Kiến thức cơ bản môn Vật lí 12

Nội dung text: Kiến thức cơ bản môn Vật lí 12

1. KIẾN THỨC CƠ BẢN MƠN VẬT LÍ 12 HỌC KỲ II CHƯƠNG IV:DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ BÀI 20: MẠCH DAO ĐỘNG. 1/ Mạch dao động là một mạch kín gồm một tụ điện C và một cuộn cảm L mắc nối tiếp với nhau. Mạch dao động lí tưởng cĩ điện trở bằng klhơng. 2/ Để mạch dao động hoạt động ta tích điện cho tụ điện rồi cho phĩng điện trong mạch. 3/ Điện tích biến thiên trong mạch dao động : q q0 cos t 4/ Cường độ dđ trong mạch dao động : i q q0sin t Đặt 0 q0 i i0.sin(t ) = 0 cos t 2 5/ Điện tích q ở hai đầu bản tụ và I trong mạch dao động biến thiên điều hịa với cùng tần số gĩc, i sớm pha so với q , u và q cùng pha. 2 6/ Tần số gĩc- chu kì- tần số trong mạch dao động 1 2 1 Tần số gĩc:  Chu kì:  2 LC Tần số: f LC  2 LC 8/ Chú ý: _ Năng lượng điện và năng lượng từ biến thiên điều hịa cùng tần số và cĩ tần số gấp đơi tần số dao động điện từ _ Năng lượng của mạch dao động được bảo tồn. BÀI 21. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG 1/ Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường ➢ Nếu tại một nơi cĩ từ trường biên thiên theo t/g thì tại nơi đĩ xuất hiện một điện trường xốy . Điện trường xốy là điện trường cĩ đường sức là đường cong kín. ➢ Nếu tại một nơi cĩ điện trường biên thiên theo t/g thì tại nơi đĩ xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín. 2b/ Điện từ trường và thuyết điện từ Mác – xoen ➢ Điện từ trường là trường cĩ hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. ➢ Thuyết điện từ Mác – xoen: Khẳng định mối liên hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường. BÀI 22 . SĨNG ĐIỆN TỪ 1/ Sĩng điện từ là Điện từ trường lan truyền trong khơng gian. 2/ Các đặc điểm của sĩng điện từ: ➢ Lan truyền trong chân khơng tốc độ lớn nhất và trong các điện mơi nhỏ nhất. ➢ Sĩng điện từ là sĩng ngang , cĩ thành phần vectơ điện trường  vuơng gĩc với thành phần vectơ cảm ứng từ  và cũng vuơng gĩc với phương truyền sĩng, ba vectơ  ,  , C tạo thành một tam diện thuận. ➢ Dao động của điện trường và từ trường trong sĩng điện từ luơn luơn cùng pha. ➢ Giống như sĩng cơ học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa. ➢ SĐT mang năng lượng. 3/ Sĩng vơ tuyến là các sĩng điện từ dùng trong thơng tin vơ tuyến cĩ bước sĩng từ vài mét đến vài kilơmét, bao gồm: sĩng dài, sĩng trung, sĩng ngắn, sĩng cực ngắn. Sĩng ngắn cĩ thể truyền đi rất xa trên mặt đất nhờ sự phản xạ liên tiếp giữa tầng điện li và mặt đất. Sĩng cực ngắn đâm xuyên tầng điện li dùng trong thơng tin vũ trụ. Bước sĩng càng ngắn thì tần số càng cao, năng lượng càng lớn nên truyền được đi xa trên mặt
2. 4/ Trong chân khơng cơng thức liên hệ giữa bước sĩng và tần số : C 3.10 8  C 3.10 8 m / s f f BÀI 23: NGUYÊN TắC THƠNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SĨNG VƠ TUYẾN 1/ Bốn nguyên tắc cơ bản trong thơng tin vơ tuyến: _ Dùng các sĩng cĩ bước sĩng ngắn nàm trong dải sĩng vơ tuyến _ Phải biến điệu sĩng mang. _ Ở nơi thu sĩng phải tách sĩng âm ra khỏi sĩng cao tần để đưa ra loa _ Khi tín hiệu thu cĩ cường độ nhỏ, phải khuyếch đại chúng. 2/ Sĩng mang là những sĩng điện từ cao tần cĩ bước sĩng ngắn (f = 500KHz đến 900MHz) dùng để tải các thơng tin cĩ tần số âm (âm thanh, hình ảnh) trong khơng gian. 3/ Trong vơ tuyến truyền hình, người ta dùng sĩng mang cĩ bước sĩng rất ngắn. 4/ Biến điệu của 1 sĩng điện từ cao tần là sự trộn sĩng âm tần với sĩng cao tần và làm cho sĩng này tải được thơng tin cần truyền đi. 5/ Sơ đồ khối của một máy phát thanh vơ tuyến đơn giản. ➢ Micrơ(1): biến dao động âm thành dao động điện cĩ tần số âm f. ➢ Mạch phát sĩng điện cao tần(2): phát ra sĩng điện từ cĩ tần số cao vài MHz. ➢ Mạch biến điệu(3): trộn dao động điện từ âm tần với dao động điện từ cao tần. ➢ Mạch khuếch đại (4): khuếch đại dao động điện từ cao tần đã biến điệu. ➢ Anten phát(5): tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong k/g. 6/ Sơ đồ khối của 1 máy thu thanh đơn giản ➢ Anten thu (1): thu tất cả sĩng điện từ cao tần biến điệu ➢ Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần(2): khuếch đại dao động điện từ do anten gởi đến để cĩ năng lượng và biên đọ lớn hơn. ➢ Mạch tách sĩng(3): tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần (sĩng mang). ➢ Mạch khuếch đại(4): khuếch đại dao động điện âm tần từ mạch tách sĩng. ➢ Loa(5): biến dao động điện âm tần thành dao động âm 7/ Chú ý: Máy bắn tốc độ xe, điên thoại di động nĩ vừa phát vừa thu sĩng điện từ. CHƯƠNG V: SĨNG ÁNH SÁNG BÀI 24: . TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1/ Sự tán sắc ánh sáng a/ TN NiuTơn: cho chúm áng sáng mặt trời đi qua lăng kính thủy tinh , chùm sáng sau khi qua lăng kính bị lệch về phía đáy , đồng thời bị tách ra thành một dãy màu như ở cầu vồng, cĩ 7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm , tím. Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím nhiều nhất. b/Tán sắc ánh sáng:là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. 2/ Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng(ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn dây tĩc, đèn măng sơng, ): là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. 3/ Ánh sáng đơn sắc : áng sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính . Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một bước sĩng xác định.Chiết suất của mơi trường phụ thuộc vào bước sĩng ánh sáng. Chiết suất của chất làm lăng kính đối với ánh sáng đỏ nhỏ nhất đối với ánh sáng tím lớn nhât. Bước sĩng tỉ lệ nghịch với tần số V n  Chiết suất tỉ lện nghịch với bước sĩng. 1 2 2 V2 n1 1 Vận tốc truyền ánh sáng trong các mơi trường khác nhau thì khác nhau. Nhưng tần số của ánh sáng là đại lượng khơng đổi khi truyền từ mơi trường này sang mơi trường khác.
3. BÀI 25: SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG 1/Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi áng sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. 2/Hiện tượng giao thoa ánh sáng: a/ TN Y-âng:. _ Khi cho ánh sáng trắng giao thoa: ta thấy cĩ 1 vân trắng ở giữa, 2 bên cĩ các dải màu như ở cầu vồng.Tím trong, đỏ ngồi. _ Khi cho ánh sáng đơn sắc giao thoa: ta thấy những vạch sáng tối xen kẽ song song cách điều nhau. b/ Giải thích: _ Hai sĩng tới là hai sĩng kết hợp: cùng tần số, cùng pha hoặc cĩ độ lệch pha khơng đổi _Các vân sáng: nơi 2 sĩng gặp nhau cùng pha tăng cường lẫn nhau. _ Các vân tối: nơi 2 sĩng ngược pha gặp nhau, triệt tiêu lẫn nhau c/ Vị trí các vân: Gọi a là khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp . D: là khoảng cách từ hai nguồn đến màn.  : là bước sĩng ánh sáng. D ➢ Vị trí vân sáng trên màn:  k với K = 0; 1; 2; . . . . S a ➢ Vị trí vân tối trên màn: 1 D ' t k Với K 0; 1; 2; Đối với vân tối, khơng cĩ khái niệm bậc giao thoa. 2 a ➢ Khoảng vân (i): - Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp D - Cơng thức tính khoảng vân: i a BÀI 26: CÁC LOẠI QUANG PHỔ 1/ Máy quang phổ a/ Định nghĩa:Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành những thành phần đơn sắc b/ Cấu tạo:Máy quang phổ gồm cĩ 3 bộ phận chính: + Ống chuẩn trực: để tạo ra chùm tia song song + Hệ tán sắc: để tán sắc ánh sáng + Buồng tối: để thu ảnh quang phổ 2/ Quang phổ phát xạ a/ Định nghĩa:là quang phổ do các chất rắn lỏng khí khi được nung nĩng đến nhiệt độ cao phát sáng. b/Phân loại : ➢ Quang phổ liên tục: là quang phổ bao gồm một dải màu liên tục từ đỏ đến tím _ Nguồn phát: ánh sáng mặt trời đèn điện dây tĩc _Đặc điểm:khơng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, chỉ phụ thuộc nhiệt độ nguồn sáng. _ Ứng dụng: xác định nhiệt độ vật phát sáng. ➢ Quang phổ vạch:là hệ thống những vạch màu riêng lẽ nằm trên nền tối _ Nguồn phát: đèn hơi natri, hyđrơ, thủy ngân, các chất khí ở áp suất thấp phát ra khi bị kích động bằng nhiệt hay bằng điện. _Đặc điểm: Các nguyên tố khác nhau phát ra quang phổ khác nhau: số lượng, màu sắc, vị trí, độ sáng tỉ đối của các vạch. _Ứng dụng: dùng để nhận biết sự cĩ mặt và nồng độ các nguyên tố.
4. 3/ Quang phổ hấp thụ: là một hệ thống những vạch tối hiện trên nền quang phổ liên tục. _ Nguồn phát: đám khí hay hơi hấp thụ cĩ nhiệt độ áp suất thấp. _ Đặc điểm: QPVHT của mỗi nguyên tố cĩ tính chất đặc trưng riêng cho ngtố đĩ. _ Ứng dụng: dùng nhận biết sự cĩ mặt của các nguyên tố trong mẫu vật. BÀI 27 .TIA HỒNG NGOẠI, TIA TỬ NGOẠI VÀ TIA X Cùng bản chất là sĩng điện từ, khác nhau ở bước sĩng . Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X Định nghĩa :là những bức Định nghĩa:là những búc Tia X : là bức xạ hãm cĩ xạ khơng nhìn thấy được, ở xạ khơng nhìn thấy được ở bước sĩng 10 11 10 8 m. ngồi vùng ánh sáng màu ngồi vùng ánh sáng tím.   (ánh sáng tử ngoại) đỏ.  Do  Tim Nguồn phát:vật cĩ nhiệt Nguồn phát:vật cĩ nhiệt Nguồn phát: chùm tia độ cao hơn mơi trường, đèn độ cao hơn 2000 0C , ánh catơt, tức là chùm êlectron dây tĩc, biếp gaz, biếp sáng hồ quang, đèn thủy cĩ năng lượng lớn đập vào than, điốt hồng ngoại, cơ ngân, mặt trời. kim loại cĩ nguyên tử thể người. . . lượng lớn. Tính chất và cơng dụng: Tính chất và cơng dụng: Tính chất và cơng dụng: _Nổi bậc là tác dụng nhiệt, _Tác dụng lên phim ảnh _ Đâm xuyên mạnh. Kim dùng để sấy sưởi. _Phát quang một số chất, loại cĩ nguyên tử lượng _ Gây ra một số phản ứng dùng trong đèn huỳnh càng lớn càng khĩ xuyên hố học: dùng để chế tạo quang,tìm vết nứt. . . qua.Xuyên dể qua tấm phim ảnh để chụp ảnh ban _ Kích thích nhiều phản nhơn dày vài cm, nhưng bị đêm, chụp ảnh HN của các ứng hĩa học. chặn bởi tấm chì vài mm. thiên thể. _Làm ion hĩa khơng khí, _Tia X cĩ bước sĩng càng _ Biến điệu sĩng cao tần, gây ra tácdụng quang điện. ngắn đâm xuyên càng cao, dùng làm các bộ phận điều _Bị hấp thụ mạnh bởi thủy ta nĩi nĩ càng cứng. khiển từ xa tinh và nước nhưng xuyên _Làm đen kính ảnh,dùng _ Tác dụng lên kính ảnh qua thạch anh. chụp ảnh trong y tế hơng ngoại. Dùng làm: ống _Tác dụng sinh học: dùng _ Làm phát quang một số nhịm, camêra chụp ảnh để tiệt trùng, chữa bệnh cịi chất, làm màng quan sát quay phim ban đêm. xương. khi chiếu điện. _ Tầng ơzơn hấp thụ hầu _ Làm ion hĩa khơng khí. hết các tia TN cĩ bước _ Hủy diệt tế bào, chữa ung sĩng dưới 300 n m. thư nơng. CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. BÀI 30.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN.THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I.Hiện Tượng Quang Điện 1/ Thí Nghiệm HecXơ:(chứng tỏ ánh sáng cĩ tính chất hạt)Dùng ánh sáng hồ quang chiếu vào mặt kim loại tích điện âm, đã làm bậc các eleonrion ra khỏi bề mặt kim loại. 2/ Định nghĩa hiện tượng quang điện ( ngồi): là hiện tượng ánh sáng cĩ bước sĩng ngắn làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại. II/ Định luật về giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải cĩ bước sĩng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đĩ mới gây ra hiện tượng quang điện.  0 và A  III/ Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng:
5. 1/ Giả thuyết Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hâp thụ hay phát xạ cĩ giá trị hồn tồn xác địnhvà bằng hf ,trong đĩ ,f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra, cịn h là 1 hằng số. 2/ Lượng tử năng lượng:  hf Với h = 6,625.10 34 (J.s): gọi là hằng số Plăng. 3/ Thuyết lượng tử ánh sáng + Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phơtơn + Với mỗi ánh sáng cĩ tần số f, các phơtơn đều giống nhau. Mỗi phơ tơn mang năng lượng bằng hf. + Phơtơn bay với vận tốc c=3.108 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ 1 phơtơn. 4/ Các cơng thức liên quan đến định luật giới hạn quang điện: h.C _ Giới hạn quang điện:  Với A là cơng thốt của electrion ra khỏi mặt KL(J) 0 A Ed 0max là động năng ban đầu cực đại. _ Hệ thức AnhxTanh:  A Edomax 1 _ Động năng ban đầu cực đại: E .m.V 2 Đơn vị của động năng (J) domax 2 omax 1 _ Hiệu điện thế hãm ( U ): e.U .m.V 2 Với e = - 1,6.10 19 C h h 2 omax Các đơn vị cĩ liên quan: 1eV 1,6.10 19 J và 1MeV 106 eV . n . e _ Cường độ dịng quang điện: q e Với: n số electron bứt ra t e _ Cơng suất bức xạ P np . np : số phơtơn bức xạ/giây n _ Hiệu suất lượng tử: H e m = 9,1.10 31 Kg là khối lượng electrion np IV/Lưỡng tính sĩng- hạt của ánh sáng Ánh sáng vừa cĩ tính chất sĩng vừa cĩ tính chất hạt BÀI 32 .HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG. I/ Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong 1/ Chất quang dẫn:Là chất dẫn điện kém khi khơng bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sang thích hợp. Hiện tuợng quang dẫn: là hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi bị chiếu sáng. 2/ Hiện tượng quang điện trong. Là hiện tượng ánh sáng giải phĩng các êlectron liên kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫnđồng thời giải phĩng các lổ trống tự dogọi là hiện tượng quang điện trong. II/ Quang điện trở: là điện trở làm bằng chất quang dẫn. III/ Pin quang điện. Là nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng, nĩ biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng, Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.Hiệu suất khoảng 10%. BÀI 32. HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG. 1/ Hiện tượng quang – phát quang _ Sự phát quang:là sự hấp thụ ánh sáng cĩ bước sĩng này để phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng khác. _ Đặc điểm: Sau khi tắt ánh sáng kích thích sự phát quang cịn kéo dài, thời gian tùy thuộc vào chất phát quang. 2/ Huỳnh quang và lân quang:
6. a/ Huỳnh quang: là sự phát quang của các chất lỏng, khí. Sự phát quang tắt rất nhanh sau khi ánh sáng kích thích mất đi. b/ Lân quang: là sự phát quang của các chất rắn và cĩ thể kéo dài một khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. ( sơn quét trên biển báo, cọc chỉ giới ) c/ Định luật Stokes về sự huỳnh quang. Ánh sáng huỳnh quang cĩ bước sĩng dài hơn bước sĩng của ánh sáng kích thích. ( hfhq hfkt ) BÀI 33 .MẪU NGUYÊN TỬ BO. 1/ Mẫu nguyên tử BO bao gồm mơ hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo ➢ Tiên đề về các trạng thái dừng. Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái cĩ năng lượng xác định,gọi là các trạng thái dừng, khi ở trạng thái dừng thì nguyên tử BO khơng bức xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhântrên những quỹ đạo cĩ bán kính hồn tồn xác định gọi là các quỹ đạo dừng, ➢ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng cĩ năng lượng ( En ) sang trạng thái dừng cĩ năng lượng thấp hơn ( Em ) thì nĩ phát ra một phơtơncĩ năng lượng đúng bằng hiệu: En - Em : (  hfm En - Em ) Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng cĩ năng lượng Em mà hấp thụ được một phơtơn cĩ năng lượng đúng bằng hiệu En - Em thì nĩ chuyển lên trạng thái dừng cĩ năng lượng cao En . 2/ Quang phổ vạch của hyđrơ: _ Bốn vạch thấy được là: đỏ, lam, chàm, tím. _ Ba dải quang phổ: + Dải laiman: cĩ 5 vạch, nằm trong vùng tử ngoại + Dải banme: 4 vạch, nằm trong vùng ánh sáng thấy được (ánh sáng khả kiến) và một phần tử ngoại. + Dải pasen: 3 vạch, nằm trong vùng hồng ngoại. BÀI 34 .SƠ LƯỢC VỀ LAZE. 1/ Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cĩ cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.(máy khuếch đại ánh sáng) 2/ Tính chất: đơn sắc, định hướng, kết hợp và cĩ cường độ cao. 3/ Phân loại: Laze khí, laze rắn, laze bán dẫn. 4/ Ứng dụng: _ Y học: làm dao mổ, chữa bệnh ngồi da _ Trong thơng tin: liên lạc vệ tinh, vơ tuyến định vị, truyền tin bằng cáp quang. _ Cắt khan, ngắm đường, đo khoảng cách trong trắc địa, đọc đĩa CD, làm bút chỉ bảng 5/ Hiện tượng phát xạ cảm ứng. Nếu một nguyên tử đang ở trang thái kích thich, sẵn sàng phát ra một phơtơn cĩ năng lượng  hf , bắt gặp một phơtơn cĩ năng lượng ' đúng bằng hf, bay lướt qua nĩ , thì lập tứcnguyên tử này cũng phát ra phơtơn  , phơtơn  cĩ cùng năng lượng và bay cùng phương với phơtơn  ', ngồi ra, sĩng điện từ ứng với phơtơn  hồn tồn cùng pha với dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sĩng điện từ ứng với phơtơn  '. CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ BÀI 35 .TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN. 1/ Cấu tạo của hạt nhân Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt là prơtơn và nơtron, gọi chung là nuclon. A Kí hiệu của hạt nhân Z X Trong đĩ Z: số nguyên tử số ( số điện tích)
7. A: Số khối (số nuclơn) N= A-Z : Số nơtron Đồng vị: là các hạt nhân cĩ cùng số prơton Z, khác nhau số nơtron N ( khác nhau số khối). 2/ Kí hiệu các hạt sơ cấp và các đồng vị thờng gặp : Tên gọi Kí hiệu Tên gọi Kí hiệu 1 1 Prơtơn: 1 P Hyđrơ nhẹ 1 H 1 2 Nơtron 0 n Hyđrơ nặng(hayĐơtêri) 1 H hay D 0 3 Electron dương (  ) 1e Hyđrơ siêu nặng( hay Triti) 1 H hay T 0 4 Electron âm ( hay  ) 1e Hạt 2 He 10 16 4 3 Cácbon cĩ các đồng vị 6 C 6 C Đồng vị của hêli 2 He, 2 He 12 13 Đồng vị bền của cacbon 6 C, 6 C 12 Đồng vị bền nhất của 6 C cacbon 3/ Khối lượng hạt nhân Khối lượng hạt nhân rất lớn so với khối lựong của êlectron, vì vậy khối lượng nguyên tử gần như tập trung tồn bộ ở hạt nhân. 1 Khối lượng hạt nhân tính ra đơn vị u, cĩ giá trị bằng khối lượng nguyên tử của 12C 12 6 1u = 1,66055.10 27 kg = 931,5 MeV/ c2 Hệ thức Anh-xtanh E = m c2 BÀI 36 .NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1/ Lực hạt nhân.Là lực tương tác giữa các nuclon( lực hút rất mạnh). Lực hạt nhân khơng cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn.Nĩ khơng phụ thuộc vào điện tích Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân ( 10 15 m). 2/ Năng lượng liên kết hạt nhân. A ➢ Độ hụt khối : Xét hạt nhân Z X _ Khối lượng các nuclon chưa liên kết là: m0 = Z mp + ( A – Z ) mn _ Khối lượng hạt nhân khi các nuclơn liên kết với nhau là : mx _ Độ chênh lệch về khối lượng của hạt nhân là Độ hụt khối: m Z.mp (A Z).mn mx _ Vậy khối lượng của một hạt nhân luơn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon tạo thành hạt nhân đĩ. 2 ➢ Năng lượng liên kết. Wlk m.c W ➢ Năng lượng kiên kết riêng W= lk A Mức độ bền vững của hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng kiên kết riêng, Năng lượng kiên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững. Hạt nhân cĩ số khối trung bình là bền vững nhất. 3/ Phản ứng hạt nhân
8. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân ( là sự tương tác giữa các hạt nhân dẩn đến sự biến đổi chúng thành hạt khác), chia làm 2 loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát. + Phản ứng hạt nhân kích thích. 4/Các định luật bảo tồn trong phản ứng hạt nhân. + Bảo tồn điện tích. + Bảo tồn số nuclon. + Bảo tồn năng lượng tồn phần. + Bảo tồn động lượng. e/ Năng lượng của phản ứng hạt nhân 2 2 W (m0 m)c ( m m0 )c W>0 :Tỏa năng lượng ( mtrước > msau ) hạt nhân sinh ra bền vững hơn. W<0 : Thu năng lượng ( mtrước < msau ) hạt nhân sinh ra kém bền vững hơn. BÀI 37 .PHĨNG XẠ 1/ Hiện tượng phĩng xạ: là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân khơng bền vững( tự nhiên hay nhân tạo ) .Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và cĩ thể kèm theo sự phát ra các bức xạ địên từ. Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau khi phân hủy gọi là hạt nhân con. Đặc tính của các quá trình phĩng xạ: bản chất là quá trình biến đổi hạt nhân, tự phát và khơng điều khiển được, là qua trình ngẫu nhiên khơng tuần hồn. 2/ Các dạng tia phĩng xạ 4 a/ Phĩng xạ : tia là dịng hạt nhân 2 He mang điện tích dương.Cĩ vận tốc cỡ 20 000Km/s. _Ion hĩa mơi trường, đâm xuyên yếu _ Tia lệch về phía bản âm của tụ điện. _ Trong khơng khí đi được vài cm, trong vật rắn đi vài m A ( ) 4 A 4 PT phĩng xạ là: Z X  2 He Z 2Y . So với hạt nhân mẹ hạt nhân con lùi 2 ơ trong bảng hệ thống tuần hồn (HTTH) và cĩ số khối giảm 4. b/ Phĩng xạ  : Cĩ vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, đâm xuyên mạnh, ion hĩa yếu. 0 _Phĩng xạ  : Tia  là dịng các êlectrơn 1e A ( ) 0 A PT : Z X  1e Z 1Y .Thực chất là: n p + ( nơtrinơ) Hạt nhân con tiến 1 ơ trong bảng HTTH và cĩ cùng số khối với hạt nhân mẹ 0 _ Phĩng xạ  : Tia  là dịng các pơzitrơn 1e A ( + ) 0 0 PT: Z X  1e Z 1Y . Thực chất là: p n +  ( Pơzitriơn) Hạt nhân con lùi 1ơ trong bảng hệ thống tuần hồn và cĩ cùng số khối của hạt nhân mẹ. _ Phĩng xạ  : Tia  là sĩng điện từ, bước sĩng ngắn, đâm xuyên mạnh. 3/ Định luật phĩng xạ. Số hạt nhân phĩng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ Độ phĩng xạ (H) Theo số hạt (N) Theo khối lượng (m) (1Ci 3,7.1010 Bq) Trong quá trình phân rã, Trong quá trình phân rã, - Đại lượng đặc trưng cho tính số hạt nhân phĩng xạ giảm khối lượng hạt nhân phĩng phĩng xạ mạnh hay yếu của theo thời gian : xạ giảm theo thời gian : chất phĩng xạ. - Số phân rã trong một giây:
9. N H = - t t t t t t T t T T H(t) H0.2 H0.e N(t) N0.2 N0.e m(t) m0.2 m0.e H N N0 : số hạt nhân phĩng xạ m0 : khối lượng phĩng xạ ở H0 : độ phĩng xạ ở thời điểm ở thời điểm ban đầu. thời điểm ban đầu. ban đầu. N (t) : số hạt nhân phĩng m(t) : khối lượng phĩng xạ H(t) :độ phĩng xạ cịn lại sau xạ cịn lại sau thời gian t . cịn lại sau thời gian t . thời gian t t -t H = N =  N0 2 T = N0e Đơn vị đo độ phĩng xạ là becơren (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây. Thực tế cịn dùng đơn vị curi (Ci): 1 Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xĩ bằng độ phĩng xạ của một gam rađi. Ln2 4/ Chu kì bán rã T= (  : Hằng số phĩng xạ( s 1 ))  BÀI 38 .PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 235 1/ Phản ứng phân hạch là một hạt nhân rất nặng như Urani ( 92U ) hấp thụ một nơtrơn chậm sẽ vỡ thành hai hạt nhân trung bình, cùng với một vài nơtrơn mới sinh ra. A A 235U 1n 236U 1 X 2 X k 1n 200MeV 92 0 92 Z1 Z2 0 2/ Đặc điểm: _ Các hạt tạo ra cĩ cùng cỡ khối lượng _ Tỏa năng lượng, năng lượng đĩ gọi là năng lượng phân hạch. _ Sản phẩm của phân hạch là những hạ nhân chứa nhiêu nơtrion và phĩng xạ  c/ Phản ứng phân hạch dây chuyền. Gỉa sử một lần phân hạch cĩ k nơtron được giải phĩng ➢ Đến kích thích các hạt nhân 235U tạo nên những phân hạch mới. Sau n lẩn phân hạch liên tiếp, số nơtron giải phĩng là k n và kích thích k n phân hạch mới. ➢ Khi k 1 thì phản ứng phân hoạch dây chuyền được duy trì. ➢ Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hoạch duy trì được gọi là khối lượng tới hạn. 3/ Phản ứng phân hạch khi cĩ điều khiển. Khi k=1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra khơng đổi theo thời gian. Đây là phản ứng phân hạch cĩ điêu khiển được thực hiện trong các lị phản ứng hạt nhân. BÀI 39 . PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH. 1/ Phản ứng nhiệt hạch: là phản ứng trong đĩ 2 hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
10. 2 2 3 1 1H 1H 2 H 0 n 3,25 Mev 2/ Điều kiện để cĩ phản ứng nhiệt hạch xảy ra: ➢ Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ. ➢ Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn. ➢ Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn. 3/ Năng lượng nhiệt hạch: ➢ Phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng rất lớn. ➢ Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các vì sao. ➢ Tính theo một phản ứng thì phân hạch tỏa năng lượng nhiều hơn nhiệt hạch, nhưng tính theo cùng khối lượng thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn. 4/ Ưu việt của năng lượng nhiệt hạch: ➢ Nguồn nguyên liệu dồi dào là nguồn năng lượng cho thế kỷ 21. ➢ Phản ứng nhiệt hạch khơng gây ơ nhiễm mơi trường.