Tài liệu dùng cho học sinh ôn thi TNPT và LTĐH Tập 2

TRUNG TÂM NGOẠI NGỮ - BỒI DƯỠNG VĂN HOÁ VÀ LTĐH

SAO PHƯƠNG NAM


Tài liệu dùng cho học sinh ôn thi TNPT và LTĐH

Tập 2



Niên khóa 2012-2013


SAO PHƯƠNG NAM

Tên đại lượng
Bước sóng

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

Bảng qui đổi đơn vị


đơn vị
m (mét)
1m = 10dm = 102cm = 103mm = 10 6m =

kí hiệu

0

Cảm kháng
Cảm ứng từ
Chu kì
Cường độ âm
Cường độ điện trường
Cường độ dịng điện

ZL
B
T
I
E
I

Điện áp

u, U

Điện dung

C

Điện trở

r, R

Độ cứng lò xo

K

Độ tự cảm

L

Dung kháng
Gia tốc
Khoảng vân
Lực
Lượng tử năng lượng
Mức cường độ âm

ZC
a
i
F

L

Năng lượng

W

Suất điện động
Tần số

E
f

Tần số góc

Tốc độ
Tổng trở
Trọng lực
Từ thơng


V
Z
P


=109nm = 1010 A
1m 2 = 102dm2 = 104cm 2…

T (tesla)
s (giây); 1s = 10 3ms = 106s
W/m2 (oát trên mét vuông)
V/m
A (ampe)
1kA = 10 3 A = 10 6mA = 109A
V (vôn)
1kV = 10 3 V = 10 6mV = 109V
F (fara)
1F = 10 3mF = 106F = 109nF = 1012pF

1k = 103 
N/m (niuton/mét)
1N/cm=100N/m
H (henry)
1H = 103mH = 106H

 (ôm)
m/s2
m, mm
(N) (niutơn)
J (jun)
B (ben)
1B = 10dB (dexiben)
J (jun)
1kJ = 10 3 J = 10 6 mJ = 109 J
1eV = 1,6.10 -19J
1MeV = 10 6eV = 1,6.10-13J
V/m (vôn/mét)
Hz (héc)
1MHz = 10 3KHz = 106Hz
rad/s
m/s

N
Wb (vêbe)

0,318 

Trong bài toán điện xoay chiều cần nhớ :

 cos  cos(   ) ;  sin   cos(  )
2

0,159 



;  cos  sin(  )
2

Chuyển đổi sin sang cosin vàngược lại:
GV: Trần Quốc Chiến

1


Trang 2

1
2

0,636 

2


;  sin   sin(   )


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

MỤC LỤC

PHẦN I: LÍ THUYẾT ....................................................................................................................................4
CHƯƠNG 5: SĨNG ÁNH SÁNG .........................................................................................................4

I. Tán sắc ánh sáng....................................................................................................................4
II. Giao thoa ánh sáng ...............................................................................................................4
III. Các loại quang phổ..............................................................................................................6
IV. Tia hồng ngoại – tia tử ngoại ...............................................................................................8
V. Tia X ...................................................................................................................................9
VI. Thang sóng điện từ .............................................................................................................9
CHƯƠNG 6: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.............................................................................................. 11
I. Hiện tượng quang điện – thuyết lượng tử ............................................................................. 11
II. Hiện tượng quang điện trong .............................................................................................. 12
III. Hiện tượng quang – phát quang ......................................................................................... 13
IV. Mẫu nguyên tử Bo ............................................................................................................ 13
V. Sơ lược về Laze ................................................................................................................. 14
CHƯƠNG 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ........................................................................................... 16
I. Tính chất – cấu tạo hạt nhân ................................................................................................ 16
II. Năng lượng liên kết hạt nhân .............................................................................................. 17
III. Phản ứng hạt nhân ............................................................................................................. 17
IV. Sự phóng xạ ...................................................................................................................... 18
V. Phản ứng phân hạch ........................................................................................................... 19
VI. Phản ứng nhiệt hạch.......................................................................................................... 20
PHẦN II: BÀI TẬP........................................................................................................................................ 21
Chương 5: Sóng ánh sáng ................................................................................................................ 21
Chủ đề 1: Tán sắc ánh sáng ....................................................................................................21
Chủ đề 2: Giao thoa ánh sáng .................................................................................................23
Chủ đề 3: Các loại quang phổ .................................................................................................33
Chủ đề 4: Tia hồng ngoại – Tia tử ngoại – Tia X ....................................................................34
Đề kiểm tra chương 5.............................................................................................................. 38
Bài tập tổng hợp chương 5 ...................................................................................................... 42
Chương 6: Lượng tử ánh sáng ......................................................................................................... 52
Đề kiểm tra Giữa HK 2 ........................................................................................................... 63
Bài tập tổng hợp chương 6 ...................................................................................................... 66

Chương 7: Vật lý hạt nhân ............................................................................................................... 71
Chủ đề 1: Cấu tạo hạt nhân ....................................................................................................71
Chủ đề 2: Sự phóng xạ ........................................................................................................... 72
Chủ đề 3: Năng lượng hạt nhân .............................................................................................. 77
Đề kiểm tra HK 2 ................................................................................................................. 84
PHẦN III: BÀI TẬP NÂNG CAO ................................................................................................................ 88
Chương 5 ............................................................................................................................................ 88
Chủ đề 1: tán sắc ánh sáng ...................................................................................................... 88
Chủ đề 2: giao thoa ánh sáng...................................................................................................90
Chủ đề 3: Các loại quang phổ .................................................................................................93
Chủ đề 4: tia hồng ngoại – tia tử ngoại – tia x.......................................................................... 95
Chương 6 ............................................................................................................................................ 96
Chủ đề 1:hiện tượng quang điện ngoài .................................................................................... 96
Chủ đề 2: hiện tượng quang điện trong .................................................................................. 100
Chủ đề 3: Mẫu nguyên tử Bo ................................................................................................ 101
Chủ đề 4: tia hồng ngoại – tia tử ngoại – tia x.......................................................................... 95
Chương 7 .......................................................................................................................................... 102
Chủ đề 1:Cấu tạo hạt nhân .................................................................................................... 102
Chủ đề 2: Hiện tượng phóng xạ............................................................................................. 103
Chủ đề 3: Phản ứng hạt nhân................................................................................................. 105
CÂU HỔI ĐỀ THI TNPT (Phân theo chương)........................................................................................... 108
10 BỘ ĐỀ LUYỆN TẬP ÔN THI TNPT..................................................................................................... 113

Chúc các em luôn thành công trong mọi kì thi !

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 3

SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

I. Tán sắc ánh sáng
1. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn (1672). Bố trí thí nghiệm như hình sau.
Quan sát hình ảnh thu được trên màn M, ta
thấy có một dải màu như cầu vồng, trong đó có bảy
màu cơ bản: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Dải màu này gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt
Trời. Hiện tượng trên gọi là sự tán sắc ánh sáng.
2. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn.
Bố trí thí nghiệm như hình 24.2.

Mặt Trời

M
F’

A
F

P

G

B

Quan sát hình ảnh thu được trên màn M’, ta
thấy chùm ánh sáng màu vàng, tách ra từ quang phổ

của Mặt Trời, sau khi qua lăng kính P’, chỉ bị lệch mà
khơng bị đổi màu. Chùm ánh sáng này gọi là chùm ánh
sáng đơn sắc.

Đỏ
Da cam
Vàng
Lục
Lam
Chàm
Tím

C

Mặt Trời

M
Đỏ

3. Kết luận

Tím

+ Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh
sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.

G

F

M’
P’

Vàng

V
F’

P

+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và khơng bị tán sắc khi truyền qua lăng
kính.
+ Ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng đèn điện dây tóc, …) là hỗn hợp của nhiều ánh
sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
4. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

sin i
với i giống nhau với mỗi màu đơn sắc, nhưng r khác nhau, vì
 n,
sinr
thế ta suy ra là do n khác nhau với mỗi màu đơn sắc khác nhau.
Vì ta có

Vì chiết suất của môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác
nhau, nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ và lớn nhất đối với ánh sáng tím. Nên khi chùm ánh sáng trắng
qua lăng kính, các tia đơn sắc khác nhau sẽ bị lệch với những góc lệch khác nhau. Do đó chùm
sáng bị xịe rộng thành nhiều chùm đơn sắc. Các tia màu đỏ bị lệch ít nhất, các tia màu tím bị lệch
nhiều nhất.
5. Ứng dụng. Hiện tượng tán sắc ánh sáng giúp ta giải thích được một số hiện tượng tự nhiên như
cầu vồng và được ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính.

II. Giao thoa ánh sáng
1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
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 nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 4


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

2. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng. Bố trí thí nghiệm như hình vẽ. Kết quả cho ta:
+ Nếu nguồn sáng F là ánh sáng đơn sắc thì trên màn M ta thu được những vân sáng và vân tối xen
kẽ, song song và cách đều nhau.
+ Nếu nguồn sáng F là ánh sáng trắng thì trên màn M ta thu được ở giữa là một vạch sáng trắng,
hai bên có những dải màu như cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài.
Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.
3. Giải thích hiện tượng giao thoa ánh sáng

M

Vì ánh sáng có tính chất sóng nên hai khe F1 , F2
được chiếu bởi cùng một khe F đã trở thành hai nguồn
sóng kết hợp. Sóng của chúng khi gặp nhau đã giao thoa
với nhau.

F1

Đ

4. Vị trí vân giao thoa

xk  k

+ Vị trí vân sáng:

D
a

M1

F2

A
d1
x
I

a

 k  0, 1, 2,...

M2

H
F1

+ Vân tối là chỗ hai sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau.

O
B L

F
K

+ Vân sáng là chỗ hai sóng gặp nhau và tăng cường lẫn
nhau.

A

F2

d2
O

D

B

k

M

gọi là bậc của vân sáng.
k = 0 : vân sáng trung tâm
k = ± 1 : vân sáng bậc 1
k = ± 2 : vân sáng bậc 2 …

+ Vị trí vân tối:

1  D

x k '   k ' 
2 a


 k  0, 1, 2,...

k = 0 : vân tối thứ nhất
k = 1 : vân tối thứ hai
k = 2 : vân tối thứ ba
Trong đó:

a là khoảng cách giữa hai khe sáng (mm).
D là khoảng cách từ hai khe đến màn (m).

 là bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm ( m )
+ Đổi đơn vị:

1 nm = 103 μm = 109 m ; 1μm = 106 m .

Ví dụ: 576 nm = 0,576 m = 0,576. 106 m = 5,76. 10 7 m .

5. Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp. i 
6. Ứng dụng: Đo bước sóng ánh sáng. Từ cơng thức i 

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 5

D
ia
 
a
D

D
a


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

7. Bước sóng và màu sắc ánh sáng
+ Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân khơng xác định.  

c
f

+ Ánh sáng Trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên
liên tục từ 0 đến  . Trong đó ánh sáng nhìn thấy được (ánh sáng khả kiến) có bước sóng trong
chân khơng trải dài từ 380 nm (màu tím) đến 760 nm (màu đỏ).
+ Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng:
-

Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng (cùng tần số).

-

Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải khơng đổi theo thời gian.

+ Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân khơng:
Màu ánh sáng

Bước sóng   m 

Màu ánh sáng

Bước sóng   m 

Đỏ

0,640-0,760

Lam

0,450 -0,510

Cam

0,590-0,650

Chàm

0,430 -0,460

Vàng

0,570-0,600

Tím

0,380 -0,440

Lục

0,500-0,575

III. Các loại quang phổ
1. Máy quang phổ lăng kính

L2

Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân
tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những
thành phần đơn sắc. Gồm ba bộ phận chính: (Hình
26.1)
+ Ống chuẩn trực: Có tác dụng tạo thành chùm
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 6

L1

K
P

F


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

sáng song song do nguồn sáng S phát ra.
+ Hệ tán sắc: Có tác dụng phân tán chùm sáng song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song
song.
+ Buồng tối (hay buồng ảnh): Có nhiệm vụ chụp các ảnh đơn sắc của nguồn, mỗi ảnh đơn
sắc ứng với một bước sóng xác định, gọi là một vạch quang phổ. Tập hợp các vạch quang phổ ta
được quang phổ của nguồn S.
2. Quang phổ phát xạ
Mỗi chất rắn, lỏng, khí được nung nóng đến nhiệt độ cao, đều phát ánh sáng. Quang phổ của
ánh sáng do các chất đó phát ra gọi là quang phổ phát xạ.
Quang phổ phát xạ có quang phổ liên tục và quang phổ vạch.
a) Quang phổ liên tục
Định nghĩa: Là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
Nguồn phát : Do các chất rắn, lỏng, hoặc khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng.
Tính chất :
+ chỉ phụ thuộc nhiệt độ của nguồn phát.
+ không phụ thuộc bản chất nguồn phát
+ Nhiệt độ càng cao thì vật càng bức xạ mạnh ở vùng có bước sóng ngắn (màu càng xanh-tím)
Ứng dụng: đo nhiệt độ nguồn phát (mặt trời, ngôi sao ở rất xa…)
b) Quang phổ vạch phát xạ
Định nghĩa: Là một hệ thống những vạch sáng riêng rẽ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
Nguồn phát: Quang phổ vạch do chất khí ở áp suất thấp phát ra, khi bị kích thích bằng nhiệt hay
bằng điện.
Tính chất : Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch,

về vị trí (hay bước sóng) và độ sáng tỉ đối giữa các vạch. Vậy, mỗi nguyên tố hóa học có một
quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó.
Ứng dụng: Xác định thành phần hóa học của một chất hay hợp chất, nhận biết sự có mặt của các
nguyên tố khác nhau trong mẩu vật, biết được hàm lượng của chúng.
3. Quang phổ hấp thụ
Định nghĩa : Quang phổ hấp thụ là các vạch hay đám vạch tối trên nền của một quang phổ liên
tục.
Điều kiện thu được: nhiệt độ của hơi (hay khí) hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn
phát ra quang phổ liên tục.
Tính chất:
+ Quang phổ hấp thụ của các chất khí chứa các vạch hấp thụ và là đặc trưng cho chất khí đó.
+ Quang phổ hấp thụ của chất lỏng và chất rắn chứa các đám vạch, mỗi đám gồm nhiều vạch nối
tiếp nhau một cách liên tục.
+ Nguyên tố nào có khả năng phát ra vạch màu nào thì hấp thụ những vạch màu ấy.
Ứng dụng: nhận biết sự có mặt của một nguyên tố trong một chất hay hỗn hợp.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 7


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

IV. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
1. Tia hồng ngoại
a) ĐỊNH NGHĨA : Bức xạ khơng trơng thấy ở ngồi vùng màu đỏ gọi là bức xạ hồng ngoại hay
tia hồng ngoại.
+ Bản chất là sóng điện từ, cùng bản chất với ánh sáng.

+ Miền hồng ngoại có bước sóng trải dài từ 760 nm  0, 76 m  đến vài milimét. (lớn hơn bước
sóng ánh sáng đỏ nhưng nhỏ hơn bước sóng của sóng vơ tuyến)
b) NGUỒN PHÁT
+ Mọi vật có nhiệt độ cao hơn mơi trường xung quanh đều phát ra tia hồng ngoại. Cơ thể người
phát ra tia hồng ngoại có bước sóng từ 9 m trở lên.
+ Mặt Trời, đèn điện dây tóc, điốt phát quang hồng ngoại, bếp ga, bếp than, …là những nguồn
phát tia hồng ngoại mạnh.
c) TÍNH CHẤT - CƠNG DỤNG
+ Tác dụng nổi bật : NHIỆT, nên được dùng để đun nấu, sưởi ấm, sấy khơ, …
+ có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, nên được ứng dụng trong phim ảnh hồng ngoại,
trong quân sự như ống nhòm hồng ngoại, camêra hồng ngoại, …
+ có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần, nên được ứng dụng trong bộ điều khiển từ xa
dùng tia hồng ngoại (remote TV, quạt, máy lạnh …)
+ gây ra hiện tượng quang điện trong đối với một số chất bán dẫn
+ Tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và gây ra được hiện tượng nhiễu xạ,
giao thoa như ánh sáng thông thường.
2. Tia tử ngoại
a) ĐỊNH NGHĨA : Bức xạ khơng trơng thấy ở ngồi vùng màu tím gọi là bức xạ tử ngoại hay tia
tử ngoại.
+ Bản chất là sóng điện từ, cùng bản chất với ánh sáng.
+ Miền tử ngoại có bước sóng trải dài từ 380 nm đến vài nanômét. (nhỏ hơn ánh sáng tím nhưng
lớn hơn tia X)
b) NGUỒN PHÁT:
+ Những vật có nhiệt độ cao 2 000o C
+ Mặt Trời, hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân.
c) TÍNH CHẤT – CƠNG DỤNG
Tính chất:
+ Tác dụng lên phim ảnh.
+ Kích thích sự phát quang của nhiều chất.

+ Kích thích nhiều phản ứng hóa học.
+ Làm ion hóa khơng khí và nhiều chất khí khác.
+ Tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào da, tế bào võng mạc, diệt khuẩn, diệt nấm mốc,…
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 8


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

+ Bị Thủy tinh, nước hấp thụ mạnh. Thạch anh chỉ hấp thụ các tia có bước sóng ngắn dưới 200
nm. Tầng ôzôn hấp thụ rất mạnh tia tử ngoại.
+ Tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và gây ra được hiện tượng nhiễu xạ,
giao thoa như ánh sáng thông thường.
Công dụng:
+ tiệt trùng các dụng cụ phẩu thuật, nước, thực phẩm.
+ chữa bệnh (cịi xương).
+ tìm các vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.

V. Tia X (tia Rơn-ghen)
1. ĐỊNH NGHĨA : Tia X là bức xạ khơng trơng thấy có bản chất là sóng điện từ có bước sóng nằm
trong khoảng từ 1011 m đến 108 m , tức là từ 0,01 nm đến 10 nm (nhỏ hơn bước sóng của tia tử
ngoại nhưng lớn hơn bước sóng tia  sẽ học ở phần vật lí hạt nhân).
PHÂN BIỆT: tia X cứng có bước sóng rất ngắn, tia X mềm có bước sóng dài hơn.
2. Cách tạo tia X: Mỗi khi một chùm tia catốt, tức là một chùm êlectrơn có năng lượng lớn đập vào
một vật rắn có ngun tử lượng lớn thì vật đó phát ra tia X.
3. TÍNH CHẤT
+ khả năng đâm xuyên. Nó truyền dễ dàng qua được các vật chắn sáng thơng thường như giấy,

vải, gỗ, thịt, da,…Nó đi qua kim loại khó khăn hơn. Vì vậy, chì thường được dùng làm tấm chắn
bảo vệ cho người sử dụng tia X. Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn,
ta nói nó càng cứng.
+
- F
+ làm đen kính ảnh.
A

K
F

+ làm phát quang một số chất.

Nước
làm

+ làm ion hóa khơng khí
+ gây ra hiện tượng quang điện ngồi

Tia X

+ có tác dụng sinh lý, hủy diệt tế bào.
4. CÔNG DỤNG
+ Trong y học: chụp điện, chữa trị ung thư nông.
+ Trong công nghiệp: dùng để tìm khuyết tật bên trong các sản phẩm đúc bằng kim loại và trong
tinh thể.
+ dùng trong việc kiểm tra hành lý của khách đi máy bay hay sử dụng trong các phịng thí
nghiệm để nghiên cứu thành phần cấu trúc của các vật rắn.

VI. Thang sóng điện từ

1. Trong sự phân rã của hạt nhân nguyên tử, người ta tìm ra được tia phóng xạ gamma    cũng có
bản chất là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn tia X, tức là dưới 0,01 nm.

2. Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều có
cùng bản chất, cùng là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng). Các sóng này tạo
thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ. Do tần số (hay bước sóng) khác nhau mà tính
chất và tác dụng của chúng cũng khác nhau.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 9


SAO PHƯƠNG NAM

Miền sóng
điện từ
Các sóng vơ
tuyến
Tia hồng
ngoại.
Anh sáng nhìn
thấy.
Tia tử ngoại

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

Bước sóng(m)

Tần số (Hz)

Nguồn phát

Phương pháp thu

3.104 - 10–4

104 - 3.1012

Máy phát vô tuyến

Vơ tuyến

10–3 -7,6.10–7

3.1011 - 3.1014

Vật nóng dưới 500oC

Chụp ảnh, nhiệt điện

7,6.10–7- 3,8.10-7

4.1014 - 8.1014

Các nguồn sáng.

Chụp ảnh, nhiệt điện

3,8.10–7-10-9

8.1014 - 3.1017

Vật nóng trên 2000oC

10–8 - 10–11

3.1016 - 3.1019

dưới 10–11

Trên 3.1019

Ống Cu-lit-giơ (hay
ống Ronghen)
Sự phân rã hạt nhân

Chụp ảnh, nhiệt điện,
quang điện
Chụp ảnh, nhiệt điện,
quang điện
Chụp ảnh, ion hóa

Tia Rơnghen
(tia X)
Tia gamma

Có thể em chưa biết
Sự lan truyền của các sóng trong thí nghiệm khe Young. Phần sóng giao nhau ở phía dưới tạo ra các vân giao thoa.

Thí nghiệm khe Young, được thực hiện lần đầu bởi Thomas Young vào khoảng
năm 1805, là một thí nghiệm quang học chiếu ánh sáng qua hai khe hẹp và quan sát
vân giao thoa trên màn ảnh nằm sau.
Các vân giao thoa cho thấy ánh sáng lan truyền như các sóng, do đó thí nghiệm này đã
chứng tỏ tính chất sóng của ánh sáng, củng cốlý thuyết sóng ánh sáng Huygens.
Thí nghiệm khe Young cũng có thể được thực hiện với các chùm electron hay ngun
tử để cho thấy lưỡng tính sóng hạt của chúng, hay đơn giản là có thể quan sát với
sóng nước.

Lịch sử

Trước khi thí nghiệm khe Young được thực hiện, tính chất sóng của ánh sáng mới chỉ được đưa ra như một giả thuyết,
dù khá thành công trong việc giải thích hiện tượng khúc xạ, và là tâm điểm của cuộc tranh luận giữa hai trường phái: một
bên dẫn đầu bởi Isaac Newton với lý thuyết hạt ánh sáng của mình và bên kia là Christiaan Huygens với lý thuyết sóng
ánh sáng.
Khoảng năm 1805, thầy thuốc và nhà vật lý người Anh Thomas Young đã thực hiện thí nghiệm của mình. Anh cắt một lỗ
nhỏ trên một cửa sổ và bao phủ nó bởi một tấm bìa dày có một lỗ nhỏ ở đó và sử dụng một cái gương để làm lệch
hướng chùm tia ánh sáng mảnh xuyên qua đó. Sau đó, anh dùng một thẻ nhỏ dày khoảng 1/13 inch, trên có hai khe nhỏ
và đặt nó ở giữa chùm tia để chia chùm tia sáng thành hai luồng ánh sáng. Kết quả thu được trên tường là những
vân giao thoa (các dải sáng và dải tối).
Hiện tượng quan sát được chỉ có thể được giải thích nếu hai chùm tia sáng đó lan truyền như các sóng. Các dải sáng
trên tường là nơi hai đỉnh sóng giao nhau, các dải tối là nơi một đỉnh sóng giao thoa với một bụng sóng. Thí nghiệm của
Young đã khẳng định sự lan truyền của ánh sáng như những sóng.
Vào năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie đề xướng rằng electron và những hạt vật chất khác cũng có
những thuộc tính sóng; ví dụ chúng có bước sóng liên hệ trực tiếp với động lượng qua cơng thức de Broglie.
Các thí nghiệm kiểm tra tính chất sóng của electron đã được thực hiện bởi Clinton Joseph Davisson và Lester Halbert
Germer ở Phịng thí nghiệm Bells. Họ đã lặp lại thí nghiệm khe Young, thay chùm ánh sáng bằng chùm tia electron, và
cũng quan sát được các vân giao thoa của electron. Thời điểm diễn ra thí nghiệm này hiện chưa rõ. Theo ông Peter
Rodger, biên tập viên khoa học của tạp chí Physics Today, thì lần đầu tiên ơng đọc được một bài viết về thí nghiệm này

là năm 1961, và tác giả là nhà vật lý Claus Joensson ở Đại học Tueblingen (Tây Đức). Tuy nhiên, có lẽ thí nghiệm trên
đã được thực hiện trước đó.

---------------------------------------------

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 10


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

I. Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng
1. Hiện tượng quang điện

-

Zn

a) Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện (năm 1887)
+ Bố trí thí nghiệm như hình (Sgk). Chiếu một chùm sáng do hồ
quang phát ra vào tấm kẽm tích điện âm gắn vào cần của một tĩnh
điện kế, thì góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi. Thay kẽm bằng
kim loại khác, hiện tượng xảy ra tương tự.

-

-

+ Kết quả: Ánh sáng hồ quang đã làm bật êlectron ra khỏi bề mặt tấm kẽm tích điện âm.
b) Định nghĩa hiện tượng quang điện
Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang
điện (hay còn gọi là hiện tượng quang điện ngồi).
c) Trong thí nghiệm trên chính bức xạ tử ngoại trong chùm tia hồ quang đã gây ra hiện tượng
quang điện ở tấm kẽm. Các êlectron bị bật ra gọi là các êlectron quang điện hay quang êlectron.
2. Định luật về giới hạn quang điện
Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn
quang điện  o của kim loại đó     o  , mới gây ra được hiện tượng quang điện.
+ Giá trị giới hạn quang điện  o của một số kim loại:
Chất

 o  m 

Chất

 o  m 

Chất

 o  m 

Chất

 o  m 

Bạc

0,26

Kẽm

0,35

Natri

0,50

Xesi

0,66

Đồng

0,30

Nhôm

0,36

Kali

0,55

Canxi

0,43

 thuộc vùng tử ngoại

 thuộc vùng ánh sáng khả kiến (nhìn thấy)

+ Dùng thuyết sóng điện từ về ánh sáng, ta khơng giải thích được định luật về giới hạn quang
điện.
3. Thuyết lượng tử ánh sáng
a) Giả thuyết Plăng (năm 1900)
Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc phát xạ có giá trị
hồn tồn xác định và bằng h.f ; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hoặc được phát xạ ;
còn h là một hằng số và h  6, 625.10 34 J.s gọi là hằng số Plăng.
+ Lượng năng lượng   hf gọi là lượng tử năng lượng.

b) Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết phôtôn) của Anh-xtanh (1905)
+ Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phơtơn.
+ Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng
ε = hf.
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 11


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

+ Phơtơn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. 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 hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hoặc hấp
thụ một phơtơn.
c) Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng

Anh-xtanh cho rằng, trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hồn tồn phơtơn chiếu
tới. Mỗi phơtơn bị hấp thụ sẽ truyền tồn bộ năng lượng của nó cho một êlectron. Do đó, muốn
cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại thì   A . Trong đó A được gọi là cơng thốt. Vậy, hiện
c
hc
.
tượng quang điện chỉ xảy ra khi hf  A hay h  A   

A
Đặt:  o 

hc
A

   o .

 o Chính là giới hạn quang điện của kim loại.

Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: một trong 3 trường hợp sau thỏa mãn:

  0




f  f0

A



( f0 

c
)
0

4. 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.
+ Ánh sáng có bước sóng càng dài tính chất sóng thể hiện càng rõ (nhiễu xạ, giao thoa, tán sắc);
ánh sáng có bước sóng càng ngắn tính chất hạt thể hiện càng rõ (hiện tượng quang điện ngoài, khả
năng đâm xun, ion hóa chất khí, làm phát quang một số chất)

II. Hiện tượng quang điện trong
1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong
a) Chất quang dẫn: Một số chất bán dẫn, khi không được chiếu sáng thì chúng là chất dẫn điện
kém, nhưng khi được chiếu sáng bằng ánh sáng thích hợp thì chúng là chất dẫn điện tốt. Các chất
này gọi là chất quang dẫn.
b) Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho
chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn
điện, gọi là hiện tượng quang điện trong.
Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện trong:

 0 gọi là giới hạn quang dẫn

≤ 0

c) Năng lượng kích hoạt là năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron
dẫn. Năng lượng kích hoạt và giới hạn quang dẫn của một số chất:
Chất

A (eV)

Ge
Si
PbS
PbSe

0,66
1,12
0,30
0,22

GV: Trần Quốc Chiến

 o  m 

1,88
1,11
4,14
5,56

Trang 12

Chất
PbTe
CdS
CdTe

A (eV)

 o  m 

0,25
4,97
0,72
0,90
1,51
0,82
1MeV = 10 6eV=1,6.10-13J
1 eV = 1, 6.10 19 J


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

2. Quang điện trở
+ Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng
chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
+ Điện trở của quang trở có thể thay đổi từ vài mêga ôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài
chục ơm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.
3. Pin quang điện (pin Mặt Trời)
+ Pin quang là nguồn điện, biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.
+ Hiệu suất của pin quang điện vào khoảng trên dưới 10%.
+ Cấu tạo: Pin có một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p. Trên cùng
là một lớp kim loại mỏng, dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trị các điện
cực trơ. Lớp tiếp xúc p-n gọi là lớp chặn, ngăn không cho êlectron khuếch tán từ n sang p và lỗ
trống từ p sang n.
+ Hoạt động: Khi được chiếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, sẽ gây ra hiện tượng

quang điện trong ở lớp bán dẫn loại p, giải phóng ra các cặp êlectron và lỗ trống. Êlectron dễ dàng
đi qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n, còn lỗ trống thì bị giữ lại trong lớp p. Kết quả lớp kim loại
mỏng phía trên trở thành điện cực dương, đế kim loại là điện cực âm. Suất điện động của pin vào
khoảng 0,5 V đến 0,8 V.
+ Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,…
Ngày nay, người ta đã chế tạo thử thành công ô tô và cả máy bay chạy bằng pin quang điện.

III. Hiện tượng quang – phát quang
1. Hiện tượng quang – phát quang
a) Khái niệm về sự phát quang
Hiện tượng xảy ra ở một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh
sáng có bước sóng khác, gọi là hiện tượng quang - phát quang. Chất có khả năng phát quang gọi là
chất phát quang.
b) Huỳnh quang và lân quang
+ Sự phát quang của chất lỏng và khí, tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích, gọi là sự huỳnh
quang.
+ Sự phát quang của một số chất rắn có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh
sáng kích thích, gọi là sự lân quang. Các chất đó gọi là chất lân quang.
2. Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang

Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích:  hq   kt .

IV. Mẫu ngun tử Bo
1. Mơ hình hành tinh ngun tử
+ Năm 1913, nhà vật lý Bo đã đưa ra mẫu nguyên tử gọi là mẫu nguyên tử Bo. Mẫu nguyên tử Bo
cũng dựa trên mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho nhưng có thêm hai tiên đề gọi là hai tiên đề Bo.
2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử
a) Tiên đề về các trạng thái dừng
Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng
thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì ngun tử khơng bức xạ.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 13


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhân
trên những quỹ đạo có bán kính hồn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.
+ Đối với ngun tử hiđrơ, bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương các số nguyên
liên tiếp (bán kính bị lượng tử hóa):
r  n 2 r0

Tên quỹ đạo
N
Bán kính
Số vạch quang
phổ phát ra khi ở
quỹ đạo:
Năng lượng
13, 6
E   2 (eV )
n

với ro  5.3.1011 m gọi là bán kính Bo.

K
1

r0
0
13, 6eV

L
2
4r0
1



13,6
(eV )
22

M
3
9r0
3



13,6
(eV )
32

N
4
16r0
6



13, 6
(eV )
42

O
5
25r0
10



13, 6
(eV )
52

P
6
36r0
15



13,6
(eV )
62

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

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trạng thái dừng có
năng lượng E m thấp hơn, thì nó phát ra một phơtơn có năng lượng đúng bằng hiệu E n  E m :
Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được
một phơtơn có năng lượng đúng bằng hiệu E n  E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng
c
lượng cao E n .
  hf  h  Ecao  Ethap

3. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hiđrô
Dựa vào tiên đề về các trạng thái dừng và số liệu đo được từ thực nghiệm, người ta đã xác
định được năng lượng của nguyên tử hiđrô ở các trạng thái dừng khác nhau.
Dựa vào tiên đề thứ hai, khi nguyên tử hiđrô chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức
năng lượng thấp hơn thì nó phát ra một phơtơn có năng lượng hồn tồn xác định hf = Ecao - Ethấp.
Mỗi phơtơn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, tức là ứng với một
vạch quang phổ có một màu nhất định. Vì thế, quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô là quang
phổ vạch.
Ngược lại, nếu nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng thấp mà nằm trong một chùm
ánh sáng trắng, thì lập tức ngun tử đó sẽ hấp thụ ngay một phơtơn có năng lượng phù hợp để
chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn. Như vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp
thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Do đó quang phổ hấp thụ của nguyên
tử hiđrô cũng là quang phổ vạch.

V. Sơ lược về laze
1. Laze là gì ?
+ Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện
tượng phát xạ cảm ứng. Tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường
độ lớn.
2. Một vài ứng dụng của laze
+ Trong y học, laze dùng như một dao mỗ trong các phẩu thuật tinh vi như mắt, mạch máu,…
Ngoài ra laze dùng để chữa một số bệnh ngoài da nhờ vào tác dụng nhiệt.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 14


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

+ Trong thông tin liên lạc, laze dùng trong liên lạc vô tuyến, điều khiển các con tàu vũ trụ, truyền
thông tin bằng cáp quang,…
+ Trong công nghiệp, laze dùng để cắt, khoan, tơi,…rất chính xác.
+ Trong trắc địa, laze dùng trong các công việc đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường
thẳng,…
+ Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút trỏ bảng, trong thí nghiệm về quang học,…

Albert
Einstein (14
March 1879 – 18 April 1955) was
a physicist who
is
widely
regarded as one of the most
influential scientists of all time.
Heinrich Rudolf Hertz

A hundred times every day I remind
myself that my inner and outer life are
based on the labors of other men,
living and dead, and that I must exert

myself in order to give in the same
measure as I have received and am
still receiving...

Có thể em chưa biết
Lịch sử của hiệu ứng quang điện




Alexandre Edmond Becquerel lần đầu tiên quan sát thấy hiệu ứng quang điện xảy ra với một điện cực được nhúng trong
dung dịch dẫn điện được chiếu sáng vào năm 1839. Năm 1873, Willoughby Smith phát hiện rằng selen (Se) có tính quang dẫn.
Năm 1887, Heinrich Hertz quan sát thấy hiệu ứng quang điện ngoài đối với các kim loại (cũng là năm ơng thực hiện thí
nghiệm phát và thu sóng điện từ. Sau đó Aleksandr Grigorievich Stoletov (Александр Григорьевич Столетов, 1839-1896) ) đã
tiến hành nghiên cứu một cách tỉ mỉ và xây dựng nên các định luật quang điện.
Một trong các cơng trình của Albert Einstein xuất bản trên tạp chí Annal der Physik đã lý giải một cách thành công hiệu ứng
quang điện cũng như các định luật quang điện dựa trên mơ hình hạt ánh sáng, theo Thuyết lượng tử vừa được công bố vào
năm 1900 của Max Planck. Các cơng trình này đã dẫn đến sự cơng nhận về bản chất hạt của ánh sáng, và sự phát triển của lý
thuyết lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng.

-----------------------------------------

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 15


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

I. Tính chất và cấu tạo hạt nhân nguyên tử
1. Cấu tạo hạt nhân
a) Cấu tạo hạt nhân
* Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ rất nhỏ gọi là Nucleon. Có hai loại Nucleon:

+ Proton (p) có khối lượng m p  1, 67262.1027 kg , mang điện tích nguyên tố dương e .

+ Notron (n) có khối lượng m n  1, 67493.1027 kg , không mang điện.

* Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Z được gọi là
nguyên tử số (cịn gọi là điện tích hạt nhân). Tổng số các Nucleon trong hạt nhân gọi là số khối, kí
hiệu là A. Số Notron trong hạt nhân là: N = A – Z.
b) kí hiệu hạt nhân:
Na23);

238
92

A
Z

X hoặc

A

X hoặc XA Trong đó X là kí hiệu hóa học. Ví dụ

23
11

Na (hay

U (hay U238).

c) Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số Proton Z, nhưng có số Notron N khác
nhau (số khối A khác nhau).
Ví dụ hiđrơ có ba đồng vị: hiđrơ thường ( 11 H ) ; hiđrơ nặng ( 21 H ) cịn gọi là Đơteri ( 21 D ) và hiđrô
siêu nặng ( 31 H ) còn gọi là Triti ( 31T )
Chú ý:
* Đối với các hạt nhân thì

1

N
 1,5
Z

duy nhất chỉ có hạt nhân Triti thì

N
2
Z

N
N
 1, 2 , cịn những hạt nhân có 1, 2   1,5 thì khơng đó là những hạt
Z
Z
nhân phóng xạ (sẽ nói ở bài sau)

Các hạt nhân bền thì

* Hạt nhân xem là hình cầu, hạt nhân có bán kính được tính bởi : R  1, 2.10 15. A1/3 (A là số
nucleon)

2. Khối lượng hạt nhân
a) Đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu là u, có trị số bằng
12
6

C.

1
khối lượng của đồng vị cacbon
12

1 u  1, 66055.10 27 kg .

Suy ra khối lượng Proton m p  1, 00728 u ; Notron m n  1, 00866 u .
b) Khối lượng và năng lượng
+ Theo Anh-xtanh, một vật có khối lượng m thì có năng lượng E tương ứng tỉ lệ với m và
ngược lại.

E  mc2 gọi là hệ thức Anh-xtanh, trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân khơng.

Nếu m = 1 u thì E  1 uc 2  931, 5 MeV.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 16

Vậy

1 u  931,5 MeV / c2


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

MeV/c 2 cũng là một đơn vị đo khối lượng hạt nhân.
+ Theo Anh-xtanh, một vật có khối lượng m 0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động

với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với m 

m 0 gọi là khối lượng nghỉ, m gọi là khối lượng động.
E  mc 2 

m 0c2
1

2

v
c2

m0

1

v2
c2

E 0  m 0 c2 gọi là năng lượng nghỉ.

gọi là năng lượng toàn phần. E  E  E 0   m  m 0  c 2 là động năng của

vật.
Từ công thức m 

m0

1

 m0  m 1 

v2
c2
photon khơng có trạng thái đứng n.

v2
nếu v = c thì m0 = 0, điều đó giải thích tại sao
c2

II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
1. Lực hạt nhân
Các Nucleon trong hạt nhân liên kết với nhau bởi lực hút rất mạnh, gọi là lực hạt nhân.
Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh, chỉ có tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân. Bán kính
tác dụng vào khoảng 1015 m . Lực hạt nhân là lực có cường độ mạnh nhất trong tự nhiên. Nếu

khoảng cách các nucleon > 1015 m thì lực hạt nhân giảm nhanh xuống không.
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân
a) Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các Nucleon tạo thành hạt nhân
đó. m  Zm p   A  Z  m n  m X gọi là độ hụt khối của hạt nhân. (mX : khối lượng hạt nhân)
b) Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với

thừa số c2 . Wlk  mc2

Hay:

Wlk   Zm p   A  Z  m n  m X  c 2

Wlk
) là năng lượng liên kết tính cho một Nucleon. Hạt nhân
A
có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Các hạt nhân trung bình có số khối
50  A  95 , có năng lượng liên kết riêng lớn nhất.

c) Năng lượng liên kết riêng (WR =

III. Phản ứng hạt nhân
1. Định nghĩa và đặc tính: tất cả mọi quá trình làm biến đổi hạt nhân gọi là phản ứng hạt nhân
a) Phản ứng hạt nhân tự phát là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các
hạt nhân khác. A  C  D Trong đó A là hạt nhân mẹ, C là hạt nhân con và D là tia phóng xạ
(điển hình là sự phóng xạ).
b) Phản ứng hạt nhân kích thích là q trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân
khác. AZ11 A  AZ22 B  AZ33 X  AZ44 Y
2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 17


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

+ Bảo tồn điện tích. ( Z1  Z2  Z3  Z 4 )

( A1  A 2  A3  A 4 )

+ Bảo toàn số Nucleon (bảo toàn số khối A).
+ Bảo toàn năng lượng toàn phần.
+ Bảo toàn động lượng.
3. Năng lượng phản ứng hạt nhân

Xét phản ứng hạt nhân: A  B  C  D

+ Tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước tương tác: m t  mA  m B
+ Tổng khối lượng nghỉ của các hạt sau tương tác:

ms  mC  m D

Nếu ms  m t thì phản ứng tỏa năng lượng. Nếu ms  m t thì phản ứng thu năng lượng.

+ Năng lượng tỏa (thu vào) W =  m t - m s  c2

W > 0 : tỏa năng lượng. W < 0 : thu năng lượng

(nghĩa là muốn phản ứng xảy ra phải cung cấp năng lượng cho nó).

+ Có hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng là phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.

IV. Sự Phóng xạ (là một phản ứng hạt nhân)
1. Hiện tượng phóng xạ
a) Định nghĩa: Phóng xạ là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân không bền vững và biến
đổi thành các hạt khác và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân hủy X
gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân Y được tạo thành gọi là hạt nhân con.
X → Y + tia phóng xạ
- Phóng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
b) Các dạng phóng xạ

+ Phóng xạ  : Bản chất tia  là dòng hạt nhân của nguyên tử hêli ( 42 He ), theo phản ứng sau:
A
Z


X 
 AZ42Y  24 He

Tính chất: vận tốc 2.10 7m/s, ion hóa môi trường mạnh (nên tiêu hao nhiều năng lượng), khả năng
đâm xun kém (khơng đi qua tấm bìa 1mm), đi được khoảng 8cm trong khơng khí, bị lệch trong
điện trường và từ trường.

+ Phóng xạ   : Phát ra tia   , bản chất là dòng các hạt êlectron ( 01 e ), theo phản ứng sau:
A
Z


X 

 ZA1Y  01 e  00 


Phóng xạ  là phóng xạ phổ biến

Với  là phản hạt của nơtrinơ.

+ Phóng xạ   : Phát ra tia   , bản chất là dịng các hạt pơzitron cịn gọi là êlectron dương ( 01 e ),
theo phản ứng sau:
A
Z


X 
 ZA1Y  01 e  00 


Với  là hạt nơtrinơ.

Phóng xạ   là phóng xạ khơng phổ biến (hiếm có)

Tính chất :Tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng, ion hóa mơi trường yếu hơn tia , khả năng đâm
xun, đi được vài mét trong khơng khí, xuyên qua nhôm vài mm. bị lệch trong điện trường và từ
trường.
+ Phóng xạ  : Phát ra tia  , là phóng xạ đi kèm theo của phóng xạ  và  .

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 18

SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

Tính chất: Tia  có bản chất là chùm photon ánh sáng , tức sóng điện từ có bước sóng rất ngắn
<= 10 -11m , khơng ion hố mơi trường, khả năng đâm xuyên sâu (vài mét trong bê tông và vài cm
trong chì), nguy hiểm cho con người. Khơng bị lệch trong điện trường và từ trường.
2. Định luật phóng xạ
a) Đặc tính của q trình phóng xạ
+ Là q trình biến đổi hạt nhân ngẫu nhiên. Là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.
+ Có tính tự phát và khơng điều khiển được, không chịu tác động của các yếu tố vật lí bên ngồi
(như áp suất, nhiệt độ, lực…).
b) Định luật phóng xạ
Trong q trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ.
Về số hạt
N  N o .et hay

N  N o .2



t
T



Với

ln 2 0,693


T
T

Vì thế về khối lượng cũng giảm, và ta có

m  m0e  t  m0 .2



t
T

N o số hạt nhân (số nguyên tử) ban đầu.
N số hạt nhân chưa bị phân rã (số hạt nhân còn lại) sau thời gian t.
m0 khối lượng ban đầu.
m khối lượng hạt nhân chưa bị phân rã (còn lại) sau thời gian t.
T: chu kì bán rã.

 : hằng số phóng xạ.
e : số Nepe
giữa m và N liên quan với nhau bởi N 

m
NA
A

(NA = 6,022.10 23 : số Avogadro)

Chu kì bán rã T: Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi chu kì bán rã T, nghĩa là sau một chu

kì bán rã T thì một nửa chất phóng xạ biến thành chất khác. (cịn lại 50%)
λ gọi là hằng số phóng xạ đặc trưng cho chất phóng xạ.
3. Đồng vị phóng xạ nhân tạo
Ngồi các đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng tạo ra được nhiều đồng vị phóng xạ
gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo.
a) Phóng xạ nhân tạo và phương pháp nguyên tử đánh dấu
+ Đồng vị phôtpho

30
15

P là đồng vị phóng xạ nhân tạo đầu tiên do hai ơng bà Quy-ri thực hiện vào

năm 1934, khi dùng hạt  để bắn phá nhôm:
Phôtpho

30
15

4
2

30
1
He  27
13 Al  15 P  0 n

P có tính phóng xạ   , chu kỳ bán rã 195 s.

+ Phương pháp tạo ra hạt nhân phóng xạ nhân tạo của nguyên tố X theo sơ đồ

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 19

A
Z

X  01 n 

A 1
Z

X


SAO PHƯƠNG NAM
A 1
Z

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

X là đồng vị phóng xạ của X, khi trộn lẫn với các hạt nhân bình thường khơng phóng xạ, các

hạt nhân
y học,…

A 1
Z

b) Đồng vị

X được gọi là các nguyên tử đánh dấu, được ứng dụng nhiều trong sinh học, hóa học,

14
6

C đồng hồ của Trái Đất

Trong thành phần của tia vũ trụ có các nơtron chậm, khi gặp hạt nhân
tạo nên phản ứng:
14
6

1
0

n N  C H
14
7

14
6

14
7

N trong khí quyển

1
1

C là một đồng vị phóng xạ  , chu kỳ bán rã 5730 năm.Trong khí quyển tỉ lệ

đổi. Dựa vào sự phân rã của
các di vật này.

14
6

14
6

C / C là không

C trong các di vật cổ gốc sinh vật, người ta xác định được tuổi của

Người ta còn ứng dụng đồng vị phóng xạ trong phương pháp nguyên tử đánh dấu.

V. Phản ứng phân hạch
1. Cơ chế của phản ứng phân hạch
+ Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
+ Để gây ra được phản ứng phân hạch ở hạt nhân X thì phải truyền cho nó một năng lượng, giá trị
tối thiểu của năng lượng cần truyền gọi là năng lượng kích hoạt. Phương pháp dễ nhất là bắn
nơtron chậm vào X (notron chậm là notron có năng lượng khoảng 0,1eV cỡ năng lượng của
chuyển động nhiệt). Hạt nhân X chuyển sang trạng thái kích thích và sự phân hạch xảy ra. Trong
mỗi phân hạch lại sinh ra k = 1, 2 hoặc 3 nơtron.
n  X  X*  Y  Z  kn
2. Năng lượng phân hạch
+ Nguyên liệu cho phản ứng phân hạch thường là U235 hay U238, nhưng trong các quặng thì
U235 chiếm tỉ lệ rất ít so với U238, mà U235 mới có khả năng hấp thụ notron chậm để vỡ thành

hai hạt nhân nhẹ (tức phản ứng phân hạch xảy ra). Vì thế ta thường nghe thuật ngữ làm giàu Urani
(đọc thêm phần cuối bài)
+ Phản ứng phân hạch của urani 235
hay

235
92

1
0
1
0

n  235
92 U 
n  235
92 U 

139
1
0
U 10 n 95
42 Mo  57 La  20 n  7 1e

236
92
236
92

1

U*  9539Y  138
53 I  3 0 n

139
1
U*  95
38 Sr  54 Xe  2 0 n

+ Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng (dưới dạng động năng của các hạt), năng lượng
đó gọi là năng lượng phân hạch. Một phân hạch của urani tỏa ra năng lượng khoảng 200 MeV.
+ Sau mỗi phân hạch của urani lại sinh ra trung bình 2,5 nơtron. Các nơtron này kích thích cho
các phân hạch mới. Kết quả là các phân hạch xảy ra liên tục tạo thành phản ứng dây chuyền.
Chú ý: U238 thì hấp thụ notron nhanh (notron nhanh là notron có động năng cỡ 1MeV
Giả sử sau mỗi phân hạch, có k nơtron sinh ra kích thích k phân hạch mới thì:
khi k < 1 phản ứng dây chuyền không xảy ra.
khi k = 1 phản ứng dây chuyền tự duy trì và năng lượng tỏa ra khơng đổi theo thời gian,
có thể kiểm sốt được. Sản xuất điện hạt nhân.
khi k > 1 Phản ứng dây chuyền tự duy trì và năng lượng tỏa ra tăng rất nhanh, khơng kiểm
sốt được, gây nên sự bùng nổ. Chế tạo bom nguyên tử.

+ Để có k  1 thì khối lượng của chất phân hạch phải lớn hơn hoặc bằng một giá trị Mth gọi là
khối lượng tới hạn. Ví dụ: U235 thì Mth = 15kg; với Pu thì Mth = 5kg.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 20


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2

+ Lị phản ứng hạt nhân: một phản ứng phân hạch hạt nhân tự duy trì, có điều khiển được trong
một thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân.
+ Cấu tạo lò phản ứng hạt nhân:
- Thanh nhiên liệu (chứa U235)
- Chất làm chậm notron (thường dùng nước nặng D2O)
- Thanh điều khiển (điều chỉnh hệ số nhân notron)
+ Phản ứng phân hạch có điều khiển được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, ứng với k =
1. Trong lị có những thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtron thừa, để
đảm bảo cho k = 1.
+ Nhà máy điện hạt nhân:
Có cấu tạo gồm
- Máy phát điện ba pha.
- Tubin, nồi hơi,… giống nhà máy nhiệt điện. Tuabin gắn với roto máy phát điện ba pha.
- Nguồn cung cấp năng lượng: Chính là lò phản ứng hạt nhân.
Nguyên tắc hoạt động: dùng năng lượng của phản ứng phân hạch làm sôi nước, sau đó tạo hơi
nước áp suất cao làm quay tubin và như thế làm quay rôto của máy phát điện ba pha.

VI. Phản ứng nhiệt hạch
1. Cơ chế của phản ứng nhiệt hạch
Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hay nhiều hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn. Sự
tổng hợp này chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch.
Ví dụ: 21 H  31 H  24 He  01 n  17,6 MeV

Phản ứng này tỏa ra năng lượng 17,6 MeV.

+ Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch xảy ra là
-

Nhiệt độ cao (50  100 triệu độ).

-

Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn.

-

Thời gian duy trì trạng thái plasma    ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.

2. Năng lượng nhiệt hạch
+ Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch gọi là năng lượng nhiệt hạch.
+ Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1 g heli từ hiđrô gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1 g
urani và gấp 200 triệu lần năng lượng tỏa ra khi đốt 1 g cacbon.
+ Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.
+ Ưu điểm của năng lượng nhiệt hạch: nhiên liệu dồi dào, có sẵn trong thiên nhiên, khơng gây ơ
nhiễm mơi trường.
Có thể em chưa biết

GV: Trần Quốc Chiến

Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima và Nagasaki là sự kiện hai quả bom nguyên tử được Quân
đội Hoa Kỳ, theo lệnh của Tổng thống Harry S Truman, sử dụng trong Chiến tranh thế giới lần
thứ hai vào những ngày gần cuối của Đệ nhị thế chiến tại Nhật Bản. Ngày 6 tháng 8 năm 1945,
quả bom nguyên tử thứ nhất mang tên "Little Boy" đã được thả xuốngthành phố
Hiroshima, Nhật Bản. Sau đó 3 hơm, ngày 9 tháng 8 năm 1945, quả bom thứ hai mang tên "Fat
Man" đã phát nổ trên bầu trời thành phố Nagasaki.
Có nhiều nguyên nhân khiến con số chính xác người thiệt mạng khơng thống nhất. Các số liệu
khác nhau bởi được thống kê vào các thời điểm khác nhau. Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều
tháng, thậm chí nhiều năm bởi hậu quả củaphóng xạ. Cũng có những áp lực làm con số bị

phóng đại hoặc giảm thiểu vì lý do tun truyền chính trị. Theo ước tính, 140.000 người dân

Trang 21


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2
Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng như bởi hậu quả của nó. Số người thiệt mạng ở Nagasaki là
74.000. Ở cả hai thành phố, phần lớn người chết là thường dân.
Vai trò của hai vụ nổ đối với việc nước Nhật đầu hàng, cũng như hậu quả và các giải thích cho
việc thả bom vẫn là chủ đề còn bàn cãi. Ở Mỹ, quan điểm đa số cho rằng hai quả bom đã chấm
dứt chiến tranh sớm hơn nhiều tháng và hạn chế thiệt hại sinh mạng các bên tham chiến. Với
nước Nhật, dư luận cho rằng chúng là không cần thiết và hành vi chống lại dân thường là vô
đạo đức.
Ngày 15 tháng 8 năm 1945, Đế quốc Nhật Bản đầu hàng vô điều kiện Khối Đồng minh và ký
vào văn kiện đầu hàng ngày 2 tháng 9 năm 1945, chính thức chấm dứt Thế chiến thứ hai.

Làm giàu Uranium: Công nghệ tử thần
Việc Iran thực hiện công nghệ làm giàu Uranium khiến dư luận quốc tế lo ngại. Theo các chuyên gia, 1 kg
Uranium được làm giàu tương đương 15.000 tấn thuốc nổ TNT.
Trong cuộc khủng hoảng hạt nhân ở Iran hiện nay, mục tiêu của các cường quốc Phương Tây là bằng mọi cách
ngăn chặn để Iran không thể sở hữu được loại “thuốc nổ” có sức huỷ diệt hàng loạt, cụ thể là không thể làm chủ
được công nghệ chế tạo hai loại nhiên liệu hạt nhân Uranium (tên gọi thông thường là Urani, viết tắt là U) và
Plutonium (hay Plutoni, Pu).
Nhưng trước mắt, cấp bách nhất, là vấn đề Uranium. Họ buộc Iran phải từ bỏ chương trình làm giàu loại thuốc nổ
này.
Quả bom Uranium định mệnh
Hiểm hoạ của quả bom nguyên tử chế tạo từ chất Uranium đối với con người khơng cịn là câu chuyện trên sách
vở.

Sáu mươi năm đã đi qua, nhưng nhân loại, và trước hết là người dân Nhật chưa thể nào và có lẽ khơng bao giờ
qn ngày Thứ Hai kinh hoàng của năm 1945 ấy.

Ảnh chụp từ máy bay Thành phố Hiroshima trước
và sau nổ bom nguyên tử vào ngày 6/8/1945. Sau
vụ nổ (ảnh bên phải), Hiroshima chỉ còn là bình địa.
(Ảnh từ internet)
Đúng 8 giờ 15 phút sáng ngày Thứ Hai, 6/8/1945, một quả bom nguyên tử đã được ném xuống Hiroshima.
Đó là loại bom bằng nhiên liệu Uranium.

Litle boy-Quả bom nguyên tử đầu
tiên trên thế giới. "Lõi" của quả
bom này là 1 kg Uranium "giàu"
với thành phần đồng vị U-235
chiếm trên 90%. Quả bom này đã

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 22


SAO PHƯƠNG NAM
nổ ở Hiroshima (Nhật) vào ngày
6/8/1945 và gây ra cái chết cho
hơn 20 vạn người.

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2
Dù chỉ dài 3,3 mét, đường kính 0,7 mét, nặng 4 tấn, có tên gọi mĩ miều là
"Chú Nhóc Con" (Little Boy), nhưng sức huỷ diệt mạnh như 15 ngàn tấn thuốc
nổ thơng thường TNT, nó đã biến 92% thành phố Hiroshima thành gạch vụn

và tro tàn, làm chết hơn 20 vạn người.

Thực sự, quả bom 4 tấn đó chỉ chứa 1 kg nhiên liệu rịng, hay nói cách khác chỉ gồm 1kg chất nổ Uranium với
thành phần đồng vị U235 chiếm trên 90%.
Chính 1kg chất nổ ấy đã tạo nên sức tàn phá mạnh bằng 15 ngàn tấn thuốc nổ TNT thông thường!
Đến nay, trong các kho vũ khí của các cuờng quốc hạt nhân đã có những quả bom nguyên tử với sức huỷ diệt
khủng khiếp lớn hơn, hàng chục và thậm chí cả trăm lần so với "Chú Nhóc Con" tàn phá Hiroshima năm xưa.
Nhưng, dù bom nhỏ hay bom lớn, tất cả đều đòi hỏi phải có cơng nghệ làm giàu Uranium nhằm tạo được một
lượng cần thiết Uranium giàu, tức là loại Urani có thành phần đồng vị U235 rất cao.
Vậy, thế nào là U235 giàu và làm giàu Uranium như thế nào?
Uranium giàu
Nguyên tố Uranium, được phát hiện hơn 200 năm trước (năm 1789) bởi nhà hố học M.G. Klapơrơt (người Đức).
Và tên nguyên tố này chính là tên gọi để kỷ niệm sự kiện phát hiện ngôi sao Urani, hay Thiên Vương Tinh trong
Thái dương hệ của chúng ta.
Ngay từ đầu, nhiều đặc tính thơng thường của Urani đã được khám phá.
Chẳng hạn, đó là kim loại nặng, màu trắng bạc, nhiệt độ nóng chảy 1133 độ C và nhiệt độ sơi là 3.500 độ C.
Chẳng có gì đáng chú ý nếu ngun tố Urani khơng có một thuộc tính rất quan trọng - tính phóng xạ.
Chính với phát minh tia phóng xạ tự nhiên phát ra từ quặng Urani và Thôri, Marie Curie
cùng chồng (Pierre Curie) và người thầy của mình (Henry Becquerel) đã được trao tặng
Giải Nobel Vật lý năm 1903.
Khơng dừng ở đó, Marie Curie giành hẳn tám năm để tìm tịi những chất phóng xạ ẩn
chứa trong quặng Urani và đưa đến cho nhân loại một công cụ quý giá sử dụng trong
lĩnh vực y học, địa chất v.v...Và vinh quang lại đến với bà: Một giải Nobel thứ hai đã
được trân trọng trao tặng riêng cho Marie Curie (1911), giải Nobel Hoá Học về phát minh
các nguyên tố mới chưa hề biết trước đó - Radium và Polonium .
Nhưng quan trọng nhất và có ý nghĩa nhất đối với Urani là tính chất phân hạch của U235, được các nhà khoa học lỗi lạc E. Fermi (Ý), O. Hahn và Ph. Strassman (Đức) phát
hiện vào những năm 30 của thế kỷ trước.
Dưới tác dụng của nơtron, hạt nhân U -235 bị phân ra hai mảnh, đồng thời giải phóng 23 nơtron mới và toả ra một năng lượng lớn 200 MeV (200 triệu điện tử-vôn).

Enrico Fermi (19011954).

Như đã nói ở trên, chỉ 1kg Urani giàu trong “Chú Nhóc Con” đã phát ra năng lượng khổng lồ tương đương 15 ngàn
tấn thuốc nổ TNT!

Phân hạch hạt nhân: Những hạt nơtrôn bắn vào hạt nhân Uranium khiến
cho hạt nhân Uranium vở ra thành

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 23


SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2
nhiều hạt nhân nhỏ hơn và phóng thích
một nguồn năng lượng cực kỳ lớn.
(Nguồn: ffden-2)

Chính tính chất này đã biến Urani thành một loại nhiên liệu lý tưởng sử dụng cho mục đích quân sự là chế tạo
thuốc nổ hạt nhân hoặc ứng dụng trong mục đích hồ bình là xây dựng nhà máy điện hạt nhân (dùng năng lượng
hạt nhân làm ra điện).
Các tài liệu địa chất cho biết Urani tự nhiên tồn tại dưới dạng hỗn hợp ôxit urani U2O8
trong quặng pesơblin.
Quặng này là nguyên liệu xuất phát để điều chế kim loại nguyên chất hoặc các hợp
chất khác.
Họ cũng xác định rằng lượng Urani có trong quả đất tương đối ít, hàm lượng trung
bình trong đất đá chỉ chiếm khoảng ba phần triệu (3.10 4%), gần như cùng hàm lượng
của các nguyên tố hiếm hoi khác như Bo, Môlipđen, Ytecbi và Tali.
Kim loại Urani lại gồm hai thành phần đồng vị chủ yếu, U-238 và U-235.

Uranium trong tự nhiên
(Nguồn:web.em.doe.gov) Trong đó, U-238 chiếm hàm lượng áp đảo với 99,7%. Còn đồng vị U-235 quá ư
nghèo, chỉ chiếm 0,3% (tức 3 phần ngàn). Điều oái oăm là U-235 hiếm, nhưng quý. Vì
chỉ U-235 mới tham gia phản ứng hạt nhân dây chuyền, một phản ứng cần thiết để duy trì sự cung cấp nhiệt cho
hoạt động của nhà máy điện hay tạo nên vụ nổ cần thiết.
Nói cách khác, chỉ hạt nhân U-235 này mới là nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân hoặc “thuốc nổ” của bom
nguyên tử.
Trong thực tế, khó có thể tách được một lượng U-235 rịng tuyệt đối.
Chỉ có thể làm giàu đồng vị U-235 trong hỗn hợp kim loại Urani đến một tỉ lệ nhất định. Với độ giàu khoảng 5%
(hay U-235 giàu 5%), kim loại hỗn hợp Uranium đã có thể dùng làm nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân.
Nhưng để làm chất nổ cho bom nguyên tử thì U-235 phải chiếm trên 90% trong hỗn hợp kim loại Uranium. Người
ta gọi đó là Uranium "giàu".
Cơng nghệ "làm giàu" Uranium
Như vậy, q trình tăng thành phần U-235 trong kim loại hỗn hợp
Uranium được gọi là công nghệ làm giàu Uranium.

Phương pháp ly tâm để tách đồng vị U 235
ra khỏi U-238 dựa trên sự khác nhau về
lực ly tâm của các phân tử khí nhẹ và nặng
Q trình này trở nên rất quan trọng, nếu khơng nói là quyết định để
hơn. Sự tách riêng bằng phương pháp ly
biến chất Urani thành thứ vật liệu quý hiếm như vậy.
tâm được thực hiện trong các xy lanh
quay. Hổn hợp các phân tử các loại khác
Hiện nay, có nhiều phương pháp để làm giàu Uranium
nhau khi đi vào các xy lanh quay được tách
như: Tách đồng vị điện từ (Electromagnetic Isotope Separation),
thành hai dòng. Những phân tử nặng hơn
Khuyếch tán nhiệt (Thermal Diffusion), Khuyến tán khí (Gaseous
bị gạt ra vùng ngoại biên của máy ly tâm và

Diffusion), Khí động học (Aerodynamic Processes), tách đồng vị Lachuyển động xuống dưới dọc theo thành
de (Laser Isotope Separation), Trao đổi iơn và hố học (Chemical
ngồi, cịn cũng những phân tử ấy nhưng
and Ion Exchange), Tách Plasma (Plasma Separation) và Khí ly tâm
nhẹ hơn thì bị đẩy vào phần trung tâm
(Gas Centrifuge).
hướng lên trên dọc theo trục của máy ly
Phương pháp phổ biến để làm giàu Uranium hiện nay là phương
tâm. Trong phương pháp này, U 238 và U
pháp ly tâm (Iran hiện đang sử dụng phương pháp này).
235 chỉ đạt được sự tách riêng hoàn toàn
Muốn đạt độ giàu U-235 càng cao và thu được khối lượng nhiên liệu
khi cho hỗn hợp khí đi qua máy liên tục
lớn, cần có nhiều máy ly tâm, hàng trăm, hàng nghìn và thậm chí
hàng nghìn lần. (Theo "Định luật tuần
hàng chục nghìn cỗ máy.
hồn và hệ thống tuần hồn các ngun
Rõ ràng, với hàng trăm máy siêu ly tâm đang làm việc hết cơng
tố của Mendeleep". N.P.Agaphosin, NXB
suất, Iran đã có công nghệ làm giàu Uran.
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội-1981).
Quốc tế, trước hết là các siêu cường trong Hội đồng bảo an LHQ,
đang hết sức quan ngại, đó cũng là điều dễ hiểu.
Khơng chỉ vậy, Iran cịn làm tăng cơn sốt của cuộc khủng hoảng bằng tuyên bố về ý định xây dựng lò phản ứng
hạt nhân nước nặng.

GV: Trần Quốc Chiến

Trang 24

SAO PHƯƠNG NAM

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 12- TẬP 2



CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG
* Đ/n: Là hiện tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác nhau khi đi qua mặt phân cách của hai môi
trường trong suốt.
* Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc
Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, chỉ có một màu.
v
Bước sóng của ánh sáng đơn sắc λ = , v là vận tốc ánh sáng trong môi trường chiết suất n.
f
c
λ0 c
λ
truyền trong chân không

λ0 =
= λ = 0
f
λ v
n
Tần số khơng đổi khi sóng ánh sáng đi từ mơi trường này sang mơi trường khác, chỉ có v và  thay
đổi : cùng tăng hoặc cùng giảm. Đi từ môi trường chiết suất nhỏ sang môi trường chiết suất lớn thì
v và  giảm
* Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ
nhất, màu tím là lớn nhất.

* Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
Bước sóng của ánh sáng trắng:
tím    đỏ
Thường gặp: 0,38 m    0,76 m.
* Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, tia tím lệch nhiều nhất, góc lệch lớn nhất, góc khúc xạ nhỏ nhất.
tia đỏ lệch ít nhất.
* Nếu tia sáng truyền thẳng góc với mặt phân cách hai mơi trường thì tia khúc xạ truyền thẳng.
1. Chiếu xiên một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc đi từ không khí vào nước nằm ngang thì chùm tia
khúc xạ khi qua mặt phân cách
A. không bị lệch so với phương của tia tới và không đổi màu.
B. bị lệch so với phương của tia tới và không đổi màu.
C. không bị lệch so với phương của tia tới và đổi màu.
D. vừa bị lệch so với phương của tia tới và đổi màu.
2. Sóng ánh sáng có đặc điểm
A. khơng truyền được trong chân không.
B. tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ.
C. là sóng dọc.
D. Là sóng ngang hay sóng dọc tuỳ theo bước sóng dài hay ngắn.
3. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng đơn sắc?
A. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định gọi là màu đơn sắc.
B. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định.
C. Vận tốc truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các môi trường khác nhau là như nhau.
D. Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính.
4. Nguyên nhân chính của sự tán sắc ánh sáng trắng qua lăng kính là do
A. tính chất thay đổi vận tốc ánh sáng, khi truyền vào môi trường khác.
B. chất làm lăng kính có chiết suất lớn hơn chiết suất của khơng khí.
C. chất làm lăng kính có chiết suất nhỏ hơn chiết suất của khơng khí.
D. ánh sáng trắng là tập hợp của các ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím và chiết suất của lăng kính
với các màu đơn sắc khác là khác nhau.
GV: Trần Quốc Chiến

Trang 25