sự chuyển hoá lượng DĐĐH Xét hệ lắc lò xo : • Ở vị trí biên : Et Max; = • Ở VTCB : Et = ; Max * Trong trình dao động xãy tượng động tăng giãm ngược lại Sự bảo toàn lượng DĐĐH : • Động : = • Thế naêng : Et = 1 m v2 = m.ω2.A2.cos2(ωt + ϕ ) 2 1 k.x2 = k.A2.sin2(ωt + ϕ ) 2 Cơ : E = Et + Eñ = m.ω2.A2 = const * Trong suốt trình dao động, không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Bài & SỰ TỔNG HP DAO ĐỘNG Sự lệch pha dao động : Xét dao động điều hòa có phương trình dao động : x1 =A1 sin(ωt + ϕ1 ) vaø x2 =A2 sin(ωt + ϕ2 ) Nhận xét : • ∆ϕ = ϕ1 - ϕ2 = 2kπ : dao động pha • ∆ϕ = ϕ1 - ϕ2 = (2k + 1)π : dao động ngược pha Sự tổng hợp dao động : Trang Lý thuyết vật lý 12 Tổng hợp dđđh phương, tần số dđđh phương, tần số với dđ thành phần có biểu thức : x = x1 + x2 = A.sin(ωt + ϕ ) • Tính biên ñoä A : A = A1 + A + 2A1 A cos ∆ϕ • Tính ϕ : tgϕ = A cos ϕ + A cos ϕ 1 2 A sin ϕ + A sin ϕ Nhận xét : Biên độ dđ tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ϕ dđ thành phần : • ∆ϕ =2kπ ⇒ A = A1 + A2 : Biên độ TH cực đại • ∆ϕ =(2k+1)π ⇒ A =  A1 – A2 : Biên độ TH cực tiểu • ∆ϕ bất kyø :  A1 – A2 < A < A1 + A2 Bài & DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC Dao động tắt dần Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Nguyên nhân làm dao động tắt dần lực cản môi trường Dao động cưỡng : - Định nghóa : Dao động hệ tác dụng ngoại lực tuần hoàn gọi dao động cưỡng - Đặc điểm : Lúc đầu dao động vật phức tạp Khi ổn định, hệ dao động tần số ngoại lực Biên độ dao động phụ thuộc mối quan hệ tần số ngoại lực tần số riêng hệ Sự cộng hưởng : Hiện tượng biên độ cuả dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động gọi cộng hưởng Sự tự dao động : • Sự tự dao động trì mà không cần tác dụng ngoại lực tuần hoàn lên hệ gọi tự dao động • Trong tự dao động tần số dao động tần số riêng nó, biên độ dao động giống dao động tự CHƯƠNG II SÓNG CƠ HỌC ÂM HỌC Bài SÓNG CƠ HỌC Sóng học thiên nhiên : ♦ Định nghóa : Sóng học dao động đàn hồi lan truyền môi trường vật chất không gian theo thời gian ♦ Sóng ngang : Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng ♦ Sóng dọc : Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sự truyền pha dao động, Bước sóng :  Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng gần dao động pha với gọi bước sóng Trang Lý thuyết vật lý 12  Những điểm cách số nguyên bước sóng phương truyền dao động pha với  Những điểm cách số lẻ bước sóng phương truyền dao động ngược pha với Chu kì, tần số vận tốc sóng : ♦ Chu kỳ : Chu kỳ dao động phần tử vật chất mà sóng học truyền qua với chu kỳ dao động nguồn Đó chu kỳ sóng ♦ Vận tốc truyền sóng : Vận tốc truyền pha dao động gọi vận tốc sóng ♦ Bước sóng : Quãng đường mà sóng truyền chu kỳ sóng gọi bước sóng λ λ = v T = v f Biên độ lượng sóng : • Quá trình truyền sóng trình truyền lượng Truyền cáng xa lượng giảm, biên độ giảm theo Bài & 10 SÓNG ÂM Sóng âm cảm giác âm : ♦ Định nghóa : Sóng học có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz Gây cảm giác âm ♦ Sóng siêu âm : Sóng học có tần số > 20.000 Hz ♦ Sóng hạ âm : Sóng học có tần số < 16 Hz Sự truyền âm – Vận tốc âm : - Sóng âm sóng dọc nên truyền môi trường rắn, lỏng khí - Vận tốc âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, nhiệt độ mật độ môi trường - Vận tốc âm chất lỏng nhỏ vận tốc truyền âm chất rắn lớn vận tốc truyền âm chất khí Độ cao âm : + Nhạc âm : Âm có tần số xác định, gây cảm giác êm ái, dễ chịu + Tạp âm : Âm tần số định  Âm có tần số lớn gọi âm cao ( thanh), âm có tần số nhỏ gọi âm thấp ( trầm)  Độ cao âm đặc tính sinh lí âm, dựa vào đặc tính vật lí âm tần số Âm sắc : đặc tính sinh lí âm, hình thành sở đặc tính vật lí âm tần số biên độ Năng lượng âm : • Cường độ âm I : lượng lượng sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền Đơn vị W/m2 • Trong thực tế, người ta dùng mức cường độ âm L để đo cảm giác sinh lý tai người Ta có L = lg I I0 ( Bell ) Trang Lý thuyết vật lý 12 Thường, người ta dùng dB ( đề xi bel ) với : • L = 10.lg I I0 Người ta chọn I0 tần số f = 1000Hz để làm cường độ âm chuẩn (I0 ~10–12 W/m2 ) 6.Độ to âm : • Ngưỡng nghe : Cường độ âm nhỏ gây cảm giác âm • Ngưỡng đau : Cường độ âm lớn gây cảm giác âm bình thường • Miền nghe : Nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau Nguồn âm – Hộp cộng hưởng : Mỗi loại đàn có bầu đàn có hình dạng định, đóng vai trò hộp cộng hưởng, tức vật rỗng có khả cộng hưởng nhiều tần số khác tăng cường âm có tần số Tùy theo hình dạng chất liệu bầu đàn, loại đàn có khả tăng cường số họa âm tạo âm sắc đặc trưng cho loại đàn Bài 11 GIAO THOA SÓNG : Hiện tượng giao thoa :  Giao thoa tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp không gian, có chỗ cố định mà biên độ sóng tăng lên bị giảm bớt • Hai nguồn dao động tần số , có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi nguồn kết hợp Sóng mà chúng tạo thành gọi sóng kết hợp Lí thuyết giao thoa : • Một điểm M cách nguồn đoạn d có phương trình : uM = asin(ωt – 2π d) λ Xét điểm M cách nguồn A, B đoạn d1 , d2 Nếu A B có dao động truyền tới : uA= a.sin(2πft – 2π λ d1 ) uB= a.sin(2πft – 2π λ d2 ) Độ lệch pha : ∆ϕ = ϕ1 – ϕ2= 2π λ d1 – d2 Nhận xét : • d = kλ ⇒ ∆ϕ = 2kπ : M dao động cực đại • d = ( 2k +1 ) ⇒ ∆ϕ = ( 2k + )π : M đứng yên λ Sóng dừng : ♦ Định nghóa : Sóng có nút bụng cố định không gian  Các điểm bụng điểm nút cách số nguyên lần ♦ Giải thích : - Điểm bụng : Tại sóng tới sóng phản xạ pha Trang λ Lý thuyết vật lý 12 - Điểm nút : Tại sóng tới sóng phản xạ ngược pha ♦ Xác định vận tốc truyền sóng : V = λf CHƯƠNG III : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12 HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Hiệu điện dao động điều hòa : • Quay khung dây kim loại có diện tích S có N vòng dây, quanh trục đối xứng từ trường B với vận tốc góc ω không đổi Từ thông qua khung : Φ =NBS cosωt =Φ0 cosωt với : Φ0 = NBS Suất điện động cảm ứng : e =Φ‘ = ω.Φ0 sinωt =E0.sinωt với E0 = ω.Φ0 =ω.NBS Vậy, khung dây xuất suất điện động biến thiên điều hòa Dòng điện xoay chiều : HĐT xoay chiều : u = U0 sinωt Dòng điện xoay chiều : i = I0sin(ωt + ϕ )  Dòng điện mô tả định luật dạng sin – Biến thiên điều hoà theo t Cường độ hiệu dụng : • Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi chúng qua điện trở, thời gian chúng tỏa nhiệt lượng I= • I0 U= U0 E= E0 Khi dùng ampe kế, vôn kế đo dòng điện xoay chiều ta đo giá trị hiệu dụng Bài 13 & 14 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRO ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN Mạch có điện trở : Dòng điện qua mạch : i = I0 sinωt => u = U0 sinωt • • với I0 = U0 R Mạch có R hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa pha với dòng điện  Giản đồ vectơ : o Đoạn mạch có tụ điện : UR * Dung kháng ZC : ZC = Cω C : Điện dung tụ ( F ) 1µF = 10-6 F + Tụ điện không cho dòng điện không đổi qua + Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều ( gọi dung kháng ) * Quan hệ u i : Trang  I Lý thuyết vật lý 12 π Dòng điện qua mạch : i = I0 sinωt => uC = U0C sin(ωt - ) với u0C = I0ZC * Kết luận : • Mạch có tụ điện với điện dung C, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều π O hòa trễ pha dòng điện góc •  I Giản đồ vectơ quay : Mạch có cuộn dây :  UC * Cảm kháng ZL : ZL = L.ω L : Độ tự cảm cuộn dây ( H ) ω : Tần số dòng điện + Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều (Gọi cảm kháng ) Quan hệ u i : • Dòng điện xoay chiều qua maïch i = I0 sinωt => uL =U0L sin(ωt + π ) với U0L = I0 ZL * Kết luận : • Mạch có cuộn dây có độ tự cảm L, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa nhanh pha dòng điện góc Giản đồ vectơ quay π v UL Bài 15 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH Dòng điện hiệu điện theá : i = I0 sin ωt ⇒ u = U sin(ωt + ϕ) u = U sin ωt ⇒ i = I sin(ωt − ϕ) với U0 = I0 Z Tính tổng trở Z : Z = R2 + ( ZL − Z C ) Tính góc lệch pha ϕ : tgϕ = ZL − Z C R NHẬN XÉT : • Khi ZL > ZC : Mạch có tính cảm kháng, u nhanh pha i góc ϕ • Khi ZL < ZC : Mạch có tính dung kháng, u chậm pha i góc ϕ • Khi ZL = ZC : Mạch cộng hưởng, u pha với i Hiện tượng cộng hưởng đoạn mạch RLC : 1 Khi Lω = ω = Cω LC U - Dòng điện qua mạch có giá trị cực đại I = R Trang v I Lý thuyết vật lý 12 - Hiệu điện pha với cường độ dòng điện Bài 16 CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt hiệu điện xoay chiều đầu đoạn mạch Dùng ampe kế, vôn kế Oát kế để đo U,I P tiêu thụ mạch Thực nghiệm cho thấy : P = U.I.cosϕ với cosϕ = R Z Ý nghóa hệ số công suất : • cosϕ =1 ⇒ ϕ =0 : Mạch có R mạch cộng hưởng : P=U.I π cosϕ =0 ⇒ ϕ =± : Mạch có L C L,C nối tiếp : P = • 0< cosϕ N’ U > U’ : Máy hạ + Nếu N < N’ U < U’ : Máy tăng Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp sơ cấp tỉ số vòng dây hai cuộn dây U' N' I = = U N I' Dùng máy biến làm hiệu điện tăng lần cường độ dòng điện giảm nhiêu lần ngược lại Sự truyền tải điện : R Công suất hao phí ∆P biến thành nhiệt : ∆P = R.I2 = P2 U Như vậy, tăng U lên n lần ∆P giảm n2 lần Để giảm hao phí ∆P, người ta dùng máy biến tăng U trước truyền Bài 22 CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ : • Dùng diod mắc theo sơ đồ sau : + Giả sử nửa chu kỳ đầu VA > VB : Dòng điện từ A → diod Đ2 → C →điện trở R →D → diod Đ4 B + Nửa chu kỳ sau VA < VB : Dòng điện từ B → diod Đ3→ C →điện trở R→ D→ diod Đ1 → A Nguyên tắc hoạt động máy phát điện chiều : A D D1 D2 C • Nguyên tắc hoạt động : dựa tượng cảm ứng điện từ • Cấu tạo máy phát điện chiều tương tự máy phát điện xoay chiều pha • Đối với máy phát điện chiều, người ta dùng hệ thống bán khuyên có chổi quét tì vào để lấy điện • Để dòng điện đỡ nhấp nháy, người ta bố trí nhiều cuộn dây đặt lệch nối tiếp B D4 CHƯƠNG IV : SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 23 MẠCH DAO ĐỘNG – DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Sự biến thiên điện tích mạch dao động : Phương trình dao động điện tích mạch dao động : q” = – ω2q Nghiệm phương trình : q = Q0 sin(ωt + ϕ ) Trang 10 Với ω2 = LC D3 Lý thuyết vật lý 12 Khi góc lệch D có giá trị cực tiểu Dmin góc ló góc tới i2 = i1 Lúc đó, tia ló đối xứng với tia tới qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang Ta có : A = 2.r Dmin = 2.i -A sin Dmin + A A n.sin = 2 Bài 36 THẤU KÍNH MỎNG Định nghóa : Thấu kính khối chất suốt giới hạn hai mặt cong, thường hai mặt cầu Một hai mặt mặt phẳng Phân loại : • Chùm tia tới qua TK ( lồi ) bị lệch phía trục so với tia tới TKHT • Chùm tia tới qua TK ( lỏm ) bị lệch xa trục so với tia tới TKPK Độ tụ thấu kính : Là đại lượng đo nghịch đảo tiêu cự thấu kính, đơn vị điốp D= f Quy ước : D > ( f > ) : TKHT D < ( f < ) : TKPK Công thức tính độ tụ thấu kính moûng : D= 1 = (n −1)( + ) f R1 R Quy ước : R > : Mặt cầu lồi R < : Mặt cầu lỏm R = ∞ : Mặt phẳng * Công thức vị trí : 1 = + f d d' Quy ướùc : d > : vật thật d' > : ảnh thật d < : vật ảo d' < : ảnh ảo f > : TKHT f < : TKPK * Độ phóng đại ảnh : k = A' B' = −d' AB d Nếu k > ảnh chiều với vật Nếu k < ảnh ngược chiều với vật f ( k −1) f ; d ' = (1 − k ) f  Heä quaû : k = − d − f ; d = k CHƯƠNG VI MẮT - DỤNG CỤ QUANG HỌC Bài 38 MÁY ẢNH VÀ MẮT Máy ảnh : Trang 16 Lý thuyết vật lý 12  Định nghóa : Máy ảnh dụng cụ dùng để thu ảnh thật nhỏ vật lên phim  Cấu tạo : • Buồng tối : hộp kín, sơn đen Giữa vật kính phim có chắn với lỗ tròn có đường kính thay đổi Cửa sập để ngăn ánh sáng không thường xuyên chiếu vào phim • Vật kính TKHT có tác dụng tạo ảnh thật nhỏ vật lên phim • Có thể thay đổi khoảng cách từ vật kính đến phim Mắt : o Về phương diện quang học giống máy ảnh • Thuỷ tinh thể : Độ cong mặt thuỷ tinh thể thay đổi nhờ co giản • Võng mạc đóng vai trò phim ảnh • Màng mống mắt có lồ tròn nhỏ gọi ngươi, đường kính thay đổi tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu vào mắt Khoảng cách từ quang tâm thuỷ tinh thể đến võng mạc không đổi d' = OV ≈ 2,2cm  Sự điều tiết mắt : • Sự điều tiết mắt thay đổi độ cong thủy tinh thể để làm cho ảnh vật cần quan sát rõ nét võng mạc • Vị trí vật xa mà mắt nhìn rõ gọi điểm cực viễn ( C v ) Đối với mắt tật, điểm cực viễn vô cực Khi quan sát vật cực viễn, mắt không điều tiết nên đỡ mỏi • Mắt tật mắt, không điều tiết, có tiêu điểm nằm võng mạc • Vị trí vật gần mà mắt nhìn rõ gọi điểm cực cận ( Cc ) Khi quan sát vật cực cận, mắt điều tiết mạnh  Năng suất phân ly mắt : • Góc trông vật AB góc tạo tia sáng từ điểm A,B vật qua quang tâm O mắt tgα = • AB l Năng suất phân ly mắt góc trông nhỏ α điểm A B mà mắt phân biệt điểm Bài 39 CÁC TẬT CỦA MẮT VÀ CÁCH SỬA Mắt cận thị : • Mắt cận thị mắt không điều tiết, tiêu điểm mắt nằm trước võng mạc • Điểm cực viễn CV mắt nằm cách mắt khoảng không lớn ( khoảng m trở lại ) Mắt cận thị không nhìn rõ vật xa • Điểm cực cận CC mắt gần mắt • Mắt cận thị phải đeo thấu kính phân kỳ : fK = – OCV Mắt viễn thị : • Mắt viễn thị mắt không điều tiết, tiêu điểm mắt nằm sau võng mạc • Mắt viễn thị nhìn vật vô cực phải điều tiết • Điểm cực cận CC mắt xa so với mắt bình thường Trang 17 Lý thuyết vật lý 12 • Mắt viễn thị phải đeo thấu kính hội tụ Bài 40 KÍNH LÚP Định nghóa : Kính lúp dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt việc quan sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trông cách tạo ảnh ảo lớn vật nằm giới hạn nhìn rõ mắt Kính lúp đơn giản TKHT có tiêu cự ngắn khoảng vài cm Cách ngắm chừng : • Ngắm chừng cực cận : Đặt vật từ tiêu điểm vật đến quang tâm kính để có ảnh ảo Điều chỉnh vật kính để ảnh ảo lên điểm cực cận mắt • Ngắm chừng vô cực : Điều chỉnh để ảnh ảo vô cực Độ bội giác :  Định nghóa : Độ bội giác G dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt tỉ số góc trông ảnh vật qua dụng cụ ( α ) với góc trông trực tiếp vật vật đặt điểm cực cận mắt ( α0 ) α tgα G= ≈ α tgα với tgα0 = AB D ; D khoảng nhìn rõ ngắn mắt ( D = OCC )  Độ bội giác kính lúp : G=k D d' +l • Nếu ngắm chừng điểm cực cận d' + l = D G = K • Nếu ngắm chừng vô cực tgα = • Cách ngắm chừng vô cực giúp cho mắt điều tiết mà làm cho độ bội giác kính không phụ thuộc vị trí đặt mắt • Trên kính lúp ghi X2.5 G∞ = 2.5 AB f vaø G∞ = D 25 = f f Bài 41 KÍNH HIỂN VI VÀ KÍNH THIÊN VĂN Kính hiển vi :  Định nghóa : Kính hiển vi dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh vật nhỏ, với độ bội giác lớn nhiều so với độ bội giác kính lúp  Cấu tạo : • Vật kính L1 : TKHT có tiêu cự f1 ngắn ( vài mm) • Thị kính L2 : TKHT có tiêu cự f2 ngắn ( vài cm) • Khoảng cách chúng không thay đổi  Cách ngắm chừng : + Đặt vật AB khoảng tiêu cự, gần tiêu điểm Trang 18 Lý thuyết vật lý 12 + Thay đổi khoảng cách từ vật kính đến vật để có ảnh cuối nằm giới hạn nhìn rõ mắt  Độ bội giác kính hiển vi : Xét trường hợp ngắm chừng vô cực, ta có : δD G∞ = thường D= 25cm f1f Với δ =F1F2 : Độ dài quang học kính hiển vi ; khoảng cách từ tiêu điểm ảnh vật kính đến tiêu điểm vật thị kính Kính thiên văn :  Định nghóa : Kính thiên văn dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trôg ảnh vật xa  Cấu tạo : • Vật kính : TKHT có tiêu cự dài ( vài m) • Thị kính : TKHT có tiêu cự ngắn ( Vài cm) • Khoảng cách vật kính thị kính thay đổi  Cách ngắm chừng :  Thay đổi khoảng cách từ vật kính đến thị kính cho ảnh cuối nằm giới hạn nhìn rõ mắt f1  Độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực : G ∞ = f CHƯƠNG VII : TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG Bài 42 HIỆN TƯNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1.Thí nghiệm tán sắc ánh sáng : ( thí nghiệm NEWTON ) : • Dùng dải ánh sáng trắng hẹp chiếu qua lăng kính, ta dải màu cầu vồng từ đỏ đến tím, tia đỏ lệch tia tím lệch nhiều • Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác gọi tượng tán sắc ánh sáng • Quang phổ ánh sáng trắng, có màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc : • nh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính • Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu định gọi màu đơn sắc Tổng hợp ánh sáng trắng : nh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu biến thiên từ đỏ đến tím Sự phụ thuộc chiết suất môi trường suốt vào màu sắc ánh sáng : Chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đơn sắc khác khác Chiết suất ánh sáng đỏ nhỏ ánh sáng tím lớn Bài 43 HIỆN TƯNG GIAO THOA ÁNH SÁNG Trang 19 Lý thuyết vật lý 12 ♦ Thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng : Quan sát : Ta thấy có vùng sáng hẹp có vạch sáng màu vạch tối xen kẽ cách đặn Hiệntượng gọi tượng giao thoa ánh sáng ♦ Giải thích tượng : S Hiện tượng giao thoa giải thích thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng S Đ S M F - Những vạch sáng tập hợp điểm có biên độ dao động tổng hợp sóng tới cực đại - Những vạch tối tập hợp điểm có biên độ dao động tổng hợp sóng tới triệt tiêu Kết luận : Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng * Vị trí vân giao thoa thí nghiệm Iâng : λD Vị trí vân sáng : x s = ±k Bậc vân : k a λD Vị trí vân tối : xt = ±(k + ) a Bậc vân : k + Khoảng vân : khoảng cách vân sáng vân tối cạnh i= λD a ♦ Đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa : λ = ia D Bài 45 MÁY QUANG PHỔ Chiết suất môi trường bước sóng ánh sáng :  Chiết suất môi trường suốt định ánh sáng đơn sắc khác phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Máy quang phổ : • Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành thành phần đơn sắc khác Nói khác đi, dùng để nhận biết thành phần cấu tạo chùm sáng phức tạp nguồn sáng phát • Máy quang phổ có phận : + Ống chuẩn trực : tạo chùm tia song song + Lăng kính P : làm tán sắc ánh sáng + Buồng ảnh : thu vạch màu sau chùm tia song song bị tán sắc lăng kính P Quang phổ liên tục : • Định nghóa : Là dãy sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím • Điều kiện phát sinh : Quang phổ liên tục vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn, bị nung nóng phát • Đặc điểm : Trang 20 Lý thuyết vật lý 12 - Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng, mà phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng Nhiệt độ cao, miền phát sáng vật mở rộng phía ánh sáng có bước sóng ngắn • Ứng dụng : Người ta dùng quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ vật phát sáng Bài 46 QUANG PHỔ VẠCH Quang phổ vạch phát xạ : • Định nghóa : Quang phổ vạch phát xạ gồm hệ thống vạch màu riêng rẽ nằm tối • Điều kiện phát sinh : Quang phổ vạch phát xạ chất khí hay áp suất thấp bị kích thích phát sáng • Đặc điểm : + Quang phổ liên tục không phụ thuộc nhiệt độ nguồn sáng mà phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng + Quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác khác : − Số lượng vạch màu − Vị trí vạch màu − Màu sắc độ sáng tỉ đối vạch • Ứng dụng : Nhận biết có mặt nguyên tố hoá học nồng độ, tỉ lệ nguyên tố hợp chất Quang phổ vạch hấp th : • Định nghóa : Là hệ thống vạch tối quang phổ liên tục • Điều kiện phát sinh : Điều kiện để thu quang phổ vạch hấp thụ nhiệt độ đám khí hấp thụ phải nhỏ nhiệt độ nguồn phát ánh sáng trắng • Đặc điểm : Ở nhiệt độ định, đám khí hay có khả phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sắc Như vậy, quang phổ vạch hấp thụ nguyên tố có tính chất đặc trưng riêng cho nguyên tố Phép phân tích quang phổ : • Phép phân tích thành phấn cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ gọi phép phân tích quang phổ • Phép phân tích quang phổ định tính cho biết chất khác có mẫu vật cần nghiên cứu Phép phân tích quang phổ đơn giản cho kết nhanh phép phân tích hóa học • Phép phân tích quang phổ định lượng cho biết nồng độ thành phần mẫu vật cần nghiên cứu Nó cho biết số nộng độ nhỏ chất mẫu vật • Phép phân tích quang phổ cho biết thành phần cấu tạo nhiệt độ vật xa BÀI 47 TIA HỒNG NGOẠI - TIA TỬ NGOẠI Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tử ngoại :  Phát tia hồng ngoại tử ngoại nhờ pin nhiệt điện Trang 21 Lý thuyết vật lý 12  nh sáng đơn sắc có tác dụng nhiệt  Tác dụng nhiệt chùm ánh sáng đơn sắc khác khác Tia hồng ngoại : • Định nghóa : Tia hồng ngoại xạ không nhìn thấy được, có chất sóng điện từ có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ ( > 0,75µm ) • Nguồn phát tia hồng ngoại : - Tia hồng ngoại vật bị nung nóng phát ra.Vật có nhiệt độ thấp phát tia hồng ngoại - Trong ánh sáng mặt trời có khoảng 50% lượng chùm tia sáng thuộc tia hồng ngoại - Người ta thường dùng bóng đèn có dây tóc vônfram nóng sáng, có công suất từ 250W đến 1000W ( Nhiệt độ dây tóc khoảng 20000C ) • Tác dụng : - Tác dụng bật tia hồng ngoại tác dụng nhiệt - Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại • Ứng dụng : dùng để sấy sûi Trong công nghiệp, dùng sấy khô sản phẩm sơn ( vỏ ô tô, tủ lạnh ) hoa Trong y tế, dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm da Tia tử ngoại : • Định nghóa : Tia tử ngoại xạ không nhìn thấy được, có chất sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tớm (< 0,40àm ) ã Nguon phaựt tia hong ngoại : - Các vật bị nung nóng 30000 C phát tia tử ngoại mạnh - Khoảng 9% công suất chùm ánh sáng Mặt trời thuộc tia tử ngoại - Các đèn hồ quang điện nguồn phát tia tử ngoại mạnh • Tác dụng : − Tia tử ngoại bị nước , thủy tinh hấp thụ mạnh − Tác dụng mạnh lên kính ảnh − Làm số chất phát quang − Iôn hóa không khí − Gây số phản ứng quang hóa, quang hợp − Có tác dụng sinh học • Ứng dụng : − Trong công nghiệp, dùng để phát vết nứt, vết xước nhỏ bề mặt sản phẩm tiện − Trong y học, dùng chữa bệnh còi xương BÀI 48 TIA RƠNGHEN Ống Roentgen : Ống thủy tinh, áp suất bên khoảng 10–3 mmHg có điện cực : anốt, catốt đối catốt Trang 22 Lý thuyết vật lý 12 Đối âm cực làm kim loại có nguyên tử lượng lớn chịu nhiệt để chắn dòng tia âm cực Hiệu điện anốt catốt vài chục ngàn vôn 2.Bản chất tia Rơnghen : Các electron tia âm cực tương tác với hạt nhân nguyên tử với electron lớp làm phát sóng điện từ có bước sóng ngắn mà ta gọi xạ hãm, tức tia Rơnghen  Tia Rơnghen sóng điện từ có bước sóng ngắn 10–8 m~ 10–12 m Các tính chất công dụng tia Rơnghen : • Tính chất : − Có khả đâm xuyên mạnh − Tác dụng mạnh lên kính ảnh − Làm phát quang số chất − Có khả ion hóa chất khí − Có tác dụng sinh lý, hủy hoại tế bào, giết vi khuẩn • Công dụng : − Trong y học dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư nông, gần da − Làm máy đo liều lượng tia Rơnghen − Trong công nghiệp để dò lỗ hổng, khuyết tật nằm bên sản phẩm đúc Thang sóng điện từ : - Tia Rơnghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy , tia hồng ngoại sóng vô tuyến có chung chất sóng điện từ khác chúng có bước sóng dài ngắn khác Nếu xếp theo bước sóng ta có thang sóng điện từ − Tia có bước sóng ngắn khả đâm xuyên mạnh, đễ tác dụng lên kính ảnh, làm phát quang chất, dễ ion hóa chất khí − Tia có bước sóng dài dễ giao thoa Chương VIII LƯNG TỬ ÁNH SÁNG Bài 49 HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN Thí nghiệm hecxơ ( hertz ) : * Hiện tượng quang điện : Chiếu ánh sáng thích hợp vào mặt kim loại làm cho electron mặt kim loại bị bật Thí nghiệm với tế bào quang điện : • Kết thí nghiệm : − Đối với kim loại dùng làm catốt, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ giới hạn λ0 gây tượng quang điện − Khi tăng UAK cường độ dòng quang điện tăng theo Nhưng UAK đạt giá trị cường độ dòng quang điện đạt giá trị bão hoà Ibh − Để I = UAK = Uh En ) nguyên tử phát phôtôn có lượng hiệu Em – En : ε = h.fmn = Em – En Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng En thấp mà hấp thụ phôtôn có lượng h.fmn hiệu Em – En chuyển lên trạng thái dừng có lượng Em lớn c) Hệ : Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân theo quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi quỹ đạo dừng 13.6 d) Công thức tính lượng quỹ đạo dừng : E n = − eV n Giải thích tạo thành quang phổ vạch hydrô : • Bán kính quỹ đạo dừng Hrô tăng tỉ lệ với bình phương số nguyên liên tiếp : Bán kính : r0 r0 Tên quỹ đạo : K L r0 16 r0 25 r0 36 r0 M N O P –11 Với r0 = 5,3.10 m : Bán kính Bo • Người ta thấy, quang phổ vạch Hrô xếp thành dãy riêng biệt, tách rời : Trang 25 Lý thuyết vật lý 12 ∗ Dãy Lai-man ( Lyman ) : Ở vùng tử ngoại Đó electron quỹ đạo (L, M, N, O, P ) chuyển quỹ đạo K ∗ Dãy Ban-me ( Balmer ) : phần nằm vùng tử ngoại , phần nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Ở phần ánh sáng thấy , có vạch Đó electron quỹ đạo (M, N, O, P ) chuyển quỹ đạo L * Dãy Pa-sen ( Paschen ) : nằm vùng hồng ngoại Do electron từ quỹ đạo (P, O, L ) chuyển quỹ đạo M CHƯƠNG IX NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Bài 54 CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐƠN VỊ KHỐI LƯNG NGUYÊN TỬ Cấu tạo hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt nuclôn Có loại nuclôn : •  Prôtôn , kí hiệu p , mang điện tích dương +1,6.10-19C  nơ tron, kí hiệu n , không mang điện tích Nếu nguyên tố X có số thứ tự Z bảng tuần hoàn Menđêlêép hạt nhân chứa Z A proton N nơtron Kí hiệu : Z X • Với : Z gọi nguyên tử số A = Z + N gọi số khối Lực hạt nhân : nuclôn liên kết với lực hút mạnh gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-13m Đồng vị : Các nguyên tử có số prôtôn ( số Z ) số nơtron khác (nên khác số khối A) gọi đồng vị Đơn vị khối lượng nguyên tử : • Đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu u • 1u 1/12 khối lượng nguyên tử bon 12 6C 12 , : 1u = 12 N A (g) Bài 55 SỰ PHÓNG XẠ Sự phóng xạ : Định nghóa : Phóng xạ tượng hạt nhân tự động phóng xạ không nhìn thấy gọi tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác • Đặc điểm : + Do nguyên nhân bên hạt nhân gây ra, không phụ thuộc tác động bên + Tia phóng xạ có tác dụng : làm ion hóa môi trường , làm đen kính ảnh, gây phản ứng hóa học v.v • Bản chất tính chất tia phóng xạ : Trang 26 Lý thuyết vật lý 12  Tia alpha α : dòng hạt He Lệch phía âm tụ, chuyển động với vận tốc khoảng 107 m/s Nó có khả ion hóa môi trường khả đâm xuyên yếu  Tia bêta β –: dòng electron Lệch phía dương tụ, chuyển động với vận tốc gần vận tốc ánh sáng Nó có khả ion hóa môi trường yếu lại đâm xuyên mạnh tia α  Tia β + : dòng hạt pôziton Lệch phía dương tụ Nó có vận tốc tính chất giống β–  Tia gamma γ : sóng điện từ có bước sóng ngắn,nên không bị lệch điện trường Nó có khả đâm xuyên mạnh Định luật phóng xạ : Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kì bán rã, sau chu kì 1/2 số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác Công thức : N = N0 e–λt Với : λ = • m = m0 e–λt Ln2 0,693 = T T : Hằng số phóng xạ Độ phóng xạ : Độ phóng xạ H môt lượng chất phóng xạ đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo số phân rã giây đơn vị Bq ( Becquerel ) Công thức : H = H0 e–λt  H0 = λ N0 Với :  H= λN Đơn vị độ phóng xạ Bq ( Becquerel ) Ci ( Curi ) : 1Ci = 3,7.1010 Bq Bài 56 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân : • Định nghóa : Phản ứng hạt nhân tương tác hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác • Các hạt hạt sơ cấp : electron ♦ − e ; poâzitoân + e 1 ; prôtôn H ; nơtron 0n ; phôtôn 0 γ Trường hợp riêng : Phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân : * Bảo toàn số nuclôn * Bảo toàn điện tích * Bảo toàn lượng toàn phần bảo toàn động lượng  bảo toàn khối lượng phản ứng hạt nhân Quy tắc dịch chuyển phóng xạ : Phóng xạ α : A A −4 Z X→2 He + Z−2Y Trang 27 Lý thuyết vật lý 12 Phóng xạ β – : A A Z X→ e +Z+1Y − Phóng xạ β + : A A Z X→ e +Z− Y + Phoùng xạ γ : thường kèm với phóng xạ α , β Không có biến đổi hạt nhân Bài 57 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO Phản ứng hạt nhân nhân tạo : Người ta dùng hạt nhân nhẹ bắn phá hạt nhân nguyên tử khác Đó phản ứng hạt nhân nhân tạo Năm 1934 , ông bà Joliot -Curie dùng hạt α bắn phá nhôm thu phản ứng : He + 27 13 Al → 30 15 P + 0n Hạt nhân Phốt sinh không bền vững nên phân rã phát phóng xạ β+ : 30 15 P → 30 14 Si + + 1e ng dụng đồng vị phóng xạ : 60 • Chất Côban 27 Co dùng để tìm khuyết tật chi tiết máy , bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư • Dùng đồng vị phóng xạ nguyên tố để nghiên cứu vận chuyển nguyên tố Đó phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng nhiều nghiên cứu sinh học, dò bệnh y học • Trong khảo cổ học người ta dùng C 14 để xác định tuổi xác di vật • Người ta dùng đồng vị phóng xạ để phân tích vi lượng mẫu vật Bài 58 HỆ THỨC EINSTEIN GIỮA NĂNG LƯNG VÀ KHỐI LƯNG • Nếu vật có khối lượng m lượng E tỉ lệ với m, gọi lượng nghỉ : E = m.c2 • Theo thuyết tương đối : • Năng lượng nghỉ biến đổi thành lượng thông thường ngược lại • Khối lượng thay đổi làm lượng nghỉ thay đổi • Đơn vị lượng hạt nhân eV : • 1eV = 1,6.10–19 J 1MeV = 106 eV = 1,6.10–13 J kg = 0,561.1030 MeV/c2 Baøi 59 ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯNG LIÊN KẾT Độ hụt khối lượng liên kết : • Tổng khối lượng nuclon đứng yên chưa liên kết : m0 = Z.mp + N.mn = Z.mp + (A – Z ).mn • Người ta thấy khối lượng hạt nhân m nhỏ m0 • độ hụt khối : ∆m = m0 – m • Năng lượng liên kết ∆E nuclon tỉ lệ với độ hụt khối ∆m : ∆E = ∆m.c2 Trang 28 Lý thuyết vật lý 12 ∆E A • Năng lượng liên kết riêng : E = • Vậy hạt nhân có độ hụt khối lớn, tức lượng liên kết lớn, bền vững Phản ứng hạt nhân tỏa lượng thu lượng : • Một phản ứng hạt nhân có hạt sinh có tổng khối lượng bé hạt ban đầu, nghóa bền vững hơn, phản ứng tỏa lượng • Một phản ứng hạt nhân có hạt sinh có tổng khối lượng lớn hạt ban đầu, nghóa bền vững hơn, phản ứng thu lượng Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng : • Một hạt nhân nặng nặng Urani, Plutôni hấp thụ nơtron vỡ thành hai hạt nhân có số khối trung bình với việc tỏa lượng lớn Đó phản ứng phân hạch Hai hạt nhân nhẹ Hidrô, Hêli kết hợp với thành hạt nhân nặng tỏa lượng lớn Phản ứng kết hợp gọi phản ứng nhiệt hạch • Bài 60 SỰ PHÂN HẠCH NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Phản ứng dây chuyền : * Điều kiện để có phản ứng dây chuyền : • Làm giàu U235 : tách U235 khỏi U238 Urani tự nhiên ( U235 chiếm khoảng 0,72% ) làm chậm nơtron để tăng độ hấp thụ nơtron U235 • Khối lượng U235 phải lớn giá trị định để cho • s = : Hệ thống tới hạn , lượng tỏa không đổi,có thể khống chế • s > : Hệ thống vượt hạn, lượng tỏa dội, không khống chế ⇒ chế tạo bom nguyên tử • s < : Hệ thống hạn, phản ứng dây chuyền không xảy Nhà máy điện nguyên tử : • Bộ phận nhà máy lò phản ứng hạt nhân Lò có : • Những nhiên liệu hạt nhân thường làm hợp kim chứa U 235 làm giàu Chúng đặt chất làm chậm ( thường D2O than chì, Berili ) • Các điều chỉnh làm chất hấp thụ nơtron mà không phân hạch ( Bo, cimi ) Điều chỉnh để s luôn • Năng lượng tỏa truyền chất tải nhiệt chạy qua lò chuyển đến lò • Ứng dụng nhà máy điện nguyên tử lớn công nghiệp điện, nghiên cứu vũ trụ tàu ngầm BÀI 61 PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH • Định nghóa : Là phản ứng kết hợp kết hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng • Điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch : nhiệt độ cao • Đặc điểm : Tuy phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhỏ phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng nhiều Trang 29 Lý thuyết vật lý 12 • Mặt trời liên tục phát lượng lớn không gian, công suất xạ lên đến 3,8.10 26 W Đó phản ứng nhiệt hạch mặt trời Ví dụ phản ứng nhiệt hạch : • 1H + 1H 1H + He → He → + He 0n + + 3,25 MeV 0n + 17,6 MeV Lí làm cho người quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch : • - Nguồn lượng cho phản ứng nhiệt hạch vô tận - Về mặt sinh thái phản ứng nhiệt hạch làm ô nhiễm môi trường Heát Trang 30 ... < A < A1 + A2 Baøi & DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC Dao động tắt dần Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Nguyên nhân làm dao động tắt dần lực cản môi trường Dao... : TKHT D < ( f < ) : TKPK Công thức tính độ tụ thấu kính mỏng : D= 1 = (n −1)( + ) f R1 R Quy ước : R > : Mặt cầu lồi R < : Mặt cầu lỏm R = ∞ : Mặt phẳng * Công thức vị trí : 1 = + f d d'' Quy... cực đại quang electron : E d max = - Công thức Anhxtanh : ε = A + E d max ⇒ - Do : Edmax phụ thuộc vào λ chất kim loại làm catốt ( phụ thuộc A ) * Công thức tính HĐT hãm : e U h = − hc = A + mV02max