lý thuyết lý 12 full

LÝ 12 : LÝ THUYẾT CÁC LOẠI TIA VÀ CÁC LOẠI QUANG PHỔ
A.
Tóm tắt lý thuyết
I. Máy quang phổ:
1. Định nghĩa :
Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau . Nói khác đi, nó
dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một
C
nguồn sáng phát ra .
F1
2. Cấu tạo: Gồm 3 phần chính :

S

 Ống chuẩn trực C:.
 Hệ tán sắc :
 Buồng tối hay Buồng ảnh:
3. Nguyên tắc hoạt động:Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng .
Các loại quang phổ:
Quang phổ vạch phát xạ
Quang phổ liên tục
1.
Định nghĩa:
Quang phổ gồm một dải sáng, màu biến
Quang phổ gồm các vạch màu riêng lẻ
thiên liên tục.
trên một nền tối.
2.
Cách tạo:
Các vật rắn, lỏng và những khối khí có
Các khối khí có áp suất thấp khi bị

áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra
kích thích sẽ phát ra quang phổ vạch.
quang phổ liên tục

F
L1

L

P

F2
L2

Quang phổ vạch hấp thụ
Quang phổ gồm các vạch tối trên nền
quang phổ liên tục.
Ánh sáng trắng khi bị truyền qua khối
khí hay hơi và qua máy quang phổ sẽ
cho quang phổ vạch hấp thụ.

3.
Tính chất:
Không phụ thuộc vào bản chất của
Phụ thuộc vào bản chất của nguồn
Phụ thuộc vào bản chất của khí hấp
nguồn sáng mà phụ thuộc vào nhiệt độ
sáng, mỗi chất khi bị kích thích phát ra
thụ, mỗi chất khí hấp thụ có quang phổ
của nguồn sáng, nhiệt độ càng cao càng

quang phổ đặc trưng riêng về số vạch,
hấp thụ đặc trưng riêng về số vạch, vị
phát sáng mạnh ở vùng có bước sóng
vị trí vạch và cường độ sáng của các
trí vạch.
ngắn.
vạch.
4.
Ứng dụng:
Đo nhiệt độ của nguồn phát sáng do bị
Xác định thành phần cấu tạo của
Xác định thành phần cấu tạo của chất
nung nóng.
nguồn phát.
hấp thụ.
 Điều kiện để thu được quang phổ hấp thụ là nhiệt độ của chất hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát quang phổ liên tục.
Định luật Kiếc-sốp: Ở một nhiệt độ xác định, một vật chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà nó có khả năng phát xạ và ngược lại, nó chỉ
phát bức xạ nào mà nó có khả năng hấp thụ, gọi là sự đảo vạch quang phổ.
Phép phân tích quang phổ:
Dựa vào quang phổ hấp thụ hoặc phát xạ của một nguồn ta có thể xác định thành phần hóa học của nguồn đó. Phép nhân tích quang
phổ có các ưu điểm:
Kết quả nhanh.
Độ nhạy cao.
Có thể xác định nhiệt độ và thành phần hóa học của các vật ở rất xa như Mặt Trời, các vì sao.
II. TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA X
Tia hồng ngoại
Tia tử ngoại
Tia Rơnghen(tia X)
1.
Định nghĩa:

Bức xạ không nhìn thấy, có bước sóng
Bức xạ không nhìn thấy, có bước sóng
Bức xạ có bước sóng ngắn hơn bước
dài hơn bước sóng ánh sáng đỏ.
ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím.
sóng tia tử ngoại.

(  0,76m)

(0,001m    0,38m)

(1011m    108 m)

2.
Nguồn phát:
Các vật bị đun nóng sẽ phát ra tia hồng
ngoại.

Các vật bị đun nóng đến nhiệt độ cao
(trên 2000oC) sẽ phát ra tia tử ngoại.

Cho chùm tia catot có vận tốc lớn đập
vào kim loại có nguyên tử lượng lớn, từ
đó sẽ phát ra tia X.
Sóng điện từ.
Có khả năng đâm xuyên.
Tác dụng mạnh lên kính ảnh.
Làm ion hóa chất khí.
Làm phát quang một số chất.
Có tác dụng sinh lí mạnh.

Gây ra hiện tượng quang điện.

3.
-

Tính chất:
Sóng điện từ.
Tác dụng nhiệt
Tác dụng lên kính ảnh
Gây ra hiện tượng quang dẫn

2.

Ứng dụng

Sóng điện từ.
Làm ion hóa chất khí.
Tác dụng mạnh lên kính ảnh.
Làm phát quang một số chất
Bị hấp thụ mạnh bởi nước và
thủy tinh.
Có tác dụng sinh lí.
Gây ra hiện tượng quang điện.
Khám phá vết nứt trên bề mặt kim loại.

Chiếu điện, chụp điện, chữa ung thư
1


Sấy khô, sưởi ấm.

Dùng để diệt khuẩn.

nông gần ngoài da.
Dò các lỗ khuyết tật bên trong các sản
phẩm đúc

THANG SÓNG ĐIỆN TỪ SẮP XẾT THEO CHIỀU TĂNG DẦN BƯỚC SÓNG :
- Tia gamma

  1011 m

- Tia Rơnghen

(1011 m    108 m)

- Tia Tử ngoại vài nm  

 0,38 m

- Ánh sáng nhìn thấy 0,4 μm đến 0,75 μm
- Tia hồng ngoại

0,76 m    vài mm

- Sóng vô tuyến 10-4 m đến 103 m.

CHUYÊN ĐỀ: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Hiện tượng quang điện(ngoài) - Thuyết lượng tử ánh sáng.

a. Hiện tượng quang điện
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang
điện).
b. Các định luật quang điện
+ Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện):
Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó, mới
gây ra được hiện tượng quang điện:   0.
+ Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa):
Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có   0), cường độ dòng quang
I
điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.
Ibảo hòa
+ Định luật quang điện thứ ba
(định luật về động năng cực đại của quang electron):
Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc
vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước
Uh O
U
sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.
c. Thuyết lượng tử ánh sáng
+ Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn 
= hf (J). Nếu trong chân không thì

  h. f 

h.c



f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng.

h=6,625.10-34 J.s : hằng số Plank; c =3.108 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không.
+ Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn.
+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không.
+ Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát
ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục.
+Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
d. Giải thích các định luật quang điện
+ Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:

hf =

hc



=A+

1
mv 02 max .
2

2


+ Giải thích định luật thứ nhất: Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: hf =

hc



A=

hc

0

    0;

-với 0 là giới hạn quang điện của kim loại:

0 =

-Công thoát của e ra khỏi kim loại :

A

-Tần số sóng ánh sáng giới hạn quang điện :

f0 

hc
A
h.c

0
c

0

với : V0 là vận tốc ban đầu cực đại của quang e (Đơn vị của V0 là m/s)
0 là giới hạn quang điện của kim loại làm catot (Đơn vị của 0 là m; m; nm;pm)
m (hay me ) = 9,1.10-31 kg là khối lượng của e; e = 1,6.10-19 C là điện tích nguyên tố ; 1eV=1,6.10-19J.
+Bảng giá trị giới hạn quang điện
Chất kim loại
Chất kim loại
Chất bán dẫn
o(m)
o(m)
o(m)
Bạc
0,26
Natri
0,50
Ge
1,88
Đồng
0,30
Kali
0,55
Si
1,11
Kẽm
0,35
Xesi
0,66
PbS
4,14
Nhôm
0,36

Canxi
0,75
CdS
0,90
e. 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.
+Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng thể hiện rỏ thì
tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại.
+Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang
điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt.
+Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn
như ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …, còn tính chất hạt thì mờ nhạt.

II. Hiện tượng quang điện trong.
a. Chất quang dẫn
Chất quang dẫn là những chất bán dẫn, dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp.
b. Hiện tượng quang điện trong
Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng
tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong.
c. Quang điện trở
Được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh
sáng chiếu vào nó thích hợp.
d. Pin quang điện

Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Hoạt
động của pin dựa trên hiện tượng quang điện trong của một số chất bán dẫn ( đồng ôxit, sêlen,
silic,...). Suất điện động của pin thường có giá trị từ 0,5 V đến 0,8 V
Pin quang điện (pin mặt trời) đã trở thành nguồn cung cấp điện cho các vùng sâu vùng xa, trên các vệ tinh nhân tạo, con tàu
vũ trụ, trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi. …

III. So sánh hiện tượng quang điện ngoài và quang điện trong:
So sánh
Hiện tượng quang điện ngoài
Hiện tượng quang dẫn
Vật liệu
Kim loại
Chất bán dẫn
Bước sóng as kích thích
Nhỏ, năng lượng lớn (như tia tử ngoại)
Vừa, năng lượng trung bình (as nhìn thấy..)
Do ưu điểm chỉ cần as kích thích có năng lượng nhỏ (bước sóng dài như as nhìn thấy) nên hiện tượng quang điện trong được ứng
dụng trong quang điện trở (điện trở thay đổi khi chiếu as kích thích, dùng trong các mạch điều khiển tự động) và pin quang điện
(biến trực tiếp quang năng thành điện năng)
3


IV. Hiện tượng quang–Phát quang.
a. Sự phát quang
+ Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền
ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó gọi là sự phát quang.
+ Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó.
b.Huỳnh quang và lân quang- So sánh hiện tượng huỳnh quang và lân quang:
So sánh
Vật liệu phát quang
Thời gian phát quang
Đặc điểm - Ứng dụng

Hiện tượng huỳnh quang
Chất khí hoặc chất lỏng
Rất ngắn, tắt rất nhanh sau khi tắt as

kích thích
As huỳnh quang luôn có bước sóng dài
hơn as kích thích (năng lượng nhỏ hơntần số ngắn hơn)

Hiện tượng lân quang
Chất rắn
Kéo dài một khoảng thời gian sau khi tắt as kích thích
(vài phần ngàn giây đến vài giờ, tùy chất)
Biển báo giao thông, đèn ống

c. Định luật Xtốc về sự phát quang( Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang )
Ánh sáng phát quang có bước sóng hq dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích kt:
hf hq < hfkt => hq > kt.
d.Ứng dụng của hiện tượng phát quang
Sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động kí điện tử, tivi, máy tính. Sử dụng sơn
phát quang quét trên các biển báo giao thông.

V. Mẫu nguyên tử Bo.
a. Mẫu nguyên tử của Bo
+Tiên đề về trạng thái dừng
-Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định E n, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng,
nguyên tử không bức xạ.
-Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn
xác định gọi là quỹ đạo dừng.
-Công thức tính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hyđrô: rn = n2r0, với n là số nguyên và
r0 = 5,3.10-11 m, gọi là bán kính Bo (lúc e ở quỹ đạo K)
Trạng thái dừng n
1
2
3

4
5
6
Tên quỹ đạo dừng
K
L
M
N
O
P
Bán kính: rn = n2r0
r0
4r0
9r0
16r0
25r0
36r0
Năng lượng e Hidro En

13,6
(eV )
n2

Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: En

13,6
13,6
13,6
2
2

1
2
32
13, 6
(eV ) Với n  N*.
n2

13,6
42

13,6
52

13,6
62

-Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi hấp thụ năng lượng thì
nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích. Thời gian nguyên tử ở trạng thái kích
thích rất ngắn (cỡ 10-8 s). Sau đó nguyên tử chuyển về trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản.
+ 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 En sang trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát
ra một phôtôn có năng lượng:  = hfnm = En – Em.
-Ngược lại, nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu
En – Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn.
-Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với sự nhảy của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính r m sang
quỹ đạo dừng có bán kính rn và ngược lại.
En
hấp thụ
b. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidrô
-Nguyên tử hiđrô có các trạng thái dừng khác nhau EK, EL, EM, ... .

hfmn
Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M, ...
Em
-Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (Ecao) xuống mức
năng lượng thấp hơn (Ethấp) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng xác định: hf = Ecao – Ethấp.

bức xạ
hfnm

4


-Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  =

c
, tức là một vạch quang phổ có một màu (hay
f

một vị trí) nhất định. Điều đó lí giải quang phổ phát xạ của hiđrô là quang phổ vạch.
-Ngược lại nếu một nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng Ethấp nào đó mà nằm trong một chùm ánh sáng trắng, trong
đó có tất cả các phôtôn có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ một phôtôn có năng lượng
phù hợp  = Ecao – Ethấp để chuyển lên mức năng lượng Ecao. 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.

VI. Sơ lược về laze.
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.
a.. Đặc điểm của laze
+ Laze có tính đơn sắc rất cao.
+ Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha).
+ Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao).

+ Tia laze có cường độ lớn. Ví dụ: laze rubi (hồng ngọc) có cường độ tới 106 W/cm2.
b. Một số ứng dụng của laze
+ Tia laze được dùng như dao mổ trong phẩu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt), .
+ Tia laze dùng truyền thông thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ, ...
+ Tia laze dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, bản đồ, thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, ...
+ Tia laze được dùng trong đo đạc , ngắm đưởng thẳng ...
+ Ngoài ra tia laze còn được dùng để khoan, cắt, tôi, ...chính xác các vật liệu trong công nghiệp.

Chương 4
DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

I/. Dao động điện từ
1. Mạch dao động (hay khung dao động) là mạch kín gồm cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C.
Điện trường và từ trường trong mạch biến thiên, nên dao động của mạch gọi là dao động điện từ.
2. Trong mạch dao động, điện tích q của tụ điện, dòng điện i trong mạch và hiệu điện thế u giữa hai bản tụ đều
1
biến thiên tuần hoàn theo quy luật dạng sin với tần số góc  
.
LC
q q
+ Nếu q  q o cos  t   thì u   o cos  t    Đơn vị điện tích là cu-lông (C)
C C


Với
i  q '  q o s in  t     I ocos  t    
Io  q o
2

3. Nếu không có tác động điện hoặc từ với bên ngoài, thì dao động điện từ là một dao động tự do

1
1
+ Tần số góc riêng:  
+ Chu kỳ riêng: T  2 LC + Tần số riêng: f 
LC
2 LC
L là độ tự cảm của cuộn cảm, đơn vị là henry (H) và C là điện dung của tụ điện, đơn vị là fara ( F).
+ Bội và ước thập phân: kilô (k) = 103 ; mêga (M) = 106 ; giga (G) = 109 đêxi (d) = 101 centi (c) =
102 ; mili (m) = 103 ; micrô (  ) = 106 ; nanô (n) = 109 ;
picô (p) = 1012
4. Năng lượng của mạch dao động LC:
+ Năng lượng của mạch dao động gồm có năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện và năng lượng từ
trường tập trung trong cuộn cảm.
+ Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạch gọi là năng lượng điện từ.
+ Nếu không có sự tiêu hao năng lượng thì năng lượng điện từ trong mạch được bảo toàn.
* Xét mạch dao động LC có q  qo cos  t  
+ Năng lượng điện trường tức thời trong tụ điện:

và

5


1
1
1 q2
1 q o2
hay:
WC  Cu 2  qu 
WC 

cos 2  t   
2
2
2C
2C
+ Năng lượng từ trường tức thời trong cuộn cảm:
1
1
hay
WL  Li 2
WL  L2q o2 sin 2  t   
2
2
+ Năng lượng điện từ của mạch dao động LC:

1 q o2
WL 
sin 2  t   
2C

1 q o2 1
1
1
 CU o2  q o U o  LIo2 Đơn vị năng lượng là Jun (J)
W=WC  WL = hằng số W 
2C 2
2
2
Vậy, trong quá trình dao động của mạch, năng lượng từ trường và năng lượng điện trường luôn chuyển
hóa cho nhau, nhưng tổng năng lượng điện từ là không đổi.

II/. Điện từ trường
1. Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên
+ Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện điện trường xoáy. Đường sức của điện trường xoáy là
những đường cong khép kín, bao quanh các đường sức của từ trường.
+ Ngược lại, điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện từ trường. Đường sức của từ trường là những
đường cong khép kín, bao quanh các đường sức của điện trường.
2. Điện từ trường. Bất kỳ điện trường biến thiên nào cũng sinh ra từ trường biến thiên, và ngược lại, từ trường
biến thiên nào cũng sinh ra điện trường biến thiên. Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên chuyển hóa
lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường.
3. Phương trình Mắc-xoen diễn tả mối quan hệ giữa:
+ điện tích, điện trường, dòng điện và từ trường.
+ sự biến thiên của từ trường theo thời gian và điện trường xoáy.
+ sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường.
III/. Sóng điện từ
1. Điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng gọi là sóng điện từ.
2. Đặc điểm của sóng điện từ
+ Sóng điện từ lan truyền được trong mọi môi trường, kể cả trong chân không.
+ Tốc độ của sóng điện từ trong chân không lớn nhất và bằng tốc độ của ánh sáng trong chân không bằng
c  3.108 m / s.
c 3.108
v
. Trong chân không hay trong trong khí   
 m .
f
f
f
+ Sóng điện từ là sóng ngang. Vectơ cường độ điện trường E và vectơ cảm ứng từ B vuông góc nhau và cùng
vuông góc với phương truyền sóng. Ba vectơ E, B, v tạo thành một tam diện thuận (Hình 22.1).
+ Trong sóng điện từ, dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn đồng pha với nhau.
+ Sóng điện từ cũng bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa,…

+ Sóng điện từ mang năng lượng.
+ Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilômét dùng trong thông tin liên lạc gọi là sóng vô
tuyến. Sóng vô tuyến được chia thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.
IV/. Truyền thông bằng sóng điện từ
1. Nguyên tắc chung của việc truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến:
1. Dùng sóng điện từ cao tần để tải các thông tin gọi là sóng mang.
2. Biến điệu các sóng mang ở nơi phát sóng:
+ Biến dao động âm thành dao động điện, tạo thành sóng âm tần.
+ Dùng mạch biến điệu để trộn sóng âm tần với sóng mang, gọi là biến điệu sóng điện từ.
3. Ở nơi thu sóng, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần. Dòng loa biến dao động
điện thành dao động âm.
4. Khi tín hiệu có cường độ nhỏ, dùng mạch khuếch đại để khuếch đại chúng.
2. Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản:
Gồm 5 bộ phận cơ bản (Hình 23.2) (1) micrô ; (2) mạch phát sóng điện từ cao tần ; (3) mạch biến điệu ;
(4) mạch khuếch đại ; (5) anten phát.
+ Bước sóng   vT 

6


3. Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản:
Gồm 5 bộ phận cơ bản (Hình 23.3) (1) anten thu ; (2) mạch khuếch dao động điện từ cao tần ; (3) mạch
tách sóng ; (4) mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần ; (5) loa.

VŨ TRỤ
Tên

Vị Trí

Lịch Sử hình thành

Mặt Trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng
99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời.[6] Trái Đất và các thiên thể khác

Mặt Trời

Trung tâm vũ trụ

như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, và bụi quay
quanh Mặt Trời. Khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất
xấp xỉ 149,6 triệu kilômét nên ánh sáng Mặt Trời cần 8 phút 19 giây
mới đến được Trái Đất. Trong một năm, khoảng cách này thay đổi từ
147,1 triệu kilômét

Sao Thủy

Hành tinh thứ nhất

Sao Thủy hay Thủy Tinh( Mercurius ) là hành tinh nhỏ nhất và
gần Mặt Trời nhất trong tám hành tinh thuộc Hệ Mặt Trời,[a] với chu kỳ
quỹ đạo bằng 88 ngày Trái Đất

Sao Kim

Hành tinh thứ 2

Sao Kim hay Kim tinh còn gọi là sao Thái Bạch là hành tinh thứ hai
trong hệ Mặt Trời, tự quay quanh nó với chu kỳ 224,7 ngày Trái Đất.
Xếp sau Mặt Trăng, nó là thiên thể tự nhiên sáng nhất trong bầu trời
tối Sao Kim đạt độ sáng lớn nhất ngay sát thời điểm hoàng hôn hoặc
bình minh, do vậy mà dân gian còn gọi là sao Hôm.

Trái Đất

Hành tinh thứ 3

Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời, đồng thời cũng là hành
tinh lớn nhất trong các hành tinh đất đá của hệ Mặt Trờixét về bán
kính, khối lượng và mật độ vật chất. Trái Đất còn thường được gọi là
“thế giới”, “hành tinh xanh”] hay “Địa Cầu”, là nhà của hàng triệu loài
sinh vật,[10] trong đó có con người và cho đến nay đây là nơi duy nhất
trong vũ trụ được biết đến là cósự sống. Hành tinh này được hình
thành cách đây 4,55 tỷ năm và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó
khoảng 1 tỷ năm trước.

Sao Hỏa

Hành tinh thứ 4

Sao Hỏa còn gọi là: Hỏa Tinh,là hành tinh thứ tư tính từ Mặt
Trời trong Thái Dương Hệ. Nó thường được gọi với tên khác là “Hành
tinh Đỏ”, do sắt ôxít có mặt rất nhiều trên bề mặt hành tinh làm cho bề
mặt nó hiện lên với màu đỏ đặc trưng. Trên Sao Hỏa có ngọn
núi Olympus Mons, ngọn núi cao nhất trong Hệ Mặt Trời, và hẻm núi
Valles Marineris, hẻm núi dài và rộng nhất trong Thái Dương Hệ

Sao Mộc

Hành tinh thứ 5

Sao Mộc hay Mộc tinh là hành tinh thứ năm tính từ Mặt Trời và là

hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời.[12] Nó là hành tinh khí khổng
lồ với khối lượng bằng một phần nghìn của Mặt Trời nhưng bằng hai
lần rưỡi tổng khối lượng của tất cả các hành tinh khác trong Hệ Mặt
Trời cộng lại.

Sao Thổ

Hành tinh thứ 6

Thổ Sao là hành tinh thứ sáu tính theo khoảng cách trung bình
7


từ Mặt Trời và là hành tinh lớn thứ hai về đường kính cũng như khối
lượng.Là hình tinh siêu nhẹ

ếu chúng ta bỏ Thổ tinh vào trong

nước, nó sẽ nổi.
Mặt Trăng

Vệ tinh Trái Đất

Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất và là vệ tinh tự
nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời.

Sao Thiên
vương

Hành tinh thứ 7

Sao Hải Vương

Hành tinh thứ 8

Sao Thiên Vương là hành tinh thứ bảy tính từ Mặt Trời; là hành tinh
có bán kính lớn thứ ba và có khối lượng lớn thứ tư trong hệ.
Sao Hải Vương là hành tinh thứ tám và xa nhất tính từ Mặt
Trời trong Hệ Mặt Trời. Nó là hành tinh lớn thứ tư về đường kính và
lớn thứ ba về khối lượng. Sao Hải Vương có khối lượng riêng lớn
nhất trong số các hành tinh khí trong hệ Mặt trời.

Sao Diêm
Vương

Hành tinh thứ 9

Sao Diêm Vương,là hành tinh lùn nặng thứ hai đã được biết
trong Hệ Mặt Trời và là vật thể nặng thứ mười trực tiếp quay
quanh Mặt Trời.

8


Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

Biên soạn: Trương Văn Thanh

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN


Phần I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT
§ 1.CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
ĐỘ HỤT KHỐI
CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I.

1.

Cấu hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:

Prôtôn: ki hiệu p11H
mp = 1,67262.10 27 kg , điện tích : +e .
Nơtrôn: kí hiệu n  01n ,
mn = 1,67493.10 27 kg , không mang điện tích
A
Z

1.1. Kí hiệu hạt nhân:

X

-

A= số nuctrôn : số khối

-

Z = số prôtôn = điện tích hạt nhân: nguyên tử số

-

N  A Z : số nơtrôn
1

1.2. Bán kính hạt nhân nguyên tử:

R  1, 2 .1015 A3 (m)

2.Đồng vị
Những nguyên tử đồng vị là những nguyên tử có cùng số prôtôn ( Z ), nhưng khác số nơtrôn (N) hay số
nuclôn (A).
Ví dụ:

Hidrô có ba đồng vị

1
1

H ;

2
1

H ( 12 D) ;

3
1

H ( 31T )

+ đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại này .
+ đồng vị phóng xạ ( không bền) : có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo .

3.Đơn vị khối lượng nguyên tử
- u : có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 126C
27
2
13
- 1u  1,66058.10 kg  931,5 MeV / c ; 1 MeV  1,6 .10 J

Website . ĐT: 0974.810.957

1


Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

Biên soạn: Trương Văn Thanh

II. ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

1. Lực hạt nhân
- Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn, bán kính tương tác khoảng 1015 m .
- Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực mới truyền tương tác giữa các
nuclôn trong hạt nhân gọi là tương tác mạnh.

2. Độ hụt khối m của hạt nhân ZAX

Khối lượng hạt nhân mhn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng m .

m   Z.mp  ( A Z ).mN  mhn 

3. Năng lượng liên kết Wlk của hạt nhân ZAX
- Năng liên kêt Là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt
nhân thành các nuclôn riêng biệt).
o

Wlk   J

Khi đơn vị của:

; mp    mn    mhn   kg

Wlk   Z.mp  N.mn  mhn  . c 2  m . c 2

Thì

4.Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ZAX
- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn

Wlk
.
A

- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

§ 2. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

I.

- Phản ứng hạt là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân.
A1
Z1

X1  Z X2 
A2
2

A3
Z3

X3  Z X4 hay A + B → C + D.
A4
4

- Có hai loại phản ứng hạt nhân
o

Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ)

o

Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác.

Chú ý:

Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân

Prôtôn ( 11 p  11H ) ; Nơtrôn ( 01n ) ; Heli ( 24 He  24 ) ; Electrôn (    10e ) ; Pôzitrôn (    10e )

CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

II.

1.

Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)

A1  A2  A3  A4

Website . ĐT: 0974.810.957

2


Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

Biên soạn: Trương Văn Thanh

3.

Z1  Z2  Z3  Z4
Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)


Định luật bảo toàn động lượng:
 Pt   P s

4.

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần Wt  Ws

2.

Chú ý:
- Năng lượng toàn phần của một hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường ( động năng)
1
W  mc 2  mv2
2
- Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết:
Wđ1 + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2
- Liên hệ giữa động lượng và động năng

III.

P 2  2mWd

hay

Wd 

P2
2m

NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
m0 = m1+m2 và m = m3 + m4

- Trong trường hợp m (kg ) ; W ( J ) :

W  (m0  m)c 2  (m  m0 )c 2 (J)
- Trong trường hợp m (u ) ; W ( MeV ) :

W  (m0  m)931,5  (m  m0 )931,5
o

Nếu m0 > m: W  0 : phản ứng tỏa năng lượng

o

Nếu m0 < m : W  0 : phản ứng thu năng lượng

§ 3. PHÓNG XẠ
I.

PHÓNG XẠ

Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các
hạt nhân khác.
II.

CÁC TIA PHÓNG XẠ

1.1 Các phương trình phóng xạ:
- Phóng xạ  ( 24 He) : hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn.
Website . ĐT: 0974.810.957

3

Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

Biên soạn: Trương Văn Thanh
A
Z

A 4
Z 2

X  He 
4
2

Y

- Phóng xạ   ( 10 e) : hạt nhân con tiến một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn.
A
Z

X  10e 

A
Z 1

Y

- Phóng xạ   ( 10 e) : hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn.
A
Z

- Phóng xạ  :

A
Z

X  10e 

A
Z 1

Y

X*  00  ZAX

1.2. Bản chất và tính chất của các loại tia phóng xạ
Loại Tia

Bản Chất

Tính Chất

()

o Là dòng hạt nhân nguyên tử Heli ( 24 He ),
chuyển động với vận tốc cỡ 2.107m/s.

(-)

o Là dòng hạt êlectron ( 10 e) , vận tốc  c

( )

o Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi là
pozitron) ( 10 e) , vận tốc  c .

()

o Là bức xạ điện từ có năng lượng rất cao

+

o Ion hoá rất mạnh.
o Đâm xuyên yếu.
o Ion hoá yếu hơn nhưng
đâm xuyên mạnh hơn tia .
o Ion hoá yếu nhất, đâm
xuyên mạnh nhất.

CÁC ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ

III.

1.

Chu kì bán rã của chất phóng xạ (T)

Chu kì bán rã là thời gian để một nửa số hạt nhân hiện có của một lượng chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi
thành hạt nhân khác.

2.

Hằng số phóng xạ

3.

Định luật phóng xạ



Số hạt (N)

ln 2

T

(đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ)

Độ phóng xạ (H)

Khối lượng (m)

(1 Ci  3,7.1010 Bq)

Trong quá trình phân rã, số
Trong quá trình phân rã, - Đại lượng đặc trưng cho
hạt nhân phóng xạ giảm theo khối lượng hạt nhân phóng xạ tính phóng xạ mạnh hay yếu
thời gian tuân theo định luật giảm theo thời gian tuân theo của chất phóng xạ.
hàm số mũ.
định luật hàm số mũ.

- Số phân rã trong một giây.


N(t )  N0 . 2

t
T

 N0 . e



 t

m(t )  m0 . 2

t
T

 m0 . e

 t



H (t )  H 0 . 2

t
T

 H 0 . e  t

H  N
o N0 : số hạt nhân phóng xạ

o m0 : khối lượng phóng xạ ở

o H0 : độ phóng xạ ở thời

Website . ĐT: 0974.810.957

4


Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

ở thời điểm ban đầu.

thời điểm ban đầu.

o N ( t ) : số hạt nhân phóng xạ

điểm ban đầu.

o m(t ) : khối lượng phóng xạ

còn lại sau thời gian t .
công thức liên quan : n 

Biên soạn: Trương Văn Thanh

o H (t ) : độ phóng xạ còn lại

còn lại sau thời gian t .

sau thời gian t .

m N
V


A N A 22,4
NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol

ỨNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ

IV.

- Theo dõi quá trình vận chuyển chất trong cây bằng phương pháp nguyên tử đánh dấu.
- Dùng phóng xạ  tìm khuyết tật trong sản phẩm đúc, bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư …
- Xác định tuổi cổ vật.

§ 4. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

I.

1.

Phản ứng phân hạch
Phản ứng phân hạch là một hạt nhân rất nặng như Urani ( 235
92U ) hấp thụ một nơtrôn chậm sẽ vỡ thành hai hạt

nhân trung bình, cùng với một vài nơtrôn mới sinh ra.

U  01n 

235
92

2.

U 

236
92

A1
Z1

X

A2
Z2

X  k 01n  200MeV

Phản ứng phân hạch dây chuyền

Nếu sự phân hạch tiếp diễn liên tiếp thành một dây chuyền thì ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, khi đó
số phân hạch tăng lên nhanh trong một thời gian ngắn và có năng lượng rất lớn được tỏa ra.
Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phân hạch ( k
là hệ số nhân nơtrôn).
o

Nếu k  1 : thì phản ứng dây chuyền không thể xảy ra.

o

Nếu k  1 : thì phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và điều khiển được.

o

Nếu k  1 : thì phản ứng dây chuyền xảy ra không điều khiển được.

o

Ngoài ra khối lượng

3.

Nhà điện nguyên từ

U phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mth .

235
92

Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân.

PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

II.

1.

Phản ứng nhiệt hạch
Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.
Website . ĐT: 0974.810.957

5


Các bài giảng luyện thi môn Vật Lí 12.

Biên soạn: Trương Văn Thanh
2
1

2.

H  H  H  n  3, 25 Mev
2
1

3
2

1
0

Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch

- Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ.
- Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ.

3.

Năng lượng nhiệt hạch

- Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng
nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn.
- Nhiên liệu nhiệt hạch có thể coi là vô tận trong thiên nhiên: đó là đơteri, triti rất nhiều trong nước sông và
biển.
- Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch sạch so với phản ứng phân hạch vì không có bức xạ hay cặn bã phóng
xạ làm ô nhiễm môi trường.

Phần II: BÀI TẬP ÁP DỤNG
I. XÁC ĐỊNH CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT:
Loại 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân, năng lượng liên kết hạt nhân:
Bài 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân

+

238
92

U , 1123 Na , 24 He

U có cấu tạo gồm: Z=92 , A = 238  N = A – Z = 146

238
92

Đáp án:

238
92

U : 92 proton ; 146 nơtron
Z= 11 , A = 23  N = A – Z = 12

23
+ 11
Na gồm :

Đáp án:

:

23
11

11 proton ; 12 nơtron

Na :

Bài 2 : Khối lượng của hạt

Be là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là mN = 1,0087u, khối lượng của

proton là mP = 1,0073u. Tính độ hụt khối của hạt nhân 104 Be là bao nhiêu?
10
4

-

Xác định cấu tạo hạt nhân

-

Vận dụng công thức độ hụt khối :

10
4

Be có Z = 4proton, 6 notron

m   Z.mp  ( A Z ).mN  mhn  = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u
m = 0,069u

Đáp án: m = 0,069u

Website . ĐT: 0974.810.957

6