Vật lý 12 - Luyện thi Đại học - Học kỳ 2 - Chương 5: Sóng ánh sáng (Giáo viên: Dũ Phùng)
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Vật lý 12 - Luyện thi Đại học - Học kỳ 2 - Chương 5: Sóng ánh sáng (Giáo viên: Dũ Phùng), để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 1 Chƣơng 5 : SĨNG ÁNH SÁNG Vấn Đề 1: Tán Sắc Ánh Sáng 1. Tán sắc ánh sáng : Khi đi qua lăng kính, chùm ánh sáng trắng sẽ : Bị lệch về phía đáy của lăng kính , tuân theo định luật khúc xạ anh sáng . Bị tách thành nhiều chùm sáng cĩ màu khác nhau từ đỏ đến tím. Trong đĩ chùm tia màu đỏ lệch ít nhất và chùm tia màu tím lệch nhiều nhất Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím khi đi qua lăng kính gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng. Dãi sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng , nĩ gồm 7 màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam . chàm . tím . đỏ > cam >. . . . . > tím Gĩc lệch của các tia sáng : Dđỏ < Dcam < Dvàng <. . . . . < Dtím . Gĩc khúc xạ của các tia sáng : rđỏ > rcam > rvàng >. . . . . > rtím . 2. Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc : Ánh sáng đơn sắc là á/sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính . Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều á/sáng đơn sắc từ đỏ đến tím 3. Nguyên nhân của hiện tƣợng tán sắc : Do hai nguyên nhân như sau : Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím . Chiết suất của chất dùng làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau ( n = g() ). Chiết suất đối với áng sáng đỏ thì nhỏ nhất , đối với ánh sáng tím thì lớn nhất . Tức là : nđỏ < ncam <nvang <. . . . < ntím 4. Ứng dụng của hiện tƣợng tán sắc: Ứng dụng trong máy quang phổ : Tách chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc . Giải thích một số hiện tượng xảy ra trong tự nhiên như cầu vồng bảy sắc . 5.Các cơng thức liên quan : Phản xạ ánh sáng : i = i’ Khúc xạ ánh xáng : n1.sini = n2.sinr. Phản xạ tồn phần : sinigh = n2/n1; với n1 > n2. Lăng kính : sini1 = n.sinr1 * Trường hợp gĩc A và i nhỏ : i1 = n.r1 Sini2 = n.sinr2 i2 = n.r2 A = r1 + r2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 – A D = (n 1).A * Trường hợp gĩc lệch cục tiểu : D = Dmin i1 = i2 = và r1 = r2 = . * Gĩc lệc giữa tia đỏ và tia tím : D = Dtím Dđỏ . * Gĩc lệc giữa tia đỏ và tia tím trường hợp gĩc chiết quang A nhỏ : D = (ntím – nđỏ)A Cơng thức tính gĩc lệch cực tiểu: Chú ý : Khi khảo sát với ánh sáng đơn sắc nào thì chiết suất n ứng với ánh sáng đơn sắc đĩ . Trong chân khơng , bước sĩng xác định bởi cơng thức : ( c = 3.10 8 m/s ) Trong mt trong suốt cĩ chiết suất n thì bước sĩng giảm n lần so với trong chân khơng: Cịn vận tốc: v = Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 2 Vấn Đề 2: Hiện Tƣợng Giao Thoa Ánh Sáng I/ Hiện Tƣợng Nhiễu Xạ : Hiện tượng nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng khơng tuân theo định luật truyền thẳng . Hiện tượng nhiễu xạ quan sát được khi ánh sáng truyền qua lổ nhỏ , hoặc gần mép của những vật trong suốt hay khơng trong suốt . Hiện tượng nhiễu xạ giải thích được khi coi ánh sáng cĩ tính chất sĩng . Mỗi lổ nhỏ hoặc khe hẹp khi cĩ ánh sáng truyền qua sẽ trở thành một nguồn phát sĩng ánh sáng thứ cấp. II. GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Hai sĩng ánh sáng kết hợp giao nhau sẽ tạo nên hệ thống vân sáng tối xen kẽ cách đều nhau gọi là hiện tƣợng giao thoa ánh sáng. 1. Khoảng vân: i = 2. Vị trí vân: ( 1) sáng: ; với 0; 1; 2; 3;... 1 1 tối: ( ) ( ) 2 2 ks k t D x ki k a k D x k i k a 3. Hiệu quang trình: 2 1 ; ax d d D 4. Khoảng cách giữa n vân sáng liên tiếp nhau là l: l = (n - 1)i 5. Khoảng cách giữa m khoảng vân liên tiếp nhau là l: l = m.i 6. Tại vị trí M mà : Vân sáng bậc 1 : Vân tối bậc ( 1) 2 x k k i x k k i 7. Số vân sáng (vân tối) cĩ trong bề rộng trƣờng giao thoa: 2 L N phần thập phân i a. Số vân sáng: 2 1 s N N b. Số vân tối: 2 2; nếu: 0,50 2 ; nếu: 0,50 t t N N phần thập phân N N phần thập phân 8. Tìm số vân sáng, vân tối giữa 2 điểm M( xM) và N (xN) khi biết loại vân ở M,N: ( M,N khác phía so với vân sáng trung tâm) Số vân sáng: - xM < k.i < xN Số vân tối: - xM < (k ).i < xN (trừ 2 vân ở M,N) 1 sáng – 1 tối: = n,5 ( số bán nguyên) => số vs = số vt = n ( trừ 2 vân ở M,N) 2 sáng: = n => số vs = n - 1 ; số vt = n ( trừ 2 vân ở M,N) 2 tối: = n => số vs = n; số vt = n - 1 ( trừ 2 vân ở M,N) Nếu M,N cùng phía so với vân sáng trung tâm thì 9. Dịch chuyển hệ vân giao thoa: a. Đặt bản mặt song song trên một đƣờng truyền của tia sáng: Thì tồn bộ hệ vân tiến về phía bản mỏng nhưng i khơng đổi Khi cĩ bản mặt song song; vân sáng trung tâm dời một đoạn: ( 1)n eD x a e là độ dày bản mỏng. Chú ý: Vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song. Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 3 b. Nguồn sáng S dịch chuyển theo phƣơng song song với mặt phẳng chứa 2 khe một đoạn b rất nhỏ: Thì hệ vân dịch chuyển theo chiều ngược lại, nhưng i khơng đổi. Đoạn dịch chuyển: x0 = Chú ý: Vân sáng trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của nguồn. III. GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG HỖN HỢP (ÁNH SÁNG TRẮNG) 1. GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG: a. Bề rộng quang phổ bậc k : b. Tìm số bức xạ tại vị trí xM: Tìm số bức xạ cho vân sáng tại M: xM =k và tím đỏ Tìm số bức xạ cho vân tối tại M: xM = (k và tím đỏ 2. GIAO THOA VỚI NHIỀU ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC: a. Vị trí vân sáng bậc 1 k của bức xạ 1 trùng với vị trí vân sáng bậc 2 k của bức xạ 2 : 1 1 2 2 k k b. Vị trí vân sáng bậc 1 k của bức xạ 1 trùng với vị trí vân tối bậc 2 k của bức xạ 2 : 1 1 2 2 1 ( ) 2 k k Khoảng cách liên tiếp giữa 2 vân sáng cùng màu vs trung tâm: Chú ý: Khoảng vân trong khơng khí là i ; trong mơi trường cĩ chiết suất n khoảng vân mt i i n Vấn Đề 3: Quang Phổ 1.Máy quang phổ: a. Định nghĩa : Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng cĩ nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau . b.Nguyên tắc hoạt động : Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng . c.Cấu tạo: gồm 3 bộ phận chính : Ống chuẩn trực . Hệ tán sắc ( lăng kính). Buồng ảnh . 2.Quang phổ liên tục : a.Định nghĩa : Quang phổ liên tục là quang phổ gồm nhiều dãi màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. b.Nguồn phát sinh quang phổ liên tục : Các chất rắn, chất lỏng, chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nĩng sẽ phát ra quang phổ liên tục . c.Tính chất : Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng . -Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng . Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ bức xạ càng mạnh và miềm quang phổ lan dần từ bức xạ cĩ bước sĩng dài sang bức xạ cĩ bước sĩng ngắn. 3.Quang phổ vạch phát xạ: a.Định nghĩa : Quang phổ gồm các vạch màu riêng lẽ , ngăn cách nhau bằng những khoảng tối, được gọi là quang phổ vạch phát xạ . b.Nguồn phát ra quang phổ vạch phát xạ : Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị kích thích phát sáng . c.Tính chất : -Mỗi nguyên tố hố học khi bị kích thích , phát ra các bức xạ cĩ bước sĩng xác định và cho một quang phổ vạch phát xạ riêng , đặc trưng cho nguyên tố ấy . -Các nguyên tố khác nhau , phát ra quang phổ vạch khác hẳn nhau về : số lƣợng các vạch , màu sắc các vạch , vị trí (tức là bƣớc sĩng)của các vạch và về cƣờng độ sáng của các vạch đĩ . 4.Quang phổ vạch hấp thụ : a. Định nghĩa : Quang phổ lien tục thiếu một số vạch màu do bị chất khí (hay hơi kim loại) hấp thụ , được gọi là quang phổ vạch hấp thụ . ( Như vậy : Quang phổ vạch hấp thu là những vạch tối trên nền của quang phổ liên tục) b.Nguồn phát ra quang phổ vạch hấp thụ : Chiếu ánh sáng từ một nguồn qua khối khí hay hơi bị nung nĩng rồi chiếu qua máy quang phổ, ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ . Điều kiện để cĩ quang phổ vạch hấp thụ là : nhiệt độ của nguồn sáng phải lớn hơn nhiệt độ của đám khi. c.Tính chất : Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 4 -Quang phổ vạch hấp thụ phụ thuộc vào bản chất của khí hấp thụ . Mỗi chất khí hấp thụ cĩ một quang phổ vạch hấp thụ đặc trưng. -Trong quang phổ vạch cĩ sự đảo sắc như sau : mổi nguyên tố hố học chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà nĩ cĩ khả năng phát xạ , và ngược lại , nĩ chỉ phát bức xạ nào mà nĩ cĩ khả năng hấp thụ 5.Phân tích quang phổ : Phân tích quang phổ là phương pháp vật lí dùng để xác định thành phần hố học của một hợp chất , dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất đĩ phát xạ hoặc hấp thụ . 6. Thang sĩng điện từ : Sĩng vơ tuyến , tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại , tia X , tia gamma đều cĩ bản chất là sĩng điện từ . Chúng cĩ cách thu , phát khác nhau , cĩ những tính chất rất khác nhau và giữa chúng khơng cĩ ranh giới rõ rệt . Những sĩng điện từ cĩ bước sĩng dài thì dễ quan sát hiện tượng giao thoa, bước sĩng càng ngắn thì tính đâm xuyên càng mạnh . Thang sĩng điện từ được sắp xếp và phân loại theo thứ tự bước sĩng giảm dần từ trái qua phải . Vấn Đề 4 : TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA X Tia hồng ngoại Tia từ ngoại Tia Rơnghen (tia X) a/ Định nghĩa b/ Nguồn phát c/ Bản chất và tính chất e/ Ứng dụng Là bức xạ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng dài hơn bước sĩng ánh sáng đỏ . > 0,76m đến vài mm Mọi vật, dù cĩ nhiệt độ thấp đều phát ra tia hồng ngoại . Lị than , lị sưởi điện , đèn điện dây tĩc … là những nguồn phát tia hồng ngoại rất mạnh . - Bản chất là sĩng điện từ . - Tác dụng nhiệt rất mạnh . - Tác dụng lên kính ảnh, gây ra một số phản ứng hố học . - Cĩ thể biến điệu như sĩng cao tần . - Gây ra hiện tượng quang dẫn . - Sây khơ , sưởi ấm . - Sử dụng trong các thiết bị điều khiển từ xa . - Chụp ành bề mặt đất từ vệ tinh . - Ứng dụng nhiều trong kỹ thuật quân sự . . . Là bức xạ khơng nhìn thấy , cĩ bước sĩng ngắn hơn bước sĩng ánh sáng tím . 0,001 m < < 0,38 m . Các vật bị nung nĩng đến nhiệt độ cao (trên 2000 0C) sẽ phát ra tia tử ngoại . Ở nhiệt độ trên 3000 0C vật ra tia tử ngoại rất mạnh (như : đen hơi thuỷ ngân , hồ quang . . . - Bản chất là sĩng điện từ . - Tác dụng mạnh lên kính ảnh . - Làm ion hố chất khi . - Làm phát quang một số chất . - Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh . - Cĩ tác dụng sinh lí , huỷ diệt tế bào, làm hại mắt . . - Gây ra hện tượng quang điện . - Khử trùng nước , thực phẩm , dụng cụ ytế . - Chữa bệnh cịi xương . - Phát hiện vết nứt trên bề mặt kim loại . . . Là bức xạ cĩ bước sĩng ngắn hơn bước sĩng của tia tử ngoại . 10 11 m < < 108 m . Cho chùm tia catot cĩ vận tốc lớn đập vào kim loại cĩ nguyên tử lượng lớn , từ đĩ sẽ phát ra tia X. Thiết bị tạo ra tia X là ống Rơnghen . - Bản chất là sĩng điện từ . - Cĩ khả năng đâm xuyên rất mạnh , bước sĩng càng ngắn đâm xuyên càng mạnh. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh . - Làm ion hố chất khí . - Làm phát quang một số chất . - Cĩ tác dụng sinh lí mạnh - Gây ra hiện tượng quang điện - Trong y tế dùng tia X để chiếu điện , chụp điện , chữa bệnh ung thư nơng . - Trong cơng nghiệp dùng để dị các lỗ khuyết tật trong các sản phẩm đúc . - Kiểm tra hành lí của hành khách , nghiên cứu cấu trúc vật rắn . . Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 5 Chƣơng 6 : LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG Vấn Đề 1 :Hiện Tƣợng Quang Điện Hiện tượng quang điện ngồi . Hiện tượng quang điện trong. = hf 0 = hf’ 0'' e - I. Năng lƣợng của photon (lượng tử năng lượng) : ch fh . . Nội dung thuyết lƣợng tử: Các nguyên tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ ánh sáng thành từng phần riêng biệt đứt quãng; mỗi phần đĩ mang một năng lượng hồn tồn xác định gọi là lượng tử năng lượng II. Hiện tƣợng quang điện : 1.Định Nghĩa : Hiện tượng quang điện ngồi là hiện tượng chiếu ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại. 2. Các định luật quang điện : Định luật 1 : Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại cĩ bước sĩng nhỏ hơn hoặc bằng bước sĩng λ0. λ0 được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đĩ. λ≤ λ0 Định luật 2 : Đối với mỗi ánh sáng thích hợp ( cĩ λ≤ λ0 ) cường độ dịng quang điện bão hịa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích, mà khơng phụ thuộc vào bước sĩng ánh sáng kích thích. Định luật 3 : Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện khơng phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sĩng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại làm catot ( hay λ0) 3. Giới hạn quang điện : A ch. 0 4.Cơng thức Anhxtanh : 2 .. 2 max0vmA ch Jsh smc kgm 34 8 31 10.625,6 /10.3 10.1,9 Chú ý : Đơn vị năng lượng thường dùng là êléctron-vơn(eV) : 1eV= 1,6.10 -19J 5. Điều kiện để cƣờng độ dịng quang điện triệt tiêu (I = 0) – Hiệu điện thế hãm: Khi hAK UU : khơng cĩ dịng quang điện (I = 0) Khi hAK UU : . Với e = 1,6.10 19C là điện tích nguyên tố . 6.Cƣờng độ dịng quang điện : enI e . ( ne là số êléctron chuyển tử K về A trong 1s.) 7. Cơng suất phát xạ : . (Với np là số phơtơn do nguồn phát ra trong 1s .) 8. Hiệu suất lƣợng tử : H 100 9. Lƣỡng tính sĩng hạt của ánh sáng: Ánh sáng vừa cĩ tính chất sĩng, vừa cĩ tính chất hạt. Người ta nĩi ánh sáng cĩ lưỡng tính sĩng hạt. Khi ánh sáng thể hiện tính chất sĩng thì dễ quan sát hiện tượng giao thoa, với bước sĩng dài. Khi ánh sáng thể hiện tính chất hạt thì dễ quan sát hiện tượng quang điện, với bước sĩng rất ngắn. e- Bán dẫn Kim loại Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 6 10. Hiện tƣợng quang điện trong – Hiện tƣợng quang dẫn: Hiện tƣợng quang điện trong là hiện tượng tạo thành electron dẫn và lỗ trống trong chất bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng cĩ bước sĩng thích hợp.( λ≤ λ0) Hiện tƣợng quan dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức tăng độ dẫn điện của chất bán dẫn khi cĩ ánh sáng cĩ bước sĩng thích hợp chiếu vào chất bán dẫn. VẤN ĐỀ 2 : Tính Lƣợng Tử Tia Rơn-ghen (Tia X) Bƣớc sĩng ngắn nhất của tia X là : AK X Ue ch . . (min) VẤN ĐỀ 3 : Thuyết Bo Và Quang Phổ Của Hiđrơ 1. Mẫu nguyên tử Bo : Tiên đề về trạng thái dừng : Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái cĩ năng lượng hồn tồn xác định gọi là trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử khơng bức xạ năng lượng. Trạng thái cơ bản : Trạng thái dừng cĩ mức năng lượng thấp nhất (EK với n = 1) Và cĩ bán kính : r0 = 5,3.10 11m (gọi là bán kính Bo) Trạng thái kích thích : Trạng thái cĩ mức năng lượng cao (En >EK) và khơng bền vững, luơn cĩ xu hướng bức xa photon để về trạng thái bền vững hơn Tên các quỹ đạo dừng : K , L , M , N , O , P , . . . . Bán kính qũy đạo: rn = n 2 .ro Năng lượng quỹ đạo dừng : (eV) Tiên đề về sự bức xạ năng lƣợng của nguyên tử : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng cĩ năng lượng cao sang trạng thái dừng cĩ năng lượng thấp hơn thì phát ra một photon cĩ năng lượng đúng bằng , và ngược lại. 2.Quang phổ của hiđrơ : a. Các dãy quang phổ vạch của hiđrơ: gồm 3 dãy Dãy Lai-man: Thuộc vùng tử ngoại, các vạch được hình thành do êléctrơn chuyển từ các quỹ đạo L, M , N , O , P . . . về quỹ đạo K Dãy Ban-me : Thuộc vùng tử ngoại và vùng khả kiến , các vạch này được hình thành khi êléctrơn chuyển từ các quỹ đạo dừng M , N , O , P …. về quỹ đạo L. Vùng nhìn thấy cĩ 4 vạch: H (đỏ) , H (lam), H (chàm) , H (tím) , các vạch này được hình thành do êléctrơn chuyển từ quỹ đạo M , N , O , P về quỹ đạo L . Dãy Pa-sen : Thuộc vùng hồng ngoại , các vạch được hình thành do êléctrơn chuyển từ quỹ đạo N , O , P . . . về quỹ đạo M . b. Giải thích sự tạo thành các dãy quang phổ hiđrơ : * Để giải thích sự hình thành các dãy quang phổ của hiđrơ ta dựa vào hai tiên đề của Bo và ý nghĩa của hai tiên đề đối với nguyên tử hiđrơ: (xem SGK) * Khi cần tính tần số hay bước sĩng của các vạch quang phổ trong một dãy nào đĩ ta sử dụng cơng thức : hf = hc/ = Ecao - Ethấp và sơ đồ mơ tả quá trình chuyển quỹ đạo dừng của êléctrơn. Các năng lượng Ecao , Ethấp gọi là năng lượng dừng. * Hình bên là sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hiđrơ khi tạo thành các dãy quang phổ . Laiman K M N O L P Banme Pasen H H H H n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 7 VẤN ĐỀ 4 : HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG 1. Hấp thụ ánh sáng: Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng mơi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nĩ. a. Định luật về hấp thụ ánh sáng: Cường độ của chùm sáng đơn sắc khi truyền mơi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ của độ dài đường truyền tia sáng: 0 d I I e . Trong đĩ: 0 I là cường độ của chùm sáng tới môi trường là hệ số hấp thụ của môi trường d độ dài của đường truyền tia sáng b. Hấp thụ lọc lựa: Vật trong suốt (vật khơng màu) là vật khơng hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. Vật cĩ màu đen là vật hấp thụ hồn tồn ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. Vật trong suốt cĩ màu là vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. 2. Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng: Các vật cĩ thể hấp thụ lọc lựa một số ánh sáng đơn sắc, như vậy các vật cũng cĩ thể phản xạ (tán sắc) một số ánh sáng đơn sắc. Hiện tượng đĩ được gọi là phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng. Chú ý: Yếu tố quyết định đến việc hấp thụ, phản xạ (tán sắc) ánh sáng đĩ là bước sĩng của ánh sáng. VẤN ĐỀ 5 : LASER 1. Hiện tƣợng phát quang: a. Sự phát quang: Cĩ một số chất ở thể rắn, lỏng, khí khi hấp thụ một năng lượng dưới dạng nào đĩ thì cĩ khả năng phát ra một bức xạ điện từ. Nếu bức xạ đĩ cĩ bước sĩng nằm trong giới hạn của ánh sáng nhìn thấy thì được gọi là sự phát quang. Đặc điểm Mỗi chất phát quang cĩ một quang phổ đặc trưng riêng cho nĩ. Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất cịn được duy trì trong một khoảng thời gian nào đĩ. Thời gian phát quang là khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang cĩ thể kéo dài từ 10 10 s đến vài ngày. Hiện tượng phát quang là hiện tượng khi vật hấp thụ ánh sáng kích thích cĩ bước sĩng này để phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng khác. b. Các dạng phát quang: Huỳnh quang là sự phát quang cĩ thời gian ngắn dưới 8 10 s , thường xảy ra với chất lỏng và khí. Lân quang là sự phát quang cĩ thời gian dài trên 8 10 s , thường xảy ra với chất rắn. Chú ý: Thực tế trong khoảng 8 610 10s t s khơng xác định được lân quang hay huỳnh quang. Định luật Xtốc về sự phát quang: Ánh sáng kích thích cĩ bước sĩng nhỏ hơn bước sĩng ánh sáng phát quang: λaskt < λaspq ( hay ) 2. Laser: a. Đặc điểm: Tia Laser cĩ tính đơn sắc cao. Độ sai lệch tần số rất nhỏ 1510 f f . Tia Laser là chùm sáng kết hợp, các photon trong chùm sáng cĩ cùng tần số và cùng pha. Tia Laser là chùm sáng song song, cĩ tính định hƣớng cao. Tia Laser cĩ cƣờng độ lớn 6 2 ~10 W/cmI . b. Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser 2 CO , Laser bán dẫn, c. Ứng dụng: Trong thơng tin liên lạc: cáp quang, vơ tuyến định vị, …Trong y học: làm dao mổ, chữa một số bệnh ngồi da nhờ tác dụng nhiệt, …Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, … Trong cơng nghiệp: khoan, cắt, tơi, … với độ chính xác cao. Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 8 Chƣơng 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Vấn Đề 1: Cấu Tạo Hạt Nhân Nguyên Tử 1. Cấu tạo hạt nhân. Hạt nhân được cấu tạo từ các prơtơn(mang điện tích +e) và nơtron(khơng mang điện), gọi chung là các nuclơn. Một nguyên tố cĩ số thứ tự Z trong bảng hệ thống thuần hồn thì hạt nhân cĩ Z prơtơn và N nơtron. A=Z+N . A gọi là số khối(số nuclơn). Kí hiệu hạt nhân: . 2. Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân cĩ cùng số prơtơn Z nhƣng cĩ số nơtron N khác nhau (khác A) gọi là đồng vị. 3. Đơn vị khối lƣợng nguyên tử Đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu là u, bằng khối lượng của một nguyên tử cácbon . 271 12 1. 1,66055.10 12 A A u kg N N NA = 6,023.10 23 mol -1 là số A-vơ-ga-đrơ. 4. Số nguyên tử trong m(g) N0 = 5. Hệ thức Anh-xtanh 2E mc . 21 931,5uc MeV . 6. Độ hụt khối, năng lƣợng liên kết, năng lƣợng liên kết riêng a. Độ hụt khối: b. Năng lƣợng liên kết: 2.lkW m c c. Năng lƣợng liên kết riêng: Chú ý: Hạt nhân cĩ năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. các hạt nhân cĩ số khối từ 50 đến 70 lớn hơn năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân cĩ số khối 70. 7. Lực hạt nhân: là lực liên kết giữa các nuclon hay cịn gọi là lực tương tác mạnh ( khơng phải lực từ, hay lực hấp dẫn) Vấn Đề 2: Phĩng Xạ 1. Hiện tƣợng phĩng xạ: A B + C A:Là hạt nhân mẹ B:Là hạt nhân con. C:Là tia phĩng xạ ( , ,... ). Phĩng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự động phĩng ra những bức xạ rồi biến đổi thành hạt nhân khác.(Khơng phụ thuộc vào mơi trường bên ngồi như: nhiệt độ, áp suất, ánh sáng...) Cĩ 3 loại tia phĩng xạ Tia α : Là hạt nhân nguyên tử hêli , điện tích +2e. Tia β:cĩ hai loại tia β. Tia : là hạt êlectron ( ), điện tích –e. Tia : Là hạt pơzitron ( ), điện tích +e. Tia : Là sĩng điện từ cĩ bước sĩng cực ngắn (ngắn hơn bước sĩng tia X và cĩ đầy đủ tính chất của tia X, nhưng đâm xuyên mạnh hơn). Khả năng đâm xuyên rất lớn, rất nguy hiểm. Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 9 2.Định luật phĩng xạ Số hạt nhân cịn lại: N(t) = N0. = N0 N0 là số nguyên tử ban đầu. N(t) là số nguyên tử ở thời điểm t. Khối lƣợng hạt nhân cịn lại: m(t) = m0. = m0 m0 khối lượng chất phĩng xạ ban đầu. m(t) là khối lượng chất phĩng xạ ở thời điểm t. là hằng số phĩng xạ: 3.Số nguyên tử bị phân rã( bằng số nguyên tử mới tạo thành) 0 0 0(1 ) (1 2 ) t t TN N N N e N 4.Độ phĩng xạ Độ phĩng xạ của một lượng chất phĩng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phĩng xạ và số lượng hạt nhân phĩng xạ chứa trong lượng chất đĩ ở thời điểm t. Đơn vị: Becơren ( Bq ) ngồi ra: 1Ci = 3,7.1010 Bq ( Ci là đơn vị Curi ) Độ phĩng xạ phụ thuộc vào khối lượng chất phĩng xạ, số khối và chu kỳ chất phĩng xạ H0 = .N0 = . ( Bq ) H0 là độ phĩng xạ ban đầu. H(t) = H0. = H0 H(t) là độ phĩng xạ ở thời điểm t. Vấn Đề 3: Phản Ứng Hạt Nhân 1.Định nghĩa và phƣơng trình Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. cĩ hai loại phản ứng hạt nhân -Phản ứng hạt nhân tự phát:Là quá trình phân rã của một hạt nhân khơng bền vững thành các hạt nhân khác. A B + C A:Là hạt nhân mẹ B:Là hạt nhân con. C:Là tia phĩng xạ (α,β…). -Phản ứng hạt nhân kích thích:Là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau thánh các hạt nhân khác. A + B C + D 2.Các định luật bảo tồn a. Đinh luật bảo tồn điện tích:Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm. 1 2 3 4Z Z Z Z b. Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A):Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclơn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclơn của các hạt sản phẩm. 1 2 3 4A A A A c. Định luật bảo tồn năng lƣợng tồn phần:Tổng năng lượng tồn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng tồn phần của các hạt sản phẩm. 1 2 3 4W W W W Trong đĩ W là năng lượng tồn phần: W = mc2 +Wd hay W = mc 2 +Kx E = m.c 2 là năng lượng nghỉ. Wd = mxv 2 hay Kx = mxv 2 là động năng của các hạt. Vật Lý 12 - LTĐH – HKỳ 2 GV: Dũ Phùng _ 0935.688869 10 d. Định luật bảo tồn động lƣợng :Vectơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng vectơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm. ⃗ + ⃗ = ⃗ + ⃗ Trong đĩ ⃗ = m là động lượng. e. Liên hệ giữa động lƣợng và động năng: P2 = 2mxWd hay P 2 = 2mxKx *Chú ý: khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng. 3.Vận dụng các định luật bảo tồn vào sự phĩng xạ +Phĩng xạ : 4 A-42 Z-2 + YAZ X He +Phĩng xạ : 0 A-1 Z+1 + YeAZ X +Phĩng xạ : 0 A+1 Z-1 + YeAZ X 4.Năng lƣợng trong phản ứng hạt nhân: A + B C + D Gọi: Mtrước = MA + MB ( hay M0 = MA + MB) Msau= MC + MD
File đính kèm:
LY THUYET BAI TAP VAT LY 12 TRON BO.pdf
