Li Thuyet Vat Li On Thi Dh

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Lôøi môû ñaàu Theo chuû tröông cuûa Boä Giaùo Duïc & Ñaøo Taïo , töø naêm 2007 hình thöùc thi cöû ñaùnh giaù keát quaû hoïc taäp cuûa caùc em hoïc sinh ñoái vôùi moân Vaät Lyù seõ chuyeån töø hình thöùc thi töï luaän sang hình thöùc thi traéc nghieäm. Ñeå giuùp caùc em hoïc sinh hoï c taäp, reøn luyeän toát caùc kó naêng giaûi caùc baøi toaùn traéc nghieäm, ngöôøi bieân soaïn xin traân troïng göûi tôùi caùc baäc phuï huynh, caùc quyù thaày coâ, caùc em hoïc sinh moät soá taøi lieäu traéc nghieäm moân Vaät Lyù THPT – Troïng taâm laø caùc taøi lieäu daønh cho caùc kyø thi toát nghieäp vaø ñaï i hoï c. Vôùi noäi dung ñaày ñuû , boá cuïc saép xeáp roõ raøng töø cô baûn ñeán naâng cao, ngöôøi bieân soaïn hi voïng caùc taøi lieäu naøy seõ giuùp ích cho caùc em trong vieäc oân luyeän vaø ñaït keát quaû cao trong caùc kì thi. Maëc duø ñaõ heát söùc coá gaéng vaø caån troïng trong khi bieân soaïn nhöng vaãn khoâng theå traùnh khoûi nhöõng sai soùt ngoaø i yù muoán, raát mong nhaän ñöôïc söï goùp yù xaây döïng töø phía ngöôøi ñoïc. Xin chaân thaønh caûm ôn! CAÙC TAØI LIEÄU ÑAÕ BIEÂN SOAÏN: @ Baøi taäp traéc nghieäm dao ñoäng cô hoïc – soùng cô hoïc (400 baøi). @ Baøi taäp traéc nghieäm dao ñoäng ñieän – soùng ñieän töø (400 baøi). @ Baøi taäp traéc nghieäm quang hình hoïc (400baøi). @ Baøi taäp traéc nghieäm quang lyù – vaät lyù haït nhaân (400 baøi). @ Baøi taäp traéc nghieäm cô hoïc chaát raén – ban khoa hoïc töï nhieân (250 baøi). @ Baøi taäp traéc nghieäm toaøn taäp vaät lyù 12 (1200 baøi). @ Tuyeån taäp 40 ñeà thi traéc nghieäm vaät lyù daønh cho oân thi toát nghieäp vaø ñaïi hoïc (2 tập). @ Ñeà cöông oân taäp caâu hoûi lyù thuyeát suy luaän vaät lyù 12 – duøng cho thi traéc nghieäm. @ Văn kiện hội thảo “Hướng dẫn thi trắc nghiệm”(ST). @ Baøi taäp traéc nghieäm vaät lyù 11 – theo chöông trình saùch giaùo khoa naâng cao. @ Baøi taäp traéc nghieäm vaät lyù 10 – theo chöông trình saùch giaùo khoa naâng cao. Noäi dung caùc saùch coù söï tham khaûo taøi lieäu vaø yù kieán ñoùng goùp cuûa caùc taùc giaû vaø ñoàng nghieäp. Xin chaân thaønh caûm ôn! Moïi yù kieán xin vui loøng lieân heä: ': 0210.471.167 - 08.909.22.16 – 090.777.54.69 *: [email protected]

GV: BUØI GIA NOÄI (Boä moân vaät lyù) Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, tháng 06 naêm 2007 ': 090.777.54.69

Trang: 1

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

DAO ÑOÄNG CÔ HOÏC Caâu 1 : Ñònh nghóa dao ñoän g ñieàu hoøa. Vieát phöông trình, neâu ñònh nghóa caùc ñaïi löôïng trong phöông trình. Thaønh laäp coân g thöùc tính vaän toác vaø gia toác trong dao ñoäng ñieàu hoaø. Trình baøy moái lieân heä giöõa chuyeån ñoäng troøn ñeàu vaø dao ñoäng ñieà u hoøa. 1. ÑÒNH NGHÓA - VIEÁT PHÖÔNG TRÌNH Dao ñoäng ñieàu hoøa laø dao ñoäng coù ly ñoä x bieán ñoåi theo thôøi gian tuaân theo ñònh luaät hình sin (hay cosin). Phöông trình dao ñoäng ñieàu hoøa: x = Asin(wt + j) § A : bieân ñoä hay giaù trò cöïc ñaïi cuûa ly ñoä. § j : pha ban ñaàu laø ñaïi löôïng xaùc ñònh vò trí, vaän toác luùc t = 0. § (wt + j) : pha dao ñoäng laø ñaïi löôïng xaùc ñinh vò trí, vaän toác luùc t. § T laø chu kyø cuûa dao ñoäng. Noù laø khoaûng thôøi gian ngaén nhaát sau ñoù traïng thaùi dao ñoäng laäp laïi nhö cuõ hay thôøi gian ñeå vaät thöïc hieän ñöôïc 1 laàn dao ñoäng. § f laø taàn soá. Noù laø soá dao ñoäng maø vaät thöïc hieän trong moät ñôn vò thôøi gian. § w laø taàn soá goùc cuûa dao ñoäng. Laø ñaïi löôïng trung gian cho pheùp xaùc ñònh taàn soá vaø chu kyø cuûa dao ñoäng theo coâng thöùc : w =

2p = 2pf T

2. VAÄN TOÁC - GIA TOÁC - Vaän toác : v = x’ = Aw cos(wt + j) - Gia toác : a = x’’ = - Aw2sin(wt + j) 3. LIEÂN HEÄ GIÖÕA CHUYEÅN ÑOÄNG TROØN ÑEÀU VAØ DAO ÑOÄNG ÑIEÀU HOØA Xeùt ñieåm M chuyeån ñoäng ñeàu treân voøng troøn (O, A) vôùi x vaän toác goùc w : ÔÛ t = 0 : M coù ly ñoä goùc laø j. ÔÛ t : M coù ly ñoä goùc laø (wt + j). Goïi P laø hình chieáu cuûa M xuoáng truïc x’Ox, ta coù: xp = OP = OMsin(wt + j) Þ xp = Asin(wt + j) Ta thaáy chuyeån ñoäng cuûa P laø moät dao ñoäng ñieàu hoøa. Noùi khaùc ñi dao ñoäng ñieàu hoøa coù theå coi nhö laø hình chieáu cuûa moät chuyeån ñoäng troøn ñeàu xuoáng moät truïc naèm trong maët phaúng quyõ ñaïo. § §

P

A

O

M

wt Mo j C

(D)

x'

Caâu 2 : * Nhaän xeùt veà pha dao ñoäng giöõa v vaø x, giöõa a vaø x. * Cho bieát nhöõng ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau giöõa dao ñoäng ñieàu hoøa vaø dao ñoäng tuaàn hoaøn. 1. Nhaäân xeùt veà pha dao ñoäng giöõa v vaø x; giöõa a vaø x v = A w cos (wt + j)

*

x = A sin (wt + j) Þ v vaø x laø 2 ñaïi löôïng vuoâng pha 2 a = - A w sin (wt + j) = A w2 sin [(wt + j) + p ] x = A sin (wt + j) Þ a vaø x laø 2 ñaïi löôïng ngöôïc pha

': 090.777.54.69

= A w sin [(wt + j) +

p ] 2

*

Trang: 2

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau cuûa hai dao ñoäng ñieàu hoøa vaø dao ñoäng tuaàn hoaøn * Gioáng nhau : - Ñeàu coù söï laëp laïi nhöõng khoaûng thôøi gian baèng nhau. - Hai ñao ñoäng ñeàu coù chu kyø, taàn soá. * Khaùc nhau: - Dao ñoäng ñieàu hoøa moâ taû baèng ñinh luaät hình sin vaø coù quyõ ñaïo luoân laø ñöôøng thaúng, trong khi dao ñoäng tuaàn hoaøn thì khoâng nhaát thieát phaûi caàn ñieàu kieän ñoùù. - Dao ñoäng ñieàu hoøa laø taäp con cuûa dao ñoäng tuaàn hoaøn, dao ñoäng tuaàn hoaøn laïi laø taäp con cuûa caùc dao ñoäng noùi chung. Caâu 3 : Dao ñoäng cuûa con laéc loø xo naèm ngang * Moâ taû caáu taïo vaø thí nghieä m. * Thieát laäp phöông trình dao ñoäng. 1. Moâ taû caáu taïo thí nghieäm veà con laéc loø xo - Xeùt moät heä goàm loø xo coù ñoä cöùng K, moät ñaàu gaén vaøo moät ñieåm coá ñònh, ñaàu kia mang quaû caàu khoái löôïng m, giöõa quaû caàu coù moät caùi raõnh cho pheùp noù chuyeån ñoäng doïc theo moät thanh ngang khoâng ma saùt. F ur - Choïn goác O laø vò töø luùc quaû caàu ñöùng yeân. N - Keùo quaû caàu ra khoûi vò trí caân baèng ñeán ly ñoä x = A roài K m O buoâng tay, quaû caàu chuyeån ñoäng nhanh daàn veà phía O, vöôït qua O ur do quaùn tính, roài chuyeån ñoäng chaäm daàn ñeán khi vaän toác baèng 0, P x sau ñoù chuyeån ñoäng nhanh ñaàn veà phía O roài laïi chaäm daàn ñeán khi O vaän toác baèng 0. Sau ñoù chuyeån ñoäng laëp laïi nhö cuõ. K m 2. Thieát laäp phöông trình dao ñoäng cuûa con laéc loø xo O ur a. Phaân tích löïc ur r F ÔÛ vò trí x hoøn bi chòu taùc duïng cuûa 3 löïc : troïng löïc P = mg ,

ur

ur

ur

ur

phaûn löïc N cuûa thanh ngang vaø löïc ñaøn hoài F cuûa loø xo. Vì P vaø N caân baèng nhau neân chæ coøn löïc F laøm cho hoøn bi dao ñoäng. Theo ñònh luaät Hooke thì F = - Kx, vôùi K laø ñoä cöùng cuûa loø xo coøn daáu tröø chæ löïc F luoân luoân höôùng veà vò trí caân baèng. b. Laäp phöông trình chuyeån ñoäng ur ur ur r Theo ñònh luaät 2 Newton: P + N + F = ma (*) Choïn chieàu döông nhö hình veõ, chieáu (*) xuoáng Þ

- Kx = mx”

Ñaët

w2 =

K m

Þ

x= - -

Suy ra x” = w2x

F x m

Hay x” + w2x = 0

Ñaây laø phöông trình vi phaân moâ taû chuyeån ñoäng cuûa con laéc loø xo Nghieäm cuûa phöông trình vi phaân coù daïng: x = Asin(wt + j) Vaäy chuyeån ñoäng cuûa con laéc loø xo laø moät ñao ñoäng ñieàu hoøa. Caâu 4 : * Laäp coâng thöùc lieân heä giöõa w vaø T. * Vieát coâng thöùc chu kì dao ñoäng cuûa con laéc loø xo coù chieàu daøi l treo vaät m. Neáu taêng chiều daøi loø xo laø 2l vaø vaãn treo vaät m thì chu kyø dao ñoäng cuûa con laéc loø xo theá naøo. ': 090.777.54.69

Trang: 3

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

1. Quan heä giöõa w vaø T: Ta coù : x = A sin(wt + j) ó x = A sin(wt + j +2p) ó x = A sin [w( t + Vaäy li ñoä taïi thôøi ñieåm t baèng ly ñoä ôû thôøi ñieåm ( t + laø chu kyø cuûa ñao ñoäng ñieàu hoøa.

T=

2p w

2p ) + j] w

2p 2p ), neân khoaûng thôøi gian goïi w w

2. Coâng thöùc chu kyø cuûa con laéc loø xo: * Vì w =

K 2p m ÞT= = 2p m w K

* Heä soá ñaøn hoài cuûa loø xo:

S K vôùi E laø suaát young. Þ chieàu daøi taêng 2 laàn thì ñoä cöùng giaûm 2 laàn: K’ = l 2 m Þ T’ = 2p . 2=T 2. Vaäy chu kyø taêng 2 laàn. K K=E

Caâu 5: Laäp moãi lieân heä giöõa ly ñoä, bieân ñoä vaø taàn soá cuûa vaät dao ñoäng ñieàu hoaø Ta coù :

x = A sin(wt + j) Þ sin2(wt+j)=

x2 A2

v = A w cos(wt + j) Þ cos2(wt + j) =

v2 A 2 w2

x2 v2 Þ 2 + 2 2 =1 A Aw Caâu 6: * Dao ñoäng cuûa con laé c ñôn: Caáu taïo vaø laäp phöông trình dao ñoäng * So saùnh hai phöông trình cuûa con laéc loø xo vaø con laé c ñôn * Dao ñoäng cuûa con laé c ñôn coù phaû i laø dao ñoäng töï do khoâng? 1. CAÁU TAÏO VAØ PHÖÔNG TRÌNH DAO ÑOÂNG CUÛA CON LAÉC ÑÔN: a. Caáu taïo: Con laéc ñôn goàm hoøn bi coù khoái löôïng m treo vaøo daây daøi coù khoái löôïng vaø ñoä daõn khoâng ñaùng keå. b. Laäp phöông trình: ao a Hôïp löïc taùc duïng leân vaät m coù ly ñoä goùc a

r ur r r ì P :troïng löïc r F = P + t = mavôùi í r î t : löïc caêngdaây

Chieáu hôïp löïc leân tieáp tuyeán: - mgsin a = m aT laø gia toác tieáp tuyeán: aT = s” ® - gsin a = s” (*) Ñieàu kieän: a0 nhoû (a0 < 100)

': 090.777.54.69

Trang: 4

O

ur T ur F ur P

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

Þ sin a = a = Ñaët w2 =

g l

s l''

s l

Þ - g = s''

GV: Buøi Gia Noäi

=> s''+

g s=0 l

Þ s” + w2 s = 0

(1)

Phöông trình (1) laø phöông trình vi phaân moâ taû ñao ñoäng cuûa con laéc ñôn. Noù coù nghieäm : s = s0 sin(wt + j) (2) Phöông trình (2) laø phöông trình dao ñoäng cuûa con laéc ñôn. Phöông trình cho thaáy con laéc ñôn ñao ñoäng ñieàu hoøa vôùi chu kyø: T = 2p

l g

2. SO SAÙNH: * Gioáng nhau: Hai phöông trình cuûa con laéc loø xo vaø con laéc ñôn coù daïng toaùn hoïc gioáng nhau vaø ñeàu moâ taû dao ñoäng ñieàu hoøa. * Khaùc nhau: ·

Taàn soá goùc khaùc nhau. Ñoái vôùi con laéc loø xo thì w = xo vaø vaät), trong khi ñoái vôùi con laéc ñôn thì w =

K chæ phuï thuoäc vaøo heä kín ( loø m

g chæ phuï thuoäc vaøo g. l

Khi khoâng ma saùt thì dao ñoäng con laéc loø xo laø dao ñoäng ñieàu hoøa, trong khi dao ñoäng cuûa con laéc ñôn chæ gaàn ñuùng laø dao ñoäng ñieàu hoøa khi bieân ñoä nhoû. 3. ÑOÁI VÔÙI DAO ÑOÄNG NHOÛ : (a0 < 100) thì chu kyø con laéc ñôn khoâng phuï thuoäc bieân ñoä, maø phuï thuoäc ñoä lôùn gia toác troïng löïc g. Taïi vò trí coá ñònh ñoái vôùi traùi ñaát g khoâng ñoåi, dao ñoäng cuûa con laéc ñôn ñöôïc coi laø dao ñoäng töï do. ·

Caâu 7: Khaûo saùt ñònh tính vaø ñònh löôïng söï bieán ñoåi naêng löôïng trong dao ñoäng ñieàu hoøa cuûa con laéc loø xo. 1. KHAÛO SAÙT ÑÒNH TÍNH: (Söï bieán ñoåi naêng löôïng) § Keùo hoøn bi töø vò trí caân baèng O ñeán bôø B cb + thì löïc keûo thöïc hieän coâng vaø truyeàn cho hoøn bi moät naêng löôïng ban ñaàu laø theá naêng ñaøn hoài. § Thaû hoøn bi töùc laø löïc keùo maát ñi thì löïc ñaøn hoài keùohoøn biB’chuyeå ñoäng nhanh daàn veà vò O nB trí caên baèng O. Ñoäng naêng hoøn bi taêng, theá naêng loø xo giaûm. § Taïi vò trí caân baèng O, theá naêng loø xo baêng khoâng, ñoäng naêng hoøn bi cöïc ñaïi r § Do quaùn tính hoøn bi tieáp tuïc chuyeån ñoäng ñeán bôø B', löïc ñaøn hoài f ñoåi chieàu laøm hoøn bi chuyeån ñoäng chaäm daàn: ñoäng naêng hoøn bi giaûm, theá naêng loø xo taêng. § Taïi bôø B', hoøn bi döøng laïi, loø xo neân toái ña, ñoäng naêng hoøn bi baèng khoâng theá naêng loø xo cöïc ñaïi. § Sau ñoù hoøn bi döôùi taùc duïng löïc ñaøn hoài laïi chuyeån ñoäng veà vò trí caân baèng O vaø quaù trình nhö treân ñöôïc laäp laïi. Vaäy: Trong quaù trình dao ñoäng cuûa con laéc loø xo coù söï chuyeân hoùa giöõa ñoäng naêng vaø theá naêng

': 090.777.54.69

Trang: 5

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. KHAÛO SAÙT ÑÒNH LÖÔÏNG: (Söï baûo toaøn naêng löôïng) *) Ñoäng naêng hoøn bi: Eñ = *) Theá naêng loø xo: Et =

1 2 1 mv vôùi v = Aw cos(wt + j) Þ Eñ = mA2w2cos2(wt + j) 2 2

1 2 Kx vôùi x = Asin(w + j) vaø K = mw2 2

=> Et =

*) Cô naêng: E = Et +Eñ ó E =

1 mw2A2sin2(wt + j) 2

1 mw2A2 [cos2(wt + j) + sin2(wt + j)] 2 1 E = mw2A2 2

Vaäy: Trong suoát quaù trình dao ñoäng cô naêng caûa con laéc laø khoâng ñoåi vaø tæ leä vôùi bình phöông cuûa bieân ñoä dao ñoäng Caâu 8: * Ñoäng naêng vaø theá naêng cuûa con laéc loø xo bieán ñoåi ñieàu haøa vôùi taàn soá goùc bao nhieâu . * Neáu khoái löôïng taêng 4 1aàn vaø bieân ñoä giaûm 2 laàn thì cô naêng con laéc loø xo ñoåi theánaøo. 1. Ta coù:

1 mA2w2 cos2 (wt + j) 2 1 + cos(2wt + 2j) vì cos2 ( t + ) = 2 1 1 = + cos(2wt + 2j) 2 2 1 1 Þ Eñ = m A2w2 + mA2 w2cos (2wt + 2j) 4 4 * Eñ =

Vaäy Eñ bieán ñoåi ñieàu hoøa vôùi taàn soá goùc w0 = 2w vaø f0 = 2f => chu kì T0 = 0,5T * Töông töï Et bieán ñoåi ñieàu hoøa vôùi taàn soá goùc w0 = 2w vaø f0 = 2f => chu kì T0 = 0,5T * Eñ , Et bieán ñoåi ñieàu hoøa cuøng taàn soá nhöng ngöôïc pha nhau. 2. Cô naêng: E =

1 m A2 w2. 2

K w = 4m 2 2 A A 1 w2 A 2 A’ = Þ A’2 = Vaäy E’ = .4m. . 2 4 2 4 4 1 1 E E’ = ( mA 2 w2 ) Þ E’ = Vaäy cô naêng giaûm 4 laàn. 4 2 4 Khi m’ = 4 m Þ w’=

K = m'

Caâu 9: Khaûo saùt ñònh tính vaø ñònh löôïng söï bieán ñoåi naên g löôïng cuûa con laéc ñôn trong khi dao ñoäng. Chöùng minh raèng neáu dao ñoä ng cuûa con laéc ñôn laø dao ñoä ng ñieàu hoøa thì cô naêng cuûa noù khoân g ñoåi vaø tæ leä vôùi bình phöông cuûa bieân ñoï dao ñoäng. ': 090.777.54.69

Trang: 6

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

1. KHAÛO SAÙT ÑÒNH TÍNH: (Söï bieán ñoåi naêng löôïng) § Keùo con laéc ñôn leäch khoûi vò trí caân baèng moät goùc a0 thì löïc keùo thöïc hieän moät coâng vaø truyeàn cho con laéc ñôn moät theá naêng troïng tröôøng. § Thaû nheï hoøn bi thì löïc keûo maát ñi, hoøn bi chuyeån ñoäng nhanh daàn vaø vò trí caân baèng vaø theá naêng giaûm daàn trong khi ñoäng naêng taêng. § Hoøn bi veà vò trí caân baèng, theá naêng baèng khoâng, ñoäng naêng cöïc ñaïi. § Do quaùn tính hoøn bi leân cao daàn. Theá naêng hoøn bi taêng, ñoäng naêng giaûm. § Khi hoøn bi leân vò trí cao nhaát B’ thì döøng laïi. Ñoäng naêng baèng khoâng vaø theá naêng cöïc ñaïi. § Sau ñoù hoøn bi chuyeån ñoäng nhanh daàn ñeàu veà vò trí caân baèng O vaø quaù trình nhö treân taùi dieãn. Vaäy: Trong quaù trình dao ñoäng coù söï chuyeån hoùa giöõa theá naêng vaø ñoäng naêng 2. KHAÛO SAÙT ÑÒNH LÖÔÏNG: (Söï baûo toaøn naêng löôïng) §

Theá naêng : Et = mgh

Þ Et =

a

vôùi h = l - l cos a = l (1 - cosa) = 2lsin2 2

1 g s mg l a2 vì w2 = vaø a = 2 l l

Maët khaùc: s = sosin(wt + j)

Þ Et =

Þ Et =

1 mw2 s20 sin2(wt + j) 2

1 2 mv vôùi v =sowcos(wt + j) 2 1 2 2 § Cô naêng: E = Et + Eñ ó E = mw s0 2 §

1 s2 1 mgl 2 = mw2s2 2 l 2

Ñoäng naêng: Eñ =

Þ Eñ = mw2 s20 cos2(wt + j)

Vaäy: Trong quaù trình dao ñoäng ñieàu hoøa cô naêng cuûa con laéc ñôn laø khoâng ñoåi vaø tæ leä vôùi bình phöông cuûa bieân ñoä dao ñoäng Caâu 10: - Phaùt bieåu caùc ñònh nghóa: dao ñoäng töï do, dao ñoäng cöôõng böùc, heä dao ñoäng - Dao ñoäng töï do vaø dao ñoäng cöôõng böùc coù ñieåm naøo gioáng nhau vaø khaù c nhau 1. Phaùt bieåu ñònh nghóa: v Dao ñoäng töï do: laø dao ñoäng maø chu kyø chæ phuï thuoäc caùc ñaëc tính cuûa heä dao ñoäng nhöng khoâng phuï thuoäc caùc yeáu toá beân ngoaøi v Dao ñoäng cöôõng böùc: laø dao ñoäng chòu taùc duïng cuûa löïc cöôõng böùc bieán thieân tuaàn hoaøn F = Fosin(wt + j) vôùi Fo laø bieân ñoä ngoaïi löïc. v Heä giao ñoäng: laø heä coù khaû naêng thöïc hieän dao ñoäng töï do. Sau khi bò kích thích heä dao ñoäng seõ töï noù thöïc hieän dao ñoäng theo chu kyø rieâng cuûa noù. 2. Dao ñoäng töï do vaø dao ñoäng cöôõ ng böùc coù ñieåm naøo gioáng vaø khaùc nhau: v Gioáng nhau: ñeàu coù tính tuaàn hoaøn (dao ñoäng ñieàu hoøa) v Nhaù c nhau: Chu kyø vaø taàn soá cuûa dao ñoäng cöôõng böùc phuï thuoäc ngoaïi löïc taùc duïng trong khi dao ñoäng töï do thì khoâng.

': 090.777.54.69

Trang: 7

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 11: Bieåu dieãn dao ñoäng ñieà u hoøa baèng phöông Phaùp giaùn ñoà vectô quay Fresnel Phöông phaùp vectô quay döïa treân tính chaát: moät dao ñoäng ñieàu hoaø coù theå ñöôïc coi nhö hình chieáu cuûa moät chuyeån ñoäng troøn ñeàu xuoáng moät truïc naèm x M + trong maët phaúng quyõ ñaïo. P - Giaû söû caàn bieåu dieãn dao ñoäng: x = Asin(wt + j) wt Mo (t = 0) Ta veõ moät truïc naèm ngang r (D) vaø moät truïc thaúng ñöùng j x'x caét (D) taïi O. Veõ moät vectô A coù goác taïi O: coù ñoä daøi baèng O (D) bieân ñoä A vaø r taïo vôùi truïc (D) moät goùc baèng j taïi thôøi ñieåm t = 0. Cho vectô A quay ñeàu theo chieàu döông löôïng giaùc vôùi vaän toárc goùc w. Luùc ñoù chuyeån ñoäng cuûa hình chieáu ñaàu muùt vectô A x' xuoáng truïc x'x laø moät dao ñoäng ñieàu hoøa: x = OP = Asin(wt + j) r - Ta keát luaän raèng dao ñoäng ñieàu hoøa x = Asin(wt + j) ñöôïc bieåu dieãn baèng vectô quay A Caâu 12: Toång hôïp hai dao dao ñoäng ñieàu hoøa cuøng phöông, cuøng taàn soá baèng phöông phaùp vectô quay. 1. TOÅNG HÔÏP HAI DAO ÑOÄNG ÑIEÀU HOØA CUØNG PHUÔNG CUØNG TAÀN SOÁ BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP VECTÔ QUAY: Xeùt vaät tham gia 2 dao ñoäng ñieàu hoøa cuøng phöông, cuøng ña soá: x1 = A1sin(wt + jl) x M x2 = A2sin(wt + j2) M2 Dao ñoäng toång hôïp: x = x1 + x2. Tìm x baèng phöông phaùp vectô quay. Ta veõ caùc vectô bieåu dieãn x1, x2, x nhö hình veõ:

· Ta thaáy M 1OM 2 = j1 - j2 = haèng

r r Cho hai vectô A1 ,A 2 , quay quanh O theo chieàu döông vôùi vaän toác goùc w khoâng ñoåi. Khi ñoù hình bình haønh OM1MM2 khoâng bieán daïng neân vectô toång hôïp coù ñoä lôùn khoâng ñoåi vaø cuõng quay quanh O theo chieàu ñöông vôùi vaän toác goùc w. r r Vì toång ñaïi soá caù c hình chieáu cuûa hai vectô A1 ,A 2 O

A2

A

j

M1 j1

A1 (D)

r

xuoá ng truïc x'Ox baèng hình chieáu cuûa vectô A1 xuoáng truïc ñoù neân chuyeån ñoäng toån g hôïp cuûa hai ñao ñoäng ñieàu hoø a cuø ng phöông vaø cuøng ña soá laø moä t dao ñoäng ñieàu hoø a cuø ng phöông vaø cuøn g ña soá . r Do ñoù vectô A1 bieåu dieãn dao ñoäng ñieàu hoøa toång hôïp vaø goùc j bieåu dieãn pha ban ñaàu cuûa ñao ñoäng toång hôïp. 2. BIEÂN ÑOÄ VAØ PHA BAN ÑAÀU CUÛA DAO ÑOÄNG TOÅNG HÔÏP:

uuuur

uuuuur uuuuur

Coù OM = OM1 + OM 2

Chieáu xuoáng truïc (D) vaø truïc x’x: Acosa = A1cosj 1 + A2cosj2 (1) Asina = A1sinj 1 + A2sinj2 (2) (l)2 + (2)2 cho A 2 = A12 + A 22 + 2A1A 2 cos(j1 - j2 ) ': 090.777.54.69

Trang: 8

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

(2) A sin j1 + A 2 sin j2 cho tgj = 1 (1) A1 cos j1 + A 2 cos j2 § §

Neáu x1 vaø x2 dao ñoäng cuøng pha Neáu x1 vaø x2 dao ñoäng ngöôïc pha

: j1 - j2 = K2p Þ A = A1 + A2 : j1 - j2 = (2K + 1)p Þ A = A1 - A 2

§

Neáu x1 vaø x2 dao ñoäng baát kyø

: A1 - A 2 < A < (A1 + A2)

Caâu 13: Dao ñoäng taét daàn: ñònh nghóa, nguyeân nhaân, ñaëc ñieåm. 1. Ñònh nghóa: Dao ñoäng taét daàn laø dao ñoäng coù bieân ñoä giaûm daàn theo thôøi gian. 2. Nguyeân nhaân: Trong thöïc teá caùc vaät ñeàu dao ñoäng trong moät moâi tröôøng xaùc ñònh neân caùc taùc duïng ma saùt cuûa moâi tröôøng ñoù. Do phaûi thöïc hieän coâng ñeå thaéng ma saùt neân naêng löôïng heä cô giaûm daàn laøm cho bieân ñoä giaûm daàn vaø cuoái cuøng vaät döøng laïi ôû vò trí caân baèng. 3. Ñaëc ñieåm: x § Löïc ma saùt nhoû thì dao ñoäng taét daàn chaäm. Ví duï: con laéc ñao ñoäng trong khoâng khí.

t x § Löïc ma saùt lôùn thì dao ñoäng taét daàn nhanh. Ví duï: con laéc dao ñoäng trong nöôùc.

t x

§ Löïc ma saùt quaù lôùn thì con laéc khoâng dao ñoäng Ví duï: con laéc dao ñoäng trong nhôùt.

t

Caâu 14: - Trình baøy veà dao ñoäng cöôõng böùc. Bieân ñoä dao ñoäng cöôõng böùc phuï thuoä c vaøo yeáu toá naøo? - Söï coäng höôûng cô hoïc laø gì? Neâu moät ví duï veà coäng höôûng coù lôïi vaø coù haïi - Haõy cho bieát caùc ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau giöõa dao rieâng cöôõng böù c vaø söï töï dao ñoäng. 1. Dao ñoäng cöôõ ng böùc: Thoâng thöôøng, moät heä dao ñoäng chòu taùc duïng löïc ma saùt cuûa moâi tröôøng neân sinh coâng aâm laøm giaûm cô naêng vaø dao ñoäng bò taét ñaàn. Muoán duy trì dao ñoäng, ta taùc duïng leân heä moät ngoaïi löïc bieán thieân tuaàn hoaøn: F = F0sin(wt + j) vôùi F0 laø bieân ñoä cuûa ngoaïi löïc; w laø taàn soá goùc Trong thôøi gian Dt raát ngaén, dao ñoäng cuûa heä laø moät dao ñoäng phöùc taïp do söï toång hôïp cuûa dao ñoäng rieâng cuûa heä vaø dao ñoäng cuûa ngoaïi löïc. Sau thôøi gian Dt, dao ñoäng rieâng taét haún vaø heä chæ dao ñoäng vôùi ña soá cuûa ngoaïi löïc. Ñoù laø ñao ñoäng cöôõng böùc. a. Ñònh nghóa: Dao ñoäng cöôõng böùc laø dao ñoäng gaây ra bôûi moät ngoaïi löïc bieán thieân tuaàn hoaøn F = F0sin(wt + j) goïi laø löïc cöôõng böùc. ': 090.777.54.69

Trang: 9

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b. Ñaëc ñieåm: § Coù taàn soá baèng taàn soá cuûa ngoaïi löïc § Coù bieân ñoä phuï thuoäc söï cheânh leäch giöõa taàn soá f cuûa löïc cöôõng böùc vaø taàn soá dao ñoäng rieâng f0 cuûa heä ñao ñoäng. 2. Coäng höôûng cô: a. Ñònh nghóa: Söï coäng höôûng laø hieän töôïng bieân ñoä cuûa dao ñoäng cöôõng böùc taêng ñoät ngoät khi ña soá cuûa löïc cöôõng böùc xaáp xæ baèng taàn soá rieâng cuûa heä dao ñoäng. b. Thí duï veà coäng höôû ng: v Coäng höôûng coù lôïi: Moät em nhoû cuõng coù theå ñöa voõng cho moät ngöôøi lôùn leân raát cao. Neáu em taùc duïng leân voõng moät ngoaïi löïc coù taån soá f0 gaàn baèng ñuùng taàn soá rieâng f0 cuûa voõng, nghóa laø löïc keùo cuûa tay “aên nhòp” vôùi nhòp ñong ñöa cuûa voõng, sau moät thôøi gian, bieân ñoä dao ñoäng cuûa voõng raát lôùn. Neáu muoán döøng söùc ñeå ñaåy voõng moät laàn leân cao nhö vaäy, em nhoû seõ khoâng laøm ñöôïc. v Coäng höôûng coù haïi: Chieác caàu, beä maùy, khung xe,... laø nhöõng heä thoáng dao ñoäng coù taàn soá rieâng. Neáu ñeå chuùng dao ñoäng cöôõng böùc vôùi moät vaät dao ñoäng khaùc ñaët leân chuùng (ví duï: moät maùy phaùt ñieän lôùn), chuùng coù theå rung leân raát maïnh vaø coù theå bò gaõy. 3. Ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau giöõa dao ñoäng cöôõng böùc vaø söï töï dao ñoäng: v Gioáng nhau: Duy trì dao ñoäng laâu nhôø ñöôïc buø naêng löôïng (ñeå thaéng löïc ma saùt) v Khaùc nhau: Söï töï dao ñoäng khoâng caàn taùc duïng cuûa ngoaïi löïc trong khi dao ñoäng cöôõng böùc laø do ngoaïi löïc taùc duïng. Caâu 15: - Neâu nguyeân nhaân ñeå dao ñoän g khoâng taét daàân. - Neâu bieän phaùp kyõ thuaät ñeå duy trì dao coäng cuûa con laéc ñoàng hoã vaø bieän phaùp kó thuaät laøm cho dao ñoäng khung xe oâtoâ choùng taé t. 1. DAO ÑOÄNG DUY TRÌ: a. Ñònh nghóa: Dao ñoäng coù bieân ñoä khoâng thay ñoåi theo thôøi gian gôïi laø dao ñoäng duy trì coøn goïi laø töï dao ñoäng. b. Nguyeân taéc duy trì dao ñoäng: laø phaûi taùc duïng vaøo con laéc moät löïc tuaàn hoaøn coù taàn soá baèng taàn soá rieâng cuûa con laéc. Löïc tuaàn hoaøn nhoû khoâng laøm bieán ñoåi taàn soá rieâng cuûa con laéc, löïc cung caáp naêng löôïng cho con laéc trong moãi nöûa chu kyø ñeå buø ñaép naêng löôïng maát ñi do ma saùt. 2. ÖÙNG DUÏNG: a. Bieän phaùp kyõ thuaät ñeå duy trì dao ñoäng cuûa con laéc ñoàng hoà: Laø leân daây coùt cuûa ñoàng hoà. Khi leân daây coùt laø ta cung caáp moät theá naêng ñaøn hoài cho con laéc. Sau ñoù moãi khi con laéc ñaït tôùi bieân ñoä sau moät nöûa chu kyø thì ñaây coùt daõn ra moät chuùt vaø moät phaàn theá naêng cuûa noù truyeàn cho con laéc nhôø caùc cô caáu thích hôïp. b. Bieän phaùp kyõ thuaät laøm dao ñoäng cuûa khung xe oâ toâ choùng taét: Khi oâ toâ bò xoùc thì loø xo giaûm xoùc bò neùn hay daõn. Ñeå laøm cho dao ñoäng cuûa khung xe oâtoâ choùng taét khi qua choã bò xoùc thì ngöôøi ta duøng moät thieát bò goàm piston chuyeån ñoäng theo chieàu thaúng ñöùng trong moät xylanh chöùa ñaày daàu nhôùt. Piston gaén vôùi khung xe, xylanh gaén vôùi truïc baùnh xe. Khi khung xe dao ñoäng treân loø xo giaûm xoùc thì piston cuõng dao ñoäng trong xylanh vaø nhôø daàu nhôùt dao ñoäng trong khung xe choùng taét.

': 090.777.54.69

Trang: 10

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

SOÙNG CÔ VAØ AÂM HOÏC Caâu 1 : Soùng cô hoïc laø gì? Giaûi thích söï taïo thaøn h soùng treân maët nöôùc. Vì sao quaù trình truyeàn soùng laø moät quaù trình truyeàn naêng löôïn g. Thaønh laäp phöông trình dao ñoäng cuûa moät ñieåm treân phöông truyeàn soùng? 1. ÑÒNH NGHÓA SOÙNG: Soùng cô hoïc laø nhöõng dao ñoäng ñaøn hoài lan truyeàn trong moâi tröôøng vaät chaát theo thôøi gian. 2. GIAÛI THÍCH SÖÏ TAÏO THAØNH SOÙNG TREÂN MAËT NÖÔÙC: § Hieän töôïng soùng nöôùc: - Neùm hoøn ñaù nhoû xuoáng hoà nöôùc yeân laëng ta thaáy xuaát hieän nhöõng soùng nöôùc hình troøn töø nôi hoøn ñaù rôi lan roäng ra treân moâi tröôøng nöôùc vôùi bieân ñoä giaûm daàn - Caùi phao nhaáp nhoâ theo soùng nhöng khoâng truyeàn ñi. § Giaûi thích: Giöõa caùc phaàn töû nöôùc coù löïc töông taùc neân khi moät phaàn töû M ñao ñoäng vaø nhoâ leân cao thì caùc löïc töông taùc keùo caùc phaân töø keá caän nhoá leân theo nhöng chaäm hôn moät chuùt, caùc löïc ñoù cuõng keûo M veà caân baèng. Keát quaû laø dao ñoäng lan roäng ra treân moâi tröôøng nöôùc. Phao chæ nhaáp nhoâ theo soùng maø khoâng truyeàn ñi laø vì trong moâi tröôøng truyeàn soùng thì traïng thaùi dao ñoäng truyeàn ñi coøn phaàn töø vaät chaát cuûa moâi tröôøng chæ dao ñoäng quanh vò trí caân baèng cuûa noù. 3. GIAÛI THÍCH VÌ SAO QUAÙ TRÌNH TRUYEÀN SOÙNG LAØ MOÄT QUAÙ TRÌNH TRUYEÀN NAÊNG LÖÔÏNG: § Naêng löôïng truyeàn soùng taïi moät ñieåm tæ leä vôùi bình phöông cuûa bieân ñoä soùng taïi ñoù. Vì vaäy soùng truyeàn ñeán ñieåm naøo thì laøm cho caùc phaàn töû vaät chaát cuûa moâi tröôøng taïi ñieåm ñoù dao ñoäng vôùi moät bieân ñoä nhaát ñònh töùc laø truyeàn cho caùc phaàn töû ñoù moät naêng löôïng. Do ñoù quaù trình truyeàn soùng cuõng laø moät quaù trình truyeàn naêng löôïng. § Theo ñònh luaät baûo toaøn naêng löôïng thì naêng löôïng soùng truyeàn ñi töø nguoàn do phaûi traûi roäng ra cho caùc phaàn töû cuûa moâi tröôøng neân naêng löôïng soùng caøng xa nguoàn caøng nhoû. 4. LAÄP PHÖÔNG TRÌNH DAO ÑOÄNG CUÛ A MOÄT ÑIEÅM TREÂN PHÖÔNG TRUYEÀN SOÙNG: Do soùng truyeàn ñi theo moïi phöông nhö nhau neân ta chæ xeùt moät phöông truyeàn soùng Ox. Xeùt ñieåm M treân phöông truyeàn soùng Ox caùch nguoàn soùng O moät khoaûng OM = x. § Phöông trình nguoàn soùng O: u0 = asin2pft x § Phöông trình soùng taïi M: u(M) (t) = u(t - q) vôùi q = v x 2 p x v 2px Þ uM = asin2pf(t - ) = asin(2pft ) Vì l = Þ uM = asin(2pft ) v v f l f Caâu 2: Neâu caùc ñònh nghóa: cuûa soùng cô hoïc, soùng doïc, soùng ngang, caùc soùng keát hôïp söï giao thoa cuûa caùc soùng, soùng döøng, chu kyø cuûa soùn g, taàn soá cuûa soùng, böôùc soùng, vaän toác truyeàn soùng, bieân ñoä soùng. Ñònh nghóa 2 dao ñoäng leäch pha, cuøng pha, ngöôïc pha 1. NEÂU CAÙC ÑÒNH NGHÓA: § Soùng cô laø nhöõng dao ñoäng ñaøn hoài lan truyeàn trong moâi tröôøng vaät chaát theo thôøi gian. § Soùng ngang laø soùng coù phöông dao ñoäng vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn soùng. § Soùng doïc laø soùng coù phöông dao ñoäng truøng vôùi phöông truyeàn soùng. § Soùng keát hôïp laø caùc soùng coù cuøng phöông, cuøng taàn soá vaø coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi. ': 090.777.54.69

Trang: 11

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Söï giao thoa cuûa soùng laø söï toång hôïp cuûa hai hay nhieàu soùng keát hôïp trong khoâng gian, trong ñoù coù nhöõng choã coá ñònh maø bieân ñoä soùng ñöôïc taêng cöôøng hay giaûm bôùt. § Soùng döøng laø soùng coù caùc nuùt vaø caùc buïng coá ñònh trong khoâng gian. § Chu kyø T cuûa soùng laø chu kyø dao ñoäng chung cuûa caùc phaàn töû vaät chaát coù soùng truyeàn qua vaø baèng chu kyø dao ñoäng cuûa nguoàn soùng. § Taàn soá f cuûa soùng laø taàn soá dao ñoäng chung cuûa caùc phaàn töû vaät chaát coù soùng truyeàn qua vaø baèng taàn soá dao ñoäng cuûa nguoàn soùng. § Böôùc soùng l laø khoaûng caùch gaàn nhaát giöõa hai ñieåm dao ñoäng cuøng pha (hay ngöôïc pha) treân cuøng moät phöông truyeàn soùng, noù cuõng laø quaõng ñöôøng maø soùng truyeàn ñi ñöôïc trong moät chu kyø cuûa soùng. § Vaän toác truyeàn soùng v laø vaän toác truyeàn pha dao ñoäng § Bieân ñoä soùng A taïi moät ñieåm laø bieân ñoä dao ñoäng cuûa caùc phaàn töû vaät chaát taïi ñieåm ñoù khi soáng truyeàn qua. v Lieân heä giöõa T, f, v vaø l laø: l = v.T = f 2. THEÁ NAØO LAØ HAI DAO ÑOÄNG LEÄCH PHA, CUØNG PHA, NGÖÔÏC PHA: § Hai dao ñoäng leäch pha laø hai ñao ñoäng coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi vaø khaùc khoâng § Hai dao ñoäng cuøng pha laø hai dao ñoäng coù ñoä leäch pha baèng 0 hay baèng k2p § Hai dao ñoäng ngöôïc pha laø hai dao ñoäng coù ñoä leäch pha baèng p hay baèng (2k + 1)p § Khi Dj = j1 - j2 > 0 thì dao ñoäng 1 sôùm pha hôn dao ñoäng 2 hay dao ñoäng 2 treã pha hôn dao ñoäng 1 . §

Caâu 3: Ñònh nghóa ñoä leäch pha giöõa hai soùng. Chöùng minh raèng ñoä leäch pha laø yeáu toá quan troïng trong vieäc giaûi thích hieän töôïng giao thoa soùng nöôùc. 1. Ñònh nghóa ñoä leäch pha giöõa hai soùng: Ñoä leäch pha laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho söï khaùc nhau veà traïng thaùi giöõa hai hai dao ñoäng vaø ñöôïc xaùc ñònh baèng hieäu caùc pha ban ñaàu: Dj = j1 - j 2 2. Vai troø ñoà leäch pha giöõa 2 soùng trong vieäc giaûi thích hieän töôïng giao thoa: * Phöông trình soùng taïi M do hai nguoàn keát hôïp S1, S2 taïo ra laàn löôït laø: 2pd1 2pd 2 U1M = a sin (2pft ) và U2M = a sin (2pft ) l l * Phöông trình soùng toång hôïp taïi M: p p uM = u1m + u2m Þ uM = 2a cos (d1 - d2)sin [2pft - (d1 + d2)] l l Ñaây laø moät dao ñoäng ñieàu hoøa coù: p § Pha ban ñaàu: j = - (d1 + d2) l p § Bieân ñoä: A = 2a cos (d1 - d 2 ) Vì: Dj = j 2M - j1M =

Dj 2p l Dj (d1 – d2) Þ (d1 – d2) = Þ A = 2a cos l 2p 2

Ta thaáy: Taïi M hai soùng cuøng pha thì Dj = k2p Þ A = 2a Taïi M hai soùng ngöôïc pha thì Dj = (2k + l)p Þ A = 0 Vaäy trong hieän töôïng giao thoa cuûa 2 soùng, ñoä leäch pha cuûa 2 soùng thaønh phaàn taïi ñieåm hai soùng ñoù gaëp nhau seõ quyeát ñònh ñoä lôùn cuûa bieân ñoä dao ñoäng toång hôïp taïi ñoù. ': 090.777.54.69

Trang: 12

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 4: Moâ taû hai hieän töôïng ñaëc tröng cuûa löu trình truyeàn soùng: hieän töôïng giao thoa vaø hieän töôïng nhieãu xaï. 1. HIEÄN TÖÔÏNG GIAO THOA CUÛA SOÙNG NÖÔÙC: a. Thí nghieäm: Duøng moät aâm thoa coù moät nhaùnh noái vôùi maãu theùp hình chöõ U coù hai ñaàu chaïm S1 nheï vaøo maët nöôùc taïi S1 vaø S2. Khi aâm thoa rung caùc voøng troøn soùng phaùt ra töø S1 vaø S2 lan truyeàn treân maët f nöôùc. S2 Hai nguoàn S1 vaø S2 cuøng taàn soá, coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi goïi laø hai nguoàn soùng keát hôïp. Hai soùng do chuùng taïo ra goïi laø hai soùng keát hôïp. Trong vuøng giao nhau cuûa hai soùng keát hôïp. k = 3; 2; 1; 0; -1;-2,-3 Trong vuøng giao nhau cuûa hai soùng keát hôïp xuaát hieän caùc ñöôøng hyperbol coù bieân ñoä cöïc ñaïi, bieân S1 S2 ñoä baèng khoâng naèm xen keõ nhau nhaän S1, S2laøm tieâu ñieåm goïi laø hieän töôïng giao thoa soùng nöôùc. Caùc ñöôøng hyperbol goïi laø vaân giao thoa soùng. b. Giaûi thích: Taïi ñieåm M trong vuøng giao thoa soùng töø nguoàn S1 vaø S2 truyeàn ñeán coù phöông trình laàn löôït laø: 2pd1 2pd 2 u1M = asin(2pft ) vaø u2M = asin(2pft ) M l l Þ Phöông trình soùng giao thoa taïi M: d1 d2 2pd1 2pd 2 uM = u1M + u2M - a[sin(2pft ) + sin(2pft )] l l S1 S2 p(d1 - d 2 ) p uM = 2acos sin[2pft - (d1 + d2)] l l p(d1 - d 2 ) Bieân ñoä soùng taïi M: A = 2a cos l p(d1 - d 2 ) p(d1 - d 2 ) § M laø vaân cöïc ñaïi: Amax Þ cos = cos kp Þ = kp l l Þ (d1 – d2) = kp § M laø vaân ñöùng yeân: A = 0 p(d1 - d 2 ) p p(d1 - d 2 ) p p Þ cos = cos(2k + 1) Þ = (2k + 1) Þ (d1 – d2) = (2k+1) l 2 l 2 2 Vì: d1 - d 2 = haèng soá neân M ôû treân ñöôøng hyperbol nhaän S1, S2 laøm tieâu ñieåm. c. Ñieàu kieäân coù hieän töôïng giao thoa: - Hai soùng coù cuøng taàn soá - Hai soùng coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi theo thôøi gian Caùc soùng coù tính chaát treân goïi laø soùng keát hôïp. Caùc nguoàn taïo ra soùng keát hôïp goïi laø nguoàn keát hôïp. 2. HIEÄN TÖÔÏNG NHIEÃU XAÏ: Khi gaëp moät chöôùng ngaïi vaät coù kích thöôùc nhoû so vôùi böôùc soùng thì soùng coù theå ñi voøng qua veà phía sau vaät nhö khoâng gaëp gì caû. Neáu vaät caûn coù kích thöôùc lôùn hôn so vôùi böôùc soùng thì soùng cuõng ñi voøng qua vaät nhöng ngay phía sau vaät coù moät vuøng khoâng coù soùng. Hieän töôïng soùng ñi voøng qua vaät caûn goïi laø hieän töôïng nhieãu xaï. Khi bò nhieãu xaï caùc tia soùng bò uoán cong ñi.

': 090.777.54.69

Trang: 13

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 5: Khaùi nieäm veà soùng döøng. Giaûi thích caùch hình thaønh soùng döøn g treân moät sôïi daây vaø neâu ñieàu kieän ñeå coù soùng döøng. Caùch xaùc ñònh vaän toác truyeàn soùng baèng hieän töôïng soùng döøng. 1. KHAÙI NIEÄM VEÀ SOÙNG DÖØNG: Khi moät soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï cuûa noù truyeàn theo cuøng moät phöông thì chuùng giao thoa vôùi nhau. Keát quaû laø treân phöông truyeàn soùng coù nhöõng ñieåm coá ñònh maø caùc phaàn töû vaät chaát taïi ñoù luoân dao ñoäng vôùi bieân ñoä cöïc ñaïi (goïi laø buïng) vaø nhöõng ñieåm coá ñònh khaùc maø caùc phaàn töû vaät chaát taïi ñoù luoân ñöùng yeân (goïi laø nuùt). Caùc ñao ñoäng naøy taïo thaønh moät soùng khoâng truyeàn ñi trong khoâng gian goïi laø soùng döøng. Vaäy: Soùng döøng laø soùng coù caùc nuùt vaø buïng coá ñònh trong khoâng gian 2. GIAÛI THÍCH CAÙCH HÌNH THAØNH SOÙNG DÖØNG TREÂN MOÄT SÔÏI DAÂY VAØ NEÂU ÑIEÀU KIEÄN ÑEÅ COÙ SOÙNG DÖØNG: l l a. Caùch hình thaønh soùng döøng: Buoäc ñaàu M cuûa sôïi daây coá ñònh vaøo töôøng vaø cho ñaà u P 4 2 dao ñoäng. - Thay ñoåi ña soá dao ñoäng cuûa P ñeán moät luùc naøo ñoù ta B A thaáy sôïi daày dao ñoäng oån ñònh trong ñoù coù nhöõng choã dao ñoäng raát maïnh vaø nhöõng choã haàu nhö khoâng dao ñoäng. l b. Giaûi thích: Dao ñoäng truyeàn töø A ñeán B treân ñaày döôùi Hình veõ coù: 4 buïng, 4 nuùt vaø 3 boù soùng daïng moät soùng ngang. Ñeán B soùng N Phaûn xaï truyeàn ngöôï c laïi A. Soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï thoûa maõn ñieàu kieän soùng keát hôïp vaø ngöôï c pha nhau taïi B (B coá ñònh) Þ hai soùng naøy giao nhau taïo neân soùng döøng. Keát quaû cho thaáy: A, B laø hai ñieåm luoân ñöùng yeân, caù c ñieåm treân sôïi daây AB caùch A vaø B nhöng

l ) luoân luoân ñöùng yeân (goïi laø caùc nuùt cuûa soùng döøng), 2 l caùc ñieåm treân AB naèm caùch A vaø B nhöõng khoaûng caùch baèng moät soá leû phaàn tö böôùc soùng [(2k + 1) ] thì 4 khoaûng baèng moät soá nguyeân laàn nöûa böôùc soùng (k

dao ñoäng vôùi bieân ñoä cöïc ñaïi (goïi laø caùc buïng cuûa soùng döøng).

Khoaûng caùch giöõa 2 nuùt hay 2 buïng lieân

l tieáp nhau laø . Ñoái vôùi soùng doïc tuy hình aûnh soùng döøng coù khaùc nhöng noù vaãn goàm coù caùc nuùt vaø buïng. 2 l Khoaûng caùch giöõa hai nuùt treân tieáp vaãn baèng 2 c. Ñieàu kieän coù soùng döøng: § Ñeå coù soùng döøng vôùi hai ñieåm nuùt ôû hai ñaàu daây phaûi coù ñieàu kieän: l l = k (Î Z) vôùi l laø chieàu daøi daây 2 § Ñeå coù soùng döøng vôùi moät nuùt ôû ñaàu naøy vaø moät buïng ôû ñaàu kia phaûi coù ñieàu kieän: l l = (2k + 1) (k Î Z) 4 3. CAÙCH XAÙC ÑÒNH VAÄN TOÁC TRUYEÀN SOÙNG BAÈNG HIEÄN TÖÔÏNG SOÙNG DÖØNG: Hieän töôïng soùng döøng cho pheùp ta ñaõ ñöôïc böôùc soùng 1 moät caùch chính xaùc. Ñoái vôùi soùng aâm vaø caùc soùng khaùc, vieäc do taàn soá f cuõng ñôn giaûn. Bieát l vaø f ta xaùc ñònh vaän toác truyeàn soùng theo heä thöùc: v = lf Ví duï: Vôùi moät sôïi daây ñaøn hoài coù hai ñaàu coá ñònh. Quan saùt soùng treân daây ta ñeám ñöôïc soá l 2l 2l baèng (k). Bieát chieàu daøi l cuûa sôïi daây ta thaáy: l = k Þ l = Vaäy: v = lf = f 2 k k

': 090.777.54.69

Trang: 14

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 6: Theá naøo laø dao ñoäng aâm vaø soùng aâm? Moâi tröôøng truyeàn aâm vaø vaän toác aâm, vai troø cuûa baàu ñaøn vaø caùc daây ñaøn cuûa chieác ñaøn ghi - ta. 1. DAO ÑOÄNG VAØ SOÙNG AÂM: a. Soùng aâm: Laø caùc soùng doïc cô hoïc truyeàn trong caùc moâi tröôøng khí, loûng hay raén. Soùng aâm nghe ñöôïc coù taàn soá naèm trong khoaûng töø 16Hz ñeán 20.000Hz Soùng aâm coù taàn soá nhoû hôn 16Hz goïi laø caùc soùng haï aâm. Soùng aâm coù taàn soá lôùn hôn 20.000Hz goïi laø caùc soùng sieâu aâm. Tai ta khoâng nghe ñöôïc haï aâm vaø sieâu aâm. b. Dao ñoäng aâm: Laø caùc dao ñoäng cô hoïc cuûa caùc vaät raén, loûng, khí v.v … coù taàn soá naèm trong khoaûng noùi treân. Caùc vaät coù dao ñoäng aâm, coù khaû naêng taïo ra soùng aâm trong moâi tröôøng bao quanh goïi laø caùc vaät phaùt dao ñoäng aâm. 2. MOÂI TRÖÔØNG TRUYEÀN AÂM - VAÄN TOÁC AÂM: a. Moâi tröôøng truyeàn aâm: Soùng aâm truyeàn ñöôïc truyeàn caû ba moâi tröôøng raén, loûng vaø khí, nhöng khoâng truyeàn ñöôïc trong chaân khoâng. b. Vaän toá c truyeàn cuûa soùng aâm: § Phuï thuoäc vaøo tính ñaøn hoài vaø maät ñoä cuûa môùi tröôøng: Vaän toác aâm trong chaát raén lôùn hôn trong chaát loûng vaø trong chaát loûng lôùn hôn trong chaát khí § Vaän toác aâm thay ñoåi theo nhieät ñoä § Nhöõng vaät lieäu nhö boâng, nhung, taám xoáp v.v… truyeàn aâm keùm vì tính ñaøn hoài cuûa chuùng keùm. Chuùng ñöôïc duøng ñeå laøm caùc vaät lieäu caùch aâm. 3. VAI TROØ CUÛA DAÂY ÑAØN VAØ BAÀU ÑAØN TRONG CHIEÁC ÑAØN GHI TA: Trong ñaøn ghi ta caùc daây ñaøn ñoùng vai troø vaät phaùt dao ñoäng aâm. Dao ñoäng naøy thoâng qua giaù ñôõ, ñaây ñaøn gaén treân maët baàu ñaøn seõ laøm cho maët baàu ñaøn ñao ñoäng. Baàu ñaøn ñoùng vai troø hôïp coäng höôûng coù khaû naêng coäng höôûng ñoái vôùi nhieàu taàn soá khaùc nhau vaø taêng cöôøng nhöõng aâm coù caùc ña soá ñoù. Baàu ñaøn ghi ta coù hình daïng rieâng vaø laøm baèng goã ñaëc bieät neân noù coù khaû naêng coäng höôûng vaø taêng cöôøng moät soá hoïa aâm xaùc ñònh, taïo ra aâm saéc ñaëc tröng cho loaïi ñaøn naøy. Caâu 7: Nhöõng ñaëc tröng sinh lyù cuûa aâm vaø söï phuï thuoäc cuûa chuùng vaøo nhöõng ñaëc tröng vaät lí cuûa aâm 1. ÑOÄ CAO CUÛA AÂM: laø moät ñaëc tröng sinh lí cuûa aâm, phuï thuoäc vaøo ñaëc tính vaät lyù cuûa aâm ñoù laø taàn soá. § AÂm coù taàn soá caøng lôùn thì caøng cao (caøng thanh) § AÂm coù taàn soá caøng nhoû thì caøng thaáp (caøng traàm) 2. AÂM SAÉC: § Moãi ngöôøi, moãi nhaïc cuï phaùt ra nhöõng aâm thanh coù saéc thaùi khaùc nhau (duø cuøng moät cao ñoä) maø tai coù theå phaân bieät ñöôïc. Ñaëc tính ñoù ñöôïc goïi laø aâm saéc. § Thí nghieäm cho bieát neáu nhaïc cuï vaø ngöôøi phaùt ra cuøng moät aâm coù taàn soá f1 thì ñoàng thôøi cuõng phaùt ra caùc aâm coù taàn soá f2 = 2f1, f3 = 3f1, ... aâm coù ña soá f1 laø aâm cô baûn, aâm coù taàn soá f2, f3 goïi laø caùc hoïa aâm thöù 2, thöù 3,.. Do ñoù, aâm phaùt ra laø söï toång hôïp cuûa caùc aâm cô baûn vaø caùc hoïa aâm cuûa noù (vôùi caùc bieân ñoä khaùc nhau) neân ñöôøng bieåu dieãn cuûa noù coù daïng phöùc taïp nhöng chu kyø nhaát ñònh vaø moãi daïng taïo ra moät aàm saéc nhaát ñònh. § Vaäy aâm saéc laø moät ñaëc tröng sinh lyù cuûa aâm, noù phuï thuoäc vaøo ñaëc tính vaät lyù cuûa aâm laø taàn soá vaø bieân ñoä cuûa aâm cô baûn vaø caùc hoïa aâm cuûa noù. ': 090.777.54.69

Trang: 15

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

3. ÑOÄ TO CUÛA AÂM: a. Naêng löôïng aâm: Soùng aâm mang theo naêng löôïng truyeàn ñi töø nguoàn aâm ñeán tai ngöôøi nghe. Naêng löôïng naøy tæ leä vôùi bình phöông bieân ñoä soùng. Cöôøng ñoä aâm laø naêng löôïng aâm ñöôïc soùng aâm truyeàn trong moät ñôn vò thôøi gian qua moät ñôn vò dieän tích ñaët vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn aâm, kyù hieäu I, ñôn vò W/m2. b. Ñoä to cuûa aâm: § Muoán gaây caûm giaùc aâm, cöôøng ñoä aâm phaûi lôùn hôn moät giaù trò cöïc tieåu naøo ñoù ñöôïc goïi laø ngöôõng nghe. Ngöôõng nghe phuï thuoäc vaøo ña soá aâm. § Ñoä to cuûa aâm laø moät ñaëc tính sinh lyù cuûa aâm, noù phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä cuûa aâm vaø taàn soá cuûa aâm. Ví duï: - Vôùi aâm coù taàn soá f töø 1000Hz – 1500Hz thì ngöôõng nghe I0 = 10-12W/m2 - Vôùi aâm coù taàn soá f = 1000Hz thì ngöôõng nghe I0 = 10-7W/m2 - Vôùi aâm coù taàn soá 1000Hz coù cöôøng ñoä I = 10-7W/m2 lôùn gaáp 105 laàn ngöôõng nghe laø moät aâm khaù to nghe raát roõ. Vôùi moät aâm coù taàn soá f = 50Hz cuõng coù cöôøng ñoä 10-7 W/m2 thì chæ môùi vöøa baèng ngöôõng nghe I0 cuûa noù neân chæ hôi nghe. Ñoä to cuûa aâm coøn phuï thuoäc vaøo taàn soá aâm. Tai nghe tính nhaát ñoái vôùi caùc aâm coù taàn soá trong khoaûng 1000Hz ñeán 5000Hz vaø nghe aâm coù taàn soá cao (aâm cao) thích hôn aâm coù taàn soá thaáp (aâm traàm). § Neáu cöôøng ñoä aâm leân tôùi 10W/m2 thì ñoái vôùi moïi taàn soá ñeàu gaây ra caûm giaùc cho tai, giaù trò naøy goïi laø ngöôõng ñau. § Mieàn naèm giöõa ngöôõng nghe vaø ngöôõng ñau laø mieàn nghe ñöôïc. c. Möùc ñoä aâm: Ñeå ñaëc tröng cho ñoä to cuûa aâm ta thöôøng duøng moät ñaïi löôïng laø möùc cöôøng ñoä aâm (kí hieäu L). Möùc cöôøng ñoä aâm laø logarit thaäp phaân cuûa tæ soá cöôøng ñoä aâm vaø ngöôõng nghe. I I L(B) = lg ; L(dB) = 10 lg I0 I0 1 Ñôn vò laø Ben (B) hay ñeàxiben (dB), 1dB = B 10 Caâu 8: * Vaän toác truyeàn aâm trong khoâng khí ôû 350C vaø 200C coù khaùc nhau khoâng? Taïi sao. * So saùnh vaän toác truyeàn aâm trong khí oxy vaø khí hidro ôû cuøng nhieät ñoä. Giaûi thích. * Thay ñoåi ñoä caêng daây ñaøn hoài thì böôùc soùng cuûa soùng döøng coù ñoåi khoâng. Taïi sao (cho taàn soá soùng döøng khoâng ñoåi). 1. Vaän toác truyeàn aâm trong khoâng khí ôû 350C vaø 200C khaùc nhau vì vaän toác truyeàn aâm thay ñoåi theo nhieät ñoä (vaän toác tæ leä caên baäc 2 cuûa nhieät ñoä tuyeät ñoái). 2. Vaän toác truyeàn aâm tæ leä nghòch vôùi khoái löôïng phaân töû cuûa chaát khí. Ta thaáy khí hydro coù khoái löôïng phaân töû nhoû hôn oxy neân vaän toác truyeàn aâm trong hydro nhanh hôn. 3. Theo coâng thöùc Melde : v =

T vôùi T laø löïc caêng daây vaø m laø khoái löôïng cuûa moät ñôn m

vò chieàu daøi daây. Vaäy khi löïc caêng T ñoåi thì vaän toác v ñoåi. Vì v = lf Þ böôùc soùng l ñoåi.

': 090.777.54.69

Trang: 16

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Caâu 1 : 1. Nguyeân taéc taïo ra doøng ñieän xoay chieàu. Hieäu ñieän theá vaø cöôøng ñoä doøng ñieän xoay chieàu. 2. Theá naøo laø cöôøng ñoä doøng ñieän hieäu duïng, hieäu ñieän theá hieäu duïng? Vì sao ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu ngöôøi ta söû duïng caùc ñaïi löôïng naøy? 1. NGUYEÂN TAÉC TAÏO RA DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Nguyeân taéc taïo ra doøng ñieän xoay chieàu döïa x treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. t =0 r t Cho moät khung daây kim loaïi coù N voøng B daây, coù dieän tích S quay vôùi vaän toác goùc w khoâng r ur wt n r r ñoåi trong töø tröôøng ñeàu B sao cho truïc xoay x’x n B vuoâng goùc vôùi ñöôøng caûm öùng cuûa töø tröôøng. O r v Luùc t = 0: Phaùp tuyeán n cuûa khung daây ur truøng phöông chieàu cuûa töø tröôøng B . ur r x' v Luùc t : Phaùp tuyeán n hôïp vôùi vectô B moät goùc (wt). - Khi ñoù töø thoâng qua khung daây laø : F = NBScoswt. - Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø trong khung daây xuaát hieän SÑÑ caûm öùng : E = -F’ = wNBSsinwt Ñaët Eo = NBSw : Bieân ñoä suaát ñieän ñoäng hay suaát ñieän ñoäng cöïc ñaïi. Þ e = Eosinwt Vaäy : Suaát ñieän ñoäng caûm öùng trong khung daây laø ñaïi löôïng bieán ñoåi ñieàu hoaø ñöôï c goïi laø suaát ñieän ñoäng xoay chieàu . Noái hai ñaàu khung daây vôùi maïch ngoaøi thì trong maïch ngoaøi coù moät doøng ñieän xoay chieàu. 2. HIEÄU ÑIEÄN THEÁ XOAY CHIEÀU VAØ CÖÔØNG ÑOÄ DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU - Vì suaát ñieän ñoäng xoay chieàu bieán thieân ñieàu hoaø vôùi taàn soá goùc w neân hieäu ñieän theá maø noù gaây ra ôû maïch ngoaøi cuõng bieán thieân ñieàu hoaø vôùi taàn soá goùc w. u = Uosin(wt + ju) - Doøng ñieän xoay chieàu trong maïch ngoaøi cuõng bieán thieân ñieàu hoaø vôùi taàn soá goùc w. i = Iosin(wt + ji) trong ñoù ju = ji + j j laø goùc leäch pha giöõa u, i vaø noù tuyø thuoäc tính chaát cuûa maïch ñieän. Vì ñieän tröôøng truyeàn trong daây daãn coù vaän toác vaøo khoaûng 3.108 m/s neân ôû moãi thôøi ñieåm nhaát ñònh ñieän tröôøng ôû moïi ñieåm treân maïch noái tieáp laø nhö nhau, do ñoù cöôøng ñoä doøng ñieän ôû moïi ñieåm treân maïch noái tieáp laø nhö nhau. 3. CÖÔØNG ÑOÄ HIEÄU DUÏNG VAØ HIEÄU ÑIEÄN THEÁ HIEÄU DUÏNG Cho moät doøng ñieän xoay chieàu i = Iosinwt chaïy qua ñieän trôû thuaàn R trong thôøi gian t thì nhieät löôïng toaû ra treân ñieän trôû laø : 2

I2 æ I ö Q = R 0 t = Rç 0 ÷ t 2 è 2ø Baây giôø cho doøng ñieän khoâng ñoåi coù cöôøng ñoä I chaïy qua ñieän trôû thuaàn R nhö treân sao cho cuõng trong thôøi gian t thì nhieät löôïng toaû ra cuõng laø : Q = RI2t So saùnh :

': 090.777.54.69

I =

I0 2

Trang: 17

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Vaäy: Xeùt veà taùc duïng nhieät trong moät thôøi gian daøi thì doøng ñieän xoay chieàu i = Iosinwt töông ñöông vôùi doøng ñieän khoâng ñoåi I =

I0 . Cöôøng ñoä doøng ñieän I goïi laø cöôøng ñoä 2

hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu. Ñònh nghóa : Cöôøng ñoä hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu baèng cöôøng ñoä cuûa moät doøng ñieän khoâng ñoåi maø neáu chuùng laàn löôït ñi qua cuøng moät ñieän trôû trong cuøng moät thôøi gian thì toaû ra cuøng moät nhieät löôïng. Töông töï suaát ñieän ñoäng hieäu duïng vaø hieäu ñieän theá hieäu duïng laàn löôït laø:

E =

E0 U ;U= 0 2 2

4. LYÙ DO SÖÛ DUÏNG CAÙC GIAÙ TRÒ HIEÄU DUÏNG CUÛA CÖÔØNG ÑOÄ DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU VAØ HIEÄU ÑIEÄN THEÁ XOAY CHIEÀU Vôùi doøng ñieän xoay chieàu, ta khoâng theå xaùc ñònh cöôøng ñoä töùc thôøi cuûa noù vì noù bieán ñoåi raát nhanh cuõng nhö khoâng theå laáy giaù trò trung bình cuûa cöôøng ñoä vì trong chu kyø giaù trò naøy baèng khoâng. Ta cuõng khoâng theå duøng ampe keá hay voân keá khung quanh ñeå ño cöôøng ñoä hay hieäu ñieän theá xoay chieàu, vì moãi khi doøng ñieän ñoåi chieàu thì chieàu quay cuûa kim cuõng thay ñoåi nhöng do quaùn tính lôùn cuûa kim vaø khung daây neân kim khoâng theo kòp söï ñoåi chieàu nhanh cuûa doøng ñieän vaø kim seõ ñöùng yeân. Vôùi doøng ñieän xoay chieàu, ta khoâng caàn quan taâm taùc duïng töùc thôøi cuûa noù ôû töøng thôøi ñieåm maø chæ quan taâm taùc duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu trong thôøi gian daøi. Maët khaùc, taùc duïng nhieät cuûa doøng ñieän thì tæ leä vôùi bình phöông cuûa cöôøng ñoä doøng ñieän, khoâng phuï thuoäc chieàu doøng ñieän; do ñoù coù theå so saùnh doøng ñieän xoay chieàu vôùi doøng ñieän khoâng ñoåi gaây ra taùc duïng nhieät töông ñöông. Ñoù laø caùc lyù do ñeå ñöa ra khaùi nieäm cuûa cöôøng ñoä hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu. Caâu 2 : 1. Trình baøy coâng suaát cuûa doøng ñieän xoay chieàu . Xeùt caùc tröôøng hôïp rieâng : - Maïch chæ coù R. - Maïch chæ coù C. - Maïch chæ coù L. - Maïch RLC maéc noái tieáp trong ñieàu kieän coù coäng höôûng ñieän. 2. Neâu yù nghóa cuûa heä soá coâng suaát. 3. Vì sao khi cheá taïo caùc duïng cuï ñieän nhö quaït, tuû laïnh, ñoäng cô… ngöôøi ta coá gaéng taêng heä soá coâng suaát. 1. COÂNG SUAÁT CUÛA DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Ñaët moät hieäu ñieän theá xoay chieàu ôû 2 ñaàu moät ñoaïn maïch. Duøng voân keá, ampe keá, watt keá ñeå ño hieäu ñieän theá hieäu duïng U ôû 2 ñaàu ñoaïn maïch; cöôøng ñoä hieäu duïng I cuûa doøng ñieän qua maïch; coâng suaát tieâu thuï P cuûa ñoaïn maïch thì thaáy : * Neáu ñoaïn maïch chæ coù ñieän trôû thuaàn thì : P = UI. * Neáu ñoaïn maïch coù theâm cuoän caûm hay tuï ñieän hay caû hai thì : P < UI. * Caùc keát quaû ño cho ta : P = UI vôùi K £ 1. * Thöïc nghieäm cho thaáy giöõa heä soá K vaø goùc leäch pha j (cuûa u vaø i) coù moái lieân heä : k = cosj. Vaäy : P = UIcosj ': 090.777.54.69

æ è

cosj : goïi laø heä soá coâng suaát ç cos j = Trang: 18

Rö ÷ Zø

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Ta xeùt caùc tröôøng hôïp rieâng : * Vôùi maïch chæ coù R : cosj = 1 Þ P = UI * Vôùi maïch chæ coù C :cosj = 0 Þ P = 0 * Vôùi maïch chæ coù L : cosj = 0 Þ P = 0 * Vôùi maïch RLC maéc noái tieáp trong ñieàu kieän coù coäng höôûng : ZL = ZC Þ cosj = 1 Þ P = UI 2. YÙ NGHÓA CUÛA HEÄ SOÁ COÂNG SUAÁT Khi U vaø I coù moät giaù trò nhaát ñònh thì töø P = UIcosj, ta thaáy P caøng lôùn khi cosj caøng lôùn. * cosj = 1 Þ j = 0 : ñaây laø tröôøng hôïp ñoaïn maïch chæ coù R hay ñoaïn maïch coù RLC maéc noái tieáp trong ñieàu kieän coäng höôûng. Khi ñoù coâng suaát tieâu thuï treân ñoaïn maïch lôùn nhaát vaø baèng UI. * cosj = 0 Þ j = ±

p : ñaây laø tröôøng hôïp ñoaïn maïch chæ coù C hay L, hay coù L, C. 2

Khi coù coâng suaát tieâu thuï treân ñoaïn maïch nhoû nhaát vaø baèng khoâng. Luùc naøy nguoàn ñieän coù theå cung caáp cho ñoaïn maïch moät coâng suaát khaù lôùn töùc laø U vaø I cuûa ñoaïn maïch khaù lôùn, nhöng ñoaïn maïch vaãn khoâng tieâu thuï moät phaàn naøo cuûa coâng suaát ñoù, coù nghóa laø doøng ñieän khoâng coù hieäu quaû coù ích trong khi coù moät phaàn nhoû cuûa coâng suaát vaãn bò hao phí voâ ích treân ñöôøng daây ñieän truyeàn taûi. * 0 < cosj < 1 töùc laø -

p p < j < 0 hay 0 < j < : ñaây laø tröôøng hôïp thöôøng gaëp 2 2

trong thöïc teá. * Khi ñoù coâng suaát tieâu thuï treân ñoaïn maïch P = UIcosj nhoû hôn coâng suaát Po = UI cung caáp cho ñoaïn maïch.

3. LYÙ DO TAÊNG cosj Muoán taêng hieäu quaû cuûa vieäc söû duïng ñieän naêng, ta phaûi tìm caùch naâng cao trò soá cuûa heä soá coâng suaát cosj ñeå ñoaïn maïch söû duïng ñöôïc phaàn lôùn coâng suaát do nguoàn cung caáp. Coâng suaát tieâu thuï P = UIcosj goàm coâng suaát höõu ích (cô naêng, hoaù naêng,…) vaø moät phaàn coâng suaát hao phí döôùi daïng nhieät naêng (tröø tröôøng hôïp caùc maùy thu chæ toaû nhieät nhö beáp dieän, baøn laø…). Phaàn coâng suaát höõu ích vaø hieäu ñieän theá U cuûa maïch laø do nhu caàu tieâu duøng neân chuùng khoâng ñoåi. Vaäy cöôøng ñoä doøng ñieän I =

P chæ phuï thuoäc cosj. U cos j

Neáu cosj lôùn thì I nhoû Þ phaàn hao phí döôùi daïng nhieät naêng nhoû, nhöng neáu cosj nhoû thì I lôùn Þ phaàn hao phí döôùi daïng nhieät lôùn coù theå laøm hoûng caùc duïng cuï ñieän. Chính vì theá khi cheá taïo caùc duïng cuï tieâu thuï ñieän nhjö quaït, tuû laïnh, ñoäng cô, … ngöôøi ta coá gaéng taêng heä soá coâng suaát (trong thöïc teá cosj > 0,85).

': 090.777.54.69

Trang: 19

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 3 : 1. Trình baøy nguyeân taéc hoaït ñoäng, caáu taïo vaø bieåu thöùc suaát ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt ñieän xoay chieàu 1 pha. 2. Trình baøy nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuøa maùy phaùt ñieän xoay chieàu 3 pha. Vì sao doøng ñieän xoay chieàu laïi ñöôïc söû duïng roäng raõi trong thöïc teá. 1. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN XOAY CHIEÀU 1 PHA a. Nguyeân taéc hoaït ñoäng Maùy phaùt ñieän xoay chieàu kieåu caûm öùng hoaït ñoäng döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Cho khung daây kim loaïi coù N voøng daây coù dieän tích S quay vôùi vaän toác goùc w khoâng ñoåi trong moät tröôøng ñeàu B sao cho truïc quay cuûa khung daây vuoâng goùc ñöôøng caûm öùng cuûa töø tröôøng. Khi ñoù töø thoâng qua khung daây dao ñoäng ñieàu hoaø laøm phaùt sinh trong khung daây moät suaát ñieän ñoäng xoay chieàu. Suaát ñieän ñoäng trong moät khung daây laø raát nhoû. Ñeå coù suaát ñieän ñoäng ñuû lôùn duøng ñöôïc trong coâng nghieäp vaø ñôøi soáng, ngöôøi ta boá trí trong maùy phaùt ñieän nhieàu cuoän daây daãn, moãi cuoän goàm nhieàu voøng daây vaø nhieàu nam chaâm ñieän taïo thaønh nhieàu caëp cöïc N – S khaùc nhau. Caùc cuoän daây trong maùy phaùt ñieän ñöôïc maéc noái tieáp nhau vaø hai ñaàu ñöôïc noái vôùi maïch tieâu thuï baèng moät cô caáu rieâng goïi laø boä goùp. b. Caáu taïo - Boä goùp laø heä thoáng vaønh khuyeân – choåi queùt : hai vaønh khuyeân ñaët ñoàng truïc vôùi khung daây vaø cuøng quay vôùi khung daây. Noái ñaàu daây A vôùi vaønh khuyeân 1 vaø ñaàu daây B vôùi vaønh khuyeân 2. Hai choåi queùt a, b coá ñònh tì leân 2 vaønh khuyeân vaø ñöôïc noái vôùi maïch ngoaøi. Khi khung daây quay, hai vaønh khuyeân tröôïc treân hai choåi queùt vaø doøng ñieän töø khung daây chuyeàn qua vaønh khuyeân, choåi queùt ra maïch ngoaøi. - Phaàn caûm taïo ra töø tröôøng: trong maùy phaùt ñieän nhoû, phaàn caûm laø nam chaâm vónh cöõu; trong maùy phaùt ñieän lôùn, phaàn caûm laø nam chaâm ñieän. - Phaàn öùng taïo ra doøng ñieän. - Caùc cuoän daây cuûa phaàn caûm vaø phaàn öùng ñeàu quaán treân loõi laøm baèng theùp Silic ñeå taêng cöôøng töø thoâng qua cuoän daây. Ñeå traùnh doøng Foucault caùc loõi ñöôïc gheùp baèng nhieàu taám theùp moûng caùch ñieän vôùi nhau. - Phaàn caûm vaø phaàn öùng coù theå laø boä phaän ñöùng yeân hay boä phaän chuyeån ñoäng cuûa maùy. Boä phaän ñöùng yeân goïi laø stato, boä phaän chuyeån ñoäng goïi laø roâto. - Goïi p laø soá caëp cöïc cuûa phaàn caûm vaø quay vôùi vaän toác quay n (voøng/s) thì taàn soá doøng ñieän phaùt ra laø: f = np c. Bieåu thöùc suaát ñieän ñoäng r r - Luùc t = 0 giaû söû phaùp tuyeán n cuûa khung daây truøng vôùi töø tröôøng B . r - Luùc t ¹ 0 thì n quay vôùi moät goùc wt vaø töø thoâng bieán ñoåi qua khung daây laø : F = NBScoswt - Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø trong khung xuaát hieän suaát ñieän ñoäng caûm öùng töùc thôøi : e = -F’ = NBSwsinwt ñaët Eo = NBSw Þ e = Eosinwt Khi ñoù giöõa hai ñaàu A, B cuûa khung xuaát hieän hieäu ñieän theá töùc thôøi : u = e = Uosinwt ': 090.777.54.69

Trang: 20

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2 CAÁU TAÏO VAØ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA MAÙY PHAÙT ÑIEÄN XOAY CHIEÀU 3 PHA a. Ñònh nghóa Doøng ñieän xoay chieàu ba pha laø heä thoáng goàm ba doøng ñieän xoay chieàu moät pha, 3 doøng ñieän naøy taïo bôûi 3 suaát ñieän ñoäng coù cuøng bieân ñoä, cuøng taàn soá nhöng leäch nhau veà pha moät goùc baèng

2p 1 rad hay 120o töùc laø leäch nhau veà thôøi gian chu kyø. 3 3

b. Caáu taïo : goàm 2 phaàn - Phaàn caûm (Roto) laø nam chaâm ñieän. - Phaàn öùng (Stato) goàm 3 cuoän daây gioáng nhau ñöôïc ñaët leäch nhau 120o treân voøng troøn. c. Hoaït ñoäng Khi Roto quay, vaøo luùc cöïc N ñoái dieän vôùi 1 cuoän 1 thí töø thoâng qua cuoän 1 cöïc ñaïi. Roto quay theâm 120o hay tính veà thôøi gian laø

T 1 thì töø thoâng qua cuoän 2 cöïc ñaïi vaø sau thôøi gian nöõa thì töø 3 3

thoâng qua cuoän 3 cöïc ñaïi. Nhö vaäy töø thoâng qua caùc cuoän daây leäch nhau

1 chu kyø veà thôøi gian 3

hay leäch nhau 120o veà pha. Do ñoù suaát ñieän ñoäng trong 3 cuoän daây cuõng leäch nhau 120o. Neáu noái caùc ñaàu daây cuûa 3 cuoän vôùi 3 maïch ngoaøi gioáng nhau thì 3 doøng ñieän trong 3 maïch cuõng leäch pha nhau laø 120o : i1 = Iosinwt

2p ö æ ÷ 3 ø è 4p ö æ i3 = Iosin ç wt ÷ 3 ø è i2 = Iosin ç wt -

d. Lyù do söû duïng roäng raõi doøng ñieän xoay chieàu - Ñoái vôùi caùc öùng duïng thöïc tieãn nhö thaép saùng, ñun naáu, chaïy caùc maùy quaït, maùy coâng cuï… thì doøng ñieän xoay chieàu cuõng cho keát quaû toát nhö doøng ñieän khoâng ñoåi. - Doøng ñieän xoay chieàu deã saûn xuaát hôn (maùy phaùt ñieän xoay chieàu coù caáu taïo ñôn giaûn hôn maùy phaùt ñieän moät chieàu). - Doøng ñieän xoay chieàu coù theå taûi ñi xa ñöôïc vôùi hao phí ít vaø chi phí nhoû vaø vieäc phaân phoái ñieän cuõng thuaän tieän hôn nhôø maùy bieán theá. - Khi caàn coù doøng ñieän moät chieàu, ngöôøi ta coù theå chænh löu doøng ñieän xoay chieàu ñeå taïo ra doøng ñieän moät chieàu. - Doøng ñieän xoay chieàu deã taêng hay giaûm hieäu ñieän theá nhôø maùy bieán theá hôn so vôùi doøng ñieän moät chieàu. - Doøng ñieän xoay chieàu coù theå cung caáp moät coâng suaát raát lôùn. - Ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu 3 pha coøn coù theâm öu ñieåm : * Coù caùch maéc daây tieát kieäm : hình sao, tam giaùc. * Taïo töø tröôøng quay ñeå vaän ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha.

': 090.777.54.69

Trang: 21

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 4 : Caùch maéc maïch ñieän 3 pha. Doøng ñieän 3 pha coù öu ñieåm gì so vôùi doøng ñieän 1 pha. 1. CAÙCH MAÉC MAÏCH ÑIEÄN 3 PHA a. Caùch maéc hình sao Ba ñieåm ñaàu cuûa 3 cuoän daây noái vôùi nhau vaø ñöa ra ngoaøi baèng 1 daây trung hoaø, ba ñieåm cuoái ñöa ra ngoaøi baèng 3 daây khaùc nhau goïi laø 3 daây pha.

- Taûi tieâu thuï thöôøng ñöôïc noái vôùi moät daây trung hoaø (daây nguoäi) vaø moät daây pha (daây noùng).

Cöôøng ñoä doøng ñieän treân daây trung hoaø : i = i1 + i2 + i3 - Neáu taûi ñoái xöùng töùc laø taûi tieâu thuï treân 3 maïch ngoaøi baèng nhua thì i = 0. - Neáu taûi khoâng ñoái xöùng thì i ¹ 0 nhöng thöôøng raát nhoû => daây trung hoøa thöôøng nhoû hôn daây pha vì noù taûi doøng ñieän nhoû hôn. b. Caùch maéc tam giaùc - Ñieåm cuoái cuûa cuoän daây 1 ñöôïc noái vôùi ñieåm ñaàu cuûa cuoän daây 2, ñieåm cuoái cuûa cuoän daây 2 noái vôùi ñieåm ñaàu cuûa cuoän 3 vaø ñieåm cuoái cuûa cuoän 3 noái vôùi ñieåm ñaàu cuûa cuoän 1.

- Ba ñieåm noái ñoù ñöôïc noái vôùi 3 maïch ngoaøi baèng 3 daây pha. Caùch maéc naøy caàn 3 taûi tieâu thuï phaûi gioáng nhau (taûi ñoái xöùng). - Ta coù theå maéc moät taûi hình tam giaùc vaøo moät maùy phaùt ñieän maéc hình sao hay ngöôïc laïi. - Ngöôøi ta chöùng minh ñöôïc :

Ud = U p 3

Ud laø hieäu ñieän theá giöõa 2 daây pha. Up laø hieäu ñieän theá giöõa daây trung hoaø vaø daây pha.

': 090.777.54.69

Trang: 22

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. ÖU ÑIEÅM CUÛA DOØNG ÑIEÄN 3 PHA SO VÔÙI DOØNG ÑIEÄN MOÄT PHA - Baèng caùch maéc hình sao hay tam giaùc, ta taûi ñöôïc ba doøng ñieän maø chæ caàn ba daây noái, do ñoù tieát kieäm ñöôïc daây daãn vaø hao phí ñieän naêng treân daây. - Taïo ra töø tröôøng quay ñeå söû duïng trong ñoäng cô khoâng ñoàng boä ba pha laø loaïi ñoäng cô coù coâng suaát lôùn, deã saûn xuaát hôn ñoäng cô duøng doøng ñieän moät pha, chieàu quay cuûa chuùng coù theå thay ñoåi deã daøng. Caâu 5 : Trình baøy * Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä. * Nguyeân taéc caáu taïo cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha. * Öu ñieåm cuûa doäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha. * So saùnh roto vaø stato cuûa maùy dao ñieän 3 pha vaø cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä ba pha. 1. NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG Bieán ñieän naêng thaønh cô naêng treân cô sôû hieän töôïng caûm öùng ñieän töø vaø söû duïng töø tröôøng töø tröôøng quay. * Thí nghieäm : Quay ñeàu moät nam chaâm chöõ U vôùi vaän toác goùc w ur quanh truïc x’x thì töø tröôøng B giöõa hai nhaùnh cuûa noù cuõng quay ñeàu vôùi vaän toác goùc w. Khi ñoù moät khung daây ñaët giöõa hai nhaùnh coù truïc quay laø x’x quay nhanh daàn cuøng chieàu quay cuûa nam chaâm vaø khi ñaït tôùi vaän toác wo < w thì giöõ nguyeân vaän toác ñoù. Ta noùi khung daây quay khoâng ñoàng boä vôùi töø tröôøng quay. * Giaûi thích Khi nam chaâm baét ñaàu quay (töø tröôøng quay) thì töø thoâng qua khung bieán thieân laøm xuaát hieän doøng ñieän caûm öùng. Theo ñònh luaät Lenz, doøng ñieän naøy choáng laïi söï bieán thieân cuûa töø thoâng sinh ra noù, nghóa laø choáng laïi söï chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa nam chaâm vaø khung daây, do ñoù löïc ñieän töø taùc duïng leân khung daây laøm khung quay cuøng chieàu vôùi nam chaâm. Neáu khung daây ñaït tôùi vaän toác w thì töø thoâng qua noù khoâng bieán thieân nöõa, doøng ñieän caûm öùng maát ñi, löïc töø cuõng maát ñi, khung daây quay chaäm laïi neân thöïc teá khung daây chæ ñaït tôùi moät vaän toác goùc oån ñònh wo < w. Ta noùi khung daây quay khoâng ñoàng boä vôùi nam chaâm. Ñoäng cô hoaït ñoäng theo nguyeân taéc treân goïi laø ñoäng cô khoâng ñoàng boä. 2. TÖØ TRÖÔØNG QUAY CUÛA DOØNG ÑIEÄN 3 PHA Cho doøng ñieän xoay chieàu 3 pha ñi vaøo trong 3 cuoän daây daãn gioáng nhau ñaët leäch nhau 120o treân moät voøng troøn. Giaû söû ôû thôøi ñieåm t =

T thì töø tröôøng cuûa cuoän daây 1 4

coù giaù trò cöïc ñaïi döông B01 vaø höôùng töø trong ra ngoaøi cuoän daây. Khi ñoù, töø tröôøng cuûa cuoän daây 2 vaø 3 coù giaù trò aâm.

B01 ur 2 Vaäy : Töø tröôøng toång hôïp B cuûa 3 cuoän daây coù höôùng ur truøng vôùi töø tröôøng B töùc laø höôùng töø cuoän daây 1 ra ngoaøi. B2 = B 3 = -

': 090.777.54.69

Trang: 23

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

- Lyù luaän töông töï, ta thaáy sau

ur

GV: Buøi Gia Noäi

ur 1 1 chu kyø thì B höôùng töø cuoän daây 2 ra vaø sau chu kyø 3 3

nöõa thì B höôùng töø cuoän daây 3 ra. ur - Toùm laïi, töø tröôøng toång hôïp B cuûa 3 cuoän daây quay quanh taâm O vôùi taàn soá baèng taàn soá goùc cuûa doøng ñieän 3 pha. 3. CAÁU TAÏO CUÛA ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ BA PHA * Goàm 2 phaàn chính : - Stato goàm 3 cuoän daây gioáng nhua quaán treân loõi saét leäch nhau 120o treân moät voøng troøn ñeå taïo ra töø tröôøng quay. - Roto laø hình truï coù taùc duïng nhö moät cuoän daây quaán treân loõi theùp. Khi maéc ñoäng cô vaøo maïng ñieän 3 pha thì töø tröôøng quay do Stato gaây ra laøm cho Roto quay quanh truïc. Chuyeån ñoäng quay cuûa roto ñöôïc truïc maùy truyeàn ra ngoaøi vaø ñöôïc söû duïng ñeå vaän haønh caùc maùy coâng cuï … 4. ÖU ÑIEÅM CUÛA ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ BA PHA - Caáu taïo ñôn giaûn, deã cheá taïo. - Söû duïng tieän lôïi, khoâng caàn vaønh khuyeân, choåi queùt. - Coù theå thay ñoåi chieàu quay deã daøng. 5. SO SAÙNH ROTO VAØ STATO CUÛA MAÙY PHAÙT ÑIEÄN XOAY CHIEÀU 3 PHA VAØ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ 3 PHA - Stato cuûa maùy phaùt vaø cuûa ñoäng cô gioáng nhau : goàm 3 cuoän daây daãn gioáng nhau quaán treân loõi saét ñaët leäch nhau 120o treân voøng troøn. - Roto khaùc nhau : Roto cuûa maùy phaùt laø nam chaâm ñieän, coøn cuûa ñoäng cô laø hình truï coù taùc duïng nhö moät cuoän daây quaán treân loõi theùp. Caâu 6 : Maùy bieán theá * Ñònh nghóa vaø caáu taïo * Nguyeân taéc hoaït ñoäng, söï bieán ñoåi hieäu ñieän theá vaø cöôøng ñoä doøn g ñieän qua maùy bieán theá. * Coân g duïn g cuûa maùy bieán theá. 1. ÑÒNH NGHÓA Bieán theá laø moät thieát bò duøng ñeå thay ñoåi hieäu ñieän theá cuûa doøng ñieän xoay chieàu. 2. CAÁU TAÏO - Moät loõi theùp kyõ thuaät do nhieàu laù theùp moûng hình khung chöõ nhaät ghaùp saùt vaø caùch ñieän vôùi nhau (ñeå taêng ñieän trôû cuûa loõi saét, traùnh ñöôïc hao phí do doøng ñieän phucoâ). - Hai cuoän daây ñoàng quaán treân loõi theùp: cuoän sô caáp n1 voøng laø cuoän maéc vaøo maïng ñieän xoay chieàu; cuoän thöù caáp nhieàu voøng laø cuoän noái vôùi taûi tieâu thuï. 3. NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG - Hoaït ñoäng cuûa maùy bieán theá döïa treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. - Khi cuoän sô caáp ñöôïc maéc vaøo nguoàn ñieän xoay chieàu thì doøng ñieän trong cuoän sô caáp laøm phaùt sinh moät töø tröôøng bieán thieân trong loõi theùp. - Töø thoâng bieán thieân cuûa töø tröôøng ñoù truyeàn qua cuoän thöù caáp. Neáu maïch thöù caáp noái vôùi taûi thì trong taûi coù doøng ñieän caûm öùng.

': 090.777.54.69

Trang: 24

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

4. SÖÏ BIEÁN ÑOÅI HIEÄU ÑIEÄN THEÁ VAØ CÖÔØNG ÑOÄ DOØNG ÑIEÄN a. Hieäu ñieän theá - Goïi n1, e1, u1, i1 laø soá voøng daây, suaát ñieän ñoäng, hieäu ñieän theá, cöôøng ñoä doøng ñieän cuûa cuoän sô caáp. Goïi n2, e2, u2, i2 laø soá voøng daây, suaát ñieän ñoäng, hieäu ñieän theá, cöôøng ñoä doøng ñieän cuûa cuoän thöù caáp. - Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø : e1 = -F’1 = -n1 - Theo ñònh luaät Ohm : u1 = e1 vôùi r1 = 0 - Khi maïch thöù caáp hôû : u2 = e2. Þ

dF dt

vaø e2 = -F’2 = -n2

dF dt

U1 n u1 e n = 1 = 1 = 1 Þ U2 n2 u2 e2 n2

- Neáu n1 > n2 Þ U1 > U2 : maùy haï theá - Neáu n1 < n2 Þ U1 < U2 : maùy taêng theá. b. Cöôøng ñoä doøng ñieän Neáu boû qua hao phí naêng löôïng trong maùy bieán theá thì coâng suaát trong maïch sô caáp vaø thöù caáp baèng nhau : P1 = P2 Þ

U1I1 = U2I2 Þ

I1 U n = 2 = 2 I2 U1 n1

Vaäy : Duøng laøm maùy bieán theá laøm hieäu ñieän theá taêng bao nhieâu laàn thì cöôøn g ñoä doøng ñieän giaûm baáy nhieâu laàn vaø ngöôïc laïi. 5. COÂNG DUÏNG: Maùy bieán theá duøng ñeå taïo hieäu ñieän theá thích hôïp trong sinh hoaït, trong kyõ thuaät vaø nhaát laø ñeå truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa vôùi hao phí nhoû. Caâu 7 : Vai troø cuûa maùy bieán theá trong vieäc vaän taûi ñieän naêng ñi xa vaø söû duïng ñieän. 1. COÂNG SUAÁT HAO PHÍ TREÂN ÑÖÔØ NG DAÂY TAÛI Khi ñöa doøng ñieän töø nhaø maùy ñeán nôi tieâu thuï (thöôøng raát xa) seõ phaûi maát naêng löôïng hao phí treân ñöôøng daây toaû nhieät. Goïi P laø coâng suaát cung caáp cuûa nhaø maùy. Goïi U laø hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu ñöôøng daây. - Cöôøng ñoä doøng ñieän treân ñöôøng daây : I =

P U

P2 - Coâng suaát hao phí treân ñöôøng daây coù ñieän trôû R : P’ = RI = R 2 U 2

Ta thaáy ñeå giaûm coâng suaát hao phí treân ñöôøng daây thì : - Giaûm R töùc laø taêng tieát dieän daây. Caùch naøy raát toán keùm. - Taêng U baèng caùch duøng maùy bieán theá ñöa hieäu ñieän theá ôû nhaø maùy leân raát cao. Gaàn ñeán nôi tieâu thuï laïi giaûm hieäu ñieän theá töøng böôùc ñeán giaù trò thích hôïp. 2. SÔ ÑOÀ HEÄ THOÁNG CHUYEÅN TAÛI VAØ PHAÂN PHOÁI ÑIEÄN NAÊNG

11 KV

Taêng theá

110 V

Haï theá

35 KV

Nhaø maùy ñieän

': 090.777.54.69

Trang: 25

Haï theá

6 KV

Haï theá

220V

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 8: 1. Söï caàn thieát cuûa doøng ñieän moät chieàu . 2. Trình baøy phöông phaùp chænh löu doøng ñieän xoay chieàu baèng diod. 3. Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy. 1. SÖÏ CAÀN THIEÁT CUÛA DOØNG ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Moät soá ngaønh kyõ thuaät sau ñaây vaãn phaûi duøng doøng ñieän moät chieàu : - Maï ñieän, ñuùc ñieän, voâ tuyeán ñieän, naïp ñieän cho acquy, saûn xuaát hoaù chaát, tinh cheá kim loaïi… - Ñoäng cô ñieän moät chieàu vì chuùng coù öu ñieåm hôn ñoäng cô ñieän xoay chieàu ôû choã coù moment khôûi ñoäng lôùn vaø thay ñoåi ñöôïc vaän toác deã daøng. - Moät soá maïch ñieän töû hoaëc moät soá boä phaän caàn ñieän aùp moät Ñ chieàu. 2. PHÖÔNG PHAÙP CHÆNH LÖU BAÈNG DIOD n P a. Chænh löu nöûa chu kyø : R - Trong nöûa chu kyø ñaàu cuûa doøng ñieän xoay chieàu thì A laø cöïc döông, B laø cöïc aâm: doøng ñieän truyeàn töø A qua dido D, qua R veà B. - Trong nöûa chu kyø sau cuûa doøng ñieän xoay chieàu i thì A laø cöïc aâm, B laø cöïc döông: khi ñoù khoâng coù doøng I o ñieän qua R. Vaäy doøng ñieän qua R laø doøng ñieän 1 chieàu nhaáp O t nhaùy coù daïng : b. Chænh löu 2 nöûa chu kyø - Trong nöûa chu kyø cuûa doøng ñieän xoay chieàu thì A laø cöïc döông, B laø cöïc aâm: doøng ñieän ñi töø A tôùi M qua diod D1 tôùi N qua R tôùi Q qua diod D3 tôùi P roài veà B. - Trong nöûa chu kyø sau cuûa doøng ñieän xoay chieàu thì A laø cöïc aâm, B laø cöïc döông: doøng ñieän ñi töø B tôùi P qua diod D2 tôùi N qua R tôùi Q qua diod D4 ñeán M roài veà A. Vaäy doøng ñieän qua R cuõng laø doøng 1 chieàu vaãn coøn nhaáp nhaùy. Ñeå doøng ñieän moät chieàu bôùt nhaáp nhaù y, ta duøng boä loïc.

3. ÖU VAØ NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA PHÖÔNG PHAÙP CHÆNH LÖU * Öu ñieåm : Laø phöông phaùp kinh teá, thieát bò deã cheá taïo, ít toán keùm, goïn, vaän chuyeån deã daøng. Coù theå taïo ra doøng ñieän moät chieàu coâng suaát lôùn. * Nhöôïc ñieåm : Doøng ñieän moät chieàu ñöôï c taïo ra vaãn coøn nhaáp nhaùy. Ta coù theå laøm giaûm söï nhaáp nhaù y baèng caùch duøng boä loïc. ': 090.777.54.69

Trang: 26

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 9 : 1. Trình baøy nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. 2. Taïi sao phöông phaùp chænh löu ñöôïc duøng phoå bieán hôn maùy phaùt ñieän moät chieàu. 3. Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy. 1. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU a. Caáu taïo Moät khung daây coù theå quay xung quanh truïc ñoái xöùng cuaû noù trong moät töø tröôøng ñeàu vôùi vaän toác goùc w khoâng ñoåi sao cho truïc vuoâng goùc töø tröôøng. Boä goùp ñieän goàm hai vaønh baùn khuyeân vaø hai choåi queùt ñeå laáy ñieän ra maïch ngoaøi. b. Hoaït ñoäng Döïa treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Khi töø thoâng qua khung daây bieán thieân ñieàu hoaø thì laøm phaùt sinh trong khung moät suaát ñieän ñoäng caûm öùng cuõng bieán thieân ñieàu hoaø. Doøng ñieän trong khung laø doøng xoay chieàu nhöng do boá trí hai vaønh baùn khuyeân, neân khi doøng ñieän trong khung ñoåi chieàu thì vaønh baùn nguyeät ñoåi chieàu queùt, neân ôû choåi a luoân luoân coù doøng ñieän ñi ra maïch ngoaøi vaø ôû choåi b luoân luoân coù doøng ñieän töø maïch ngoaøi ñi vaøo. Vaäy choåi a laø cöïc döông, choåi b laø cöïc aâm cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu naøy. Doøng ñieän phaùt ra laø doøng nhaáp nhaùy : * Trong kyõ thuaät maùy phaùt ñieän coù nhieàu khung i daây ñaët leäch nhau vaø maéc noái tieáp nhau taïo ra doøng ñieän Io moät chieàu haàu nhö khoâng nhaáp nhaùy. * Neáu cho doøng ñieän moät chieàu chaïy vaøo khung O t daây thì döôùi taùc duïng cuûa löïc ñieän töø khung daây seõ quay: maùy phaùt ñieän moät chieàu trôû thaønh ñoäng cô ñieän moät chieàu. 2. LYÙ DO PHÖÔNG PHAÙP CHÆNH LÖU ÑÖÔÏC DUØNG PHOÅ BIEÁN HÔN MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU So vôùi maùy phaùt ñieän moät chieàu, phöông phaùp chænh löu ñöôïc duøng phoå bieán hôn, vì noù coù caùc öu ñieåm : * Laø phöông phaùp kinh teá nhaát, tieän lôïi nhaát. * Thieát bò chænh löu deã cheá taïo nhaát, ít toán keùm, goïn, vaän chuyeån deã daøng. * Coù theå taïo ra doøng ñieän moät chieàu coù coâng suaát lôùn. Trong khi maùy phaùt ñieän moät chieàu cheá taïo phöùc taïp, toán keøm hôn neân khoâng kinh teá vaø khoâng tieän lôïi. Coå goùp thöôøng xuyeân coù tia löûa ñieän, neân choùng hö hoûng vaø laøm aûnh höôûng ñeán caùc thieát bò ñieän töû khaùc ôû laân caän.

': 090.777.54.69

Trang: 27

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

DAO ÑOÄNG ÑIEÄN TÖØ – SOÙNG ÑIEÄN TÖØ Caâu 1 : 1. Khaûo saùt söï bieán thieân cuûa ñieän tích treân 2 baûn tuï ñieän vaø söï bieán thieân cuûa cöôøng ñoä doùng ñieän trong maïch dao ñoäng. 2. Khaûo saùt naêng löôïng ñieän töø trong maïch dao ñoäng. Vì sao dao ñoäng trong maïch laïi taét daàn 1. SÖÏ BIEÁN THIEÂN ÑIEÄN TÍCH VAØ DOØNG ÑIEÄN TRONG MAÏCH DAO ÑOÄNG - Maïch dao ñoäng goàm tuï C maéc noái tieáp vôùi cuoän caûm L. - Noái K vôùi A thì nguoàn ñieän P tích cho tuï ñieän moät ñieän tích cöïc ñaïi Qo. - Sau ñoù noái K vôùi B thì tuï ñieän phoùng ñieän laøm phaùt sinh doøng ñieän i = q’. Doøng ñieän naøy taêng daàn laøm xuaát hieän trong cuoän caûm moät suaát ñieän ñoäng töï caûm : e = -Li’ = -Lq” - AÙp duïng ñònh luaät Ohm : u - e = 0 u = +e = -Lq” Vôùi u laø hieäu ñieän theá giöõa 2 ñaàu cuoän daây, ñoàng thôøi cuõng laø hieäu ñieän theá giöõa 2 ñaàu tuï ñieän neân : u = ñaët w2 =

1 LC

q q 1 Þ = - Lq" Þ q" + q = 0 C C LC Þ

q" + w2 q = 0

- Phöông trình vi phaân naøy coù nghieäm : q = Q o sin ( wt + j ) Phöông trình cho thaáy ñieän tích tuï ñieän bieán thieân ñieàu hoaø vôùi taàn soá goùc w. Vì

w = rieâng.

1 chæ phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa maïch, neân dao ñoäng ñieän trong maïch goïi laø dao ñoäng LC

- Cöôøng ñoä doøng ñieän : i = q’ = Qowcos(wt + j) = Iocos(wt + j) vôùi Io = Qow : cöôøng ñoä cöïc ñaïi. Vaäy : Doøng ñieän i cuõng bieán thieân ñieàu hoaø vôùi taàn soá goùc w nhöng sôùm pha

p so vôùi ñieän 2

tích. 2. KHAÛO SAÙT NAÊNG LÖÔÏNG ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÏCH DAO ÑOÄNG Naêng löôïng trong maïch dao ñoäng goàm naêng löôïng ñieän tröôøng taäp trung ôû tuï ñieän vaø naêng löôïng töø tröôøng taäp trung ôû cuoän caûm.

1 q2 Q2 . = 0 sin2 ( wt + j ) 2 C 2C 1 1 WB = Li 2 = LQ20 w2 cos2 cos ( wt + j) 2 2

- Naêng löôïng ñieän tröôøng : WE = - Naêng löôïng töø tröôøng :

': 090.777.54.69

Trang: 28

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

vì w2 =

1 Þ LC

WB =

GV: Buøi Gia Noäi

Q 20 cos2 ( wt + j ) 2C

- Naêng löôïng cuûa maïch dao ñoäng : W = WE + WB = W =

Q 20 2C

Vaäy : * Naêng löôïng ñieän tröôøng vaø naêng löôïng töø tröôøng bieán thieân ñieàu hoaø theo thôøi gian vôùi cuøng moät taàn soá, vaø taàn soá naøy gaáp 2 laàn taàn soá dao ñoäng cuûa maïch. * Naêng löôïng cuûa maïch dao ñoäng laø khoâng ñoåi. * Trong maïch dao ñoäng luoân luoân coù söï chuyeån hoaù giöõa naêng löôïng ñieän tröôøng trong tuï ñieän vaø naêng löôïng töø tröôøng trong cuoän daây. 3. NGUYEÂN NHAÂN TAÉT DAÀN CUÛA DAO ÑOÄNG ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÏCH DAO ÑOÄNG Thöïc teá cuoän caûm, daây noái ñeàu coù ñieän trôû R (duø nhoû) laøm tieâu hao naêng löôïng trong maïch, ñoàng thôøi moät phaàn naêng löôïng cuûa maïch bò böùc xaï ra khoâng gian xung quanh döôùi daïng soùng ñieän töø laøm naêng löôïng cuûa maïch dao ñoäng giaûm daàn, do ñoù dao ñoäng ñieän töø trong maïch taét daàn. Caâu 2 : So saùnh dao ñoäng cuûa con laéc loø xo vaø dao ñoäng cuûa maïch LC veà caùc maët : caùc ñaïi löôïng bieán thieân, phöông trình dao ñoäng rieâng, taàn soá dao ñoäng rieâng, naêng öôïng dao ñoäng rieân g, taùc nhaân laøm taét dao ñoäng, ñieàu kieän coäng höôûng nhoïn. a. Veà caùc ñaïi löôïng bieán thieân - Cuøng bieán thieân ñieàu hoaø vôùi cuøng taàn soá. * ÔÛ con laéc loø xo : li ñoä, vaän toác, gia toác. * ÔÛ maïch LC : ñieän tích cuûa tuï, cöôøng ñoä doøng ñieän qua cuoän caûm, hieäu ñieän theá. b. Phöông trình dao ñoäng rieâng - Coù cuøng moät daïng : * ÔÛ con laéc : x” + w2x = 0 Þ x = Asin(wot + j) * ÔÛ maïch LC : q” + w2oq = 0 Û q = Qosin(wt + j) c. Taàn soá dao ñoäng rieâng - Ñeàu chæ phuï thuoäc caáu taïo cuûa heä. * ÔÛ con laéc :

wo =

* ÔÛ maïch LC :

wo =

K m 1 LC

d. Naêng löôïng dao ñoäng rieâng Laø toång cuûa hai daïng naêng löôïng, caùc daïng naêng löôïng ñeàu bieán thieân tuaàn hoaøn vôùi cuøng taàn soá nhöng toång coù giaù trò khoâng ñoåi ôû moïi thôøi ñieåm. * ÔÛ con laéc : * ÔÛ maïch LC :

1 KA 2 2 1 Q 20 W = W E + WB = . 2 C W = Eñ + Et =

e. Taùc nhaân laøm taét daàn dao ñoäng Laøm cho naêng löôïng dao ñoäng bò tieâu hao. * ÔÛ con laéc : löïc ma saùt laøm naêng löôïng con laéc chuyeån hoaù thaønh nhieät. * ÔÛ maïch LC : toûa nhieät treân ñieän trôû R cuûa cuoän caûm hoaëc söï böùc xaï soùng ñieän töø cuûa tuï. ': 090.777.54.69

Trang: 29

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 3 : 1. Phaùt bieåu 2 giaû thieát cuûa Maxwell veà ñieän tröôøng bieán thieân vaø töø tröôøn g bieán thieân. Ñaëc ñieåm cuûa ñieän tröôøng xoaùy. Theá naøo laø doøng ñieän dòch? 2. Theá naøo laø ñieän tröôøng töø tröôøng. 1. HAI GIAÛ THUYEÁT CUÛA MAXWELL VEÀ TÖØ TRÖÔØNG BIEÁN THIEÂN VAØ ÑIEÄN TRÖÔØNG BIEÁN THIEÂN ur a. Giaû thuyeá t veà töø tröôøng bieán thieân B Moïi töø tröôøng bieán thieân theo thôøi gian ñeàu laøm xuaát hieän moät ñieän tröôøng xoaùy, töùc laø moät ñieän tröôøng maø caùc ñöôøng söùc bao quanh caùc ñöôøng caûm öùng. b. Giaû thuyeá t veà ñieän tröôøng bieán thieân Moïi ñieän tröôøng bieán thieân theo thôøi gian ñeàu laøm xuaát hieän moät ur E töø tröôøng bieán thieân. Caùc ñöôøng söùc cuûa töø tröôøng naøy bao quanh caùc ñöôøng söùc cuûa ñieän tröôøng. ur c. Ñaëc ñieåm cuûa ñieän tröôøng xoaùy E Ñieän tröôøng xoaùy coù caùc ñöôøng söùc laø ñöôøng cong kheùp kín bao quanh caùc ñöôøng caûm öùng töø, khaùc vôùi ñöôøng tónh ñieän trong ñoù ñöôøng söùc hôû (ñi ra töø ñieän tích döông, ñi vaøo ñieän tích aâm). d. Doøn g ñieän dòch ur Doøng ñieän daãn laø doøng chyueån dôøi coù höôùng cuûa caùc haït ñieän tích B töï do. Doøng ñieän dòch laø khaùi nieäm ñeå chæ söï bieán thieân cuûa ñieän tröôøng (giöõa caùc baûn cuûa tuï ñieän), noù töông ñöông nhö moät doøng ñieän. Doøng ñieän trong maïch dao ñoäng ñöôïc coi laø moät doøng ñieän kheùp kín bôûi doøng ñieän daãn chaïy trong daây daãn vaø doøng ñieän dòch chaïy qua tuï ñieän. 2. ÑIEÄN TÖØ TRÖÔØNG Töø hai giaû thuyeát, Maxwell keát luaän : “Moãi bieán thieân cuûa töø tröôøng ñeàu gaây ra moät ñieän tröôøng xoaùy cuûa bieán thieân trong khoâng gian xung quanh vaø ñeán löôït mình moãi bieán thieân cuûa ñieän tröôøng cuõng laøm xuaát hieän töø tröôøng bieán thieân trong khoâng gian xung quanh. Vaäy ñieän tröôøng vaø töø tröôøng coù theå chuyeån hoaù laãn nhau, lieân heä vôùi nhau raát chaët cheõ, chuùng laø hai maët khaùc nhau cuûa moät tröôøng duy nhaát goïi laø tröôøng ñieän töø. Tröôøng ñieän töø laø moät daïng cuûa vaät chaát, toàn taïi khaùch quan, noù goàm ñieän tröôøng vaø töø tröôøng bieán thieân lieân heä vôùi nhau raát chaët cheõ, ñoùng vai troø truyeàn töông taùc giöõa caùc ñieän tích. Töông taùc ñieän töø lan truyeàn trong khoâng gian vôùi vaän toác höõu haïn gaàn baèng c = 3.108m/s. Tröôøng tónh ñieän vaø töø tröôøng laø tröôøng hôïp rieâng cuûa tröôøng ñieän töø. Caâu 4 : 1. Giaûi thích söï hình thaønh soùng ñieän töø khi 1 ñieän tích ñieåm dao ñoäng ñieàu hoaø. Töø ñoù phaùt bieåu theá naøo laø soùng ñieän töø. 2. Neâu caùc tính chaát cuûa soùng ñieän töø. 1. GIAÛI THÍCH SÖÏ HÌNH THAØNH SOÙNG ÑIEÄN TÖØ o Giaû söû taïi O moät ñieän tích ñieåm dao ñoäng ñieàu hoaø vôùi taàn soá f theo phöông thaúng ñöùng thì noù sinh ra moät ñieän tröôøng dao ñoäng ñieàu hoaø cuøng taàn soá f. ': 090.777.54.69

Trang: 30

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

o Giaû thuyeát Maxwell cho raèng ñieän tröôøng treân laøm xuaát hieän ôû ñieåm laâm caän xung quanh moät töø tröôøng dao ñoäng ñieàu hoaø vôùi cuøng taàn soá. o Ñeán löôït töø tröôøng dao ñoäng sinh ra ñieän tröôøng dao ñoäng ôû laân caän khaùc trong khoâng gian, quaù trình treân cöù lan truyeàn goïi laø soùng ñieän töø. o Vaäy ñieän töø tröôøng lan truyeàn trong khoâng gian döôùi daïng soùng goïi laø soùng ñieän töø. Moät ñieän tích +q dao ñoäng ñieàu hoaø vôùi taàn soá f treân truïc thaúng ñöùng cho soùng ñieän töø truyeàn theo truïc Ox (nhö hình veõ). Vaäy soùng ñieän töø laø quaù trình truyeàn ñi trong khoâng gian cuûa tröôøng ñieän töø bieán thieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian. 2. TÍNH CHAÁT CUÛA SOÙNG ÑIEÄN TÖØ o Coù ñaày ñuû tính chaát nhö soùng coâ nhöng quaù trình lan truyeàn khoâng caàn ñeán moâi tröôøng ñaøn hoài, vì vaäy noù coù theå truyeàn ñöôïc trong chaân khoâng. o Coù vaän toác truyeàn trong khoâng khí (hay chaân khoâng) laø c = 3.108 (m/s) vaø coù böôùc soùng tính theo bieåu thöùc : l =

c f

ur

o Taïi moät ñieåm baát kyø treân phöông truyeàn, vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng E , vectô caûm öùng töø ur ur ur r B ñeàu vuoâng goùc vôùi höôùng truyeàn cuûa soùng. Vectô E , B vaø vectô vaän toác v taïo thaønh moät tam dieän thuaän. Soùng ñieän töø laø soùng ngang. o Quaù trình truyeàn soùng ñieän töø trong khoâng gian, noù mang theo naêng löôïng tæ leä vôùi luyõ thöøa baäc 4 cuûa taàn soá. o Soùng ñieän töø cuõng tuaân theo caùc ñònh luaät phaûn xaï, khuùc xaï vaø cuõng cho hieän töôïng giao thoa. Caâu 5 : 1. Neâu nguyeân nhaân taét daàn cuûa dao ñoäng ñieän töø trong maïch dao ñoäng vaø cuûa dao ñoä ng con laéc ñôn. Ñeå dao ñoäng ñöôïc duy trì vaø nguyeân taéc phaû i laøm gì? 2. Moâ taû sô ñoà nguyeân taéc vaø giaûi thích hoaït ñoäng cuûa moät maùy phaù t dao ñoäng ñieàu hoaø transitor. 1. NGUYEÂN NHAÂN TAÉT DAÀN a. Cuûa dao ñoäng ñieän töø trong maï ch o Do cuoän caûm vaø daây noái coù ñieän trôû R neân moät phaàn naêng löôïng maát ñi döôùi daïng nhieät. o Naêng löôïng giaûm daàn neân q, i cuõng giaûm daàn neân dao ñoäng ñieän töø trong maïch bò taét daàn. o Do böùc xaï soùng ñieän töø neân naêng löôïng cuõng giaûm daàn. b. Dao ñoäng cuûa con laéc ñôn Do löïc ma saùt cuûa moâi tröôøng luoân höôùng ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng, neân sinh coâng caûn, naêng löôïng dao ñoäng giaûm daàn. c. Duy trì dao ñoäng : Phaûi buø cho maïch dao ñoäng moät naêng löôïng baèng naêng löôïng ñaõ tieâu hao. Sau moãi chu kyø, maïch ñöôïc boå sung ñuùng luùc moät naêng löôïng khoâng nhoû hôn vaø cuõng khoâng lôùn hôn naêng löôïng ñaõ tieâu hao.

': 090.777.54.69

Trang: 31

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. MAÙY PHAÙT DAO ÑOÄNG ÑIEÀU HOAØ a. Caáu taïo Sô ñoà goàm khung dao ñoäng LC noái vôùi nguoàn ñieän khoâng ñoåi qua tranzito. Moät cuoän caûm L’ ñöôïc ñaët gaàn cuoän L cuûa maïch dao ñoäng. Hai ñaàu cuûa L’ noái vôùi eâmitô vaø bazô cuûa tranzito qua tuï ñieän C’ ñeå ngaên oøng ñieän moät chieàu. b. Nguyeân taéc hoaït ñoäng Khi maïch dao ñoäng hoaït ñoäng, töø tröôøng bieán thieân cuûa cuoän L gaây ra suaát ñieän ñoäng caûm öùng trong L’; hai cuoän L vaø L’ ñöôïc boáù trí sao cho khi doøng colectô IC taêng jB > j E khoâng coù doøng ñieän chaïy qua tranzito. Traùi laïi, khi coù doøng ñieän IC giaûm j E > jB thì coù doøng ñieän chaïy qua tranzito töø eâmitô vaø laøm giaûm IC, maïch dao ñoäng ñöôïc boå sung theâm naêng löôïng. Phaûi choïn caùc thoâng soá cuûa maïch cho thích hôïp ñeå trong moãi chu kyø maïch dao ñoäng ñöôïc boå sung ñuùng soá naêng löôïng maø noù ñaõ maát ñi. Söï duy trì ôû ñaây, töông töï nhö söï duy trì dao ñoäng cuûa quaû laéc trong ñoàng hoà quaû laéc; nguoàn ñieän coù vai troø nhö naêng löôïng döï tröõ cuûa daây coát, transistor coù vai troø nhö boä phaän baùnh xe coù raêng cöa xieân vaø choát hình cung, moãi chu kyø hai laàn ñieàu chænh soá naêng löôïng cho quaû laéc ñang dao ñoäng. Caâu 6 : Vai troø cuûa taàng ñieän li trong vieäc truyeàn soùng voâ tuyeán treân Traùi ñaát - Taàng ñieän li laø taàng khí quyeån ôû ñoä cao 50km trôû leân, chöùa raát nhieàu haït tích ñieän laø caùc electron vaø caùc ion. Vai troø truyeàn soùng : * Vôùi soùng trung bình (l töø 100m – 1000m) Ban ngaøy bò haáp thuï maïnh, neân khoâng truyeàn ñi xa ñöôïc. Ban ñeâm ít bò haáp thuï, phaûn xaï toá ôû taàng ñieän li neân soùng coù theå truyeàn ñi xa ñöôïc. Vì vaäy, bam ñeâm nghe ñaøi baèng soùng trung roõ hôn ban ngaøy. * Vôùi soùng ngaén (l töø 10m – 100m) Noù coù naêng löôïng lôùn, bò taàng ñieän li phaûn xaï maïnh xuoáng ñaát, roài töø maët ñaát laïi phaûn xaï leân taàng ñieän li, quaù trình cöù tieáp tuïc nhö vaäy. Do ñoù moät daøi phaùt soùng ngaén coù coâng suaát lôùn coù theå truyeàn soùng tôùi moïi ñieåm treân traùi ñaát. * Vôùi soùng cöïc ngaén (l töø 10m – 0,01m) Khoâng bò taàng ñieän li haáp thuï hay phaûn xaï, noù xuyeân qua taàng ñieän li vaø truyeàn ñi xa trong vuõ truï neân ñöôïc duøng trong thoâng tin vuõ truï.

Caâu 7 : Moâ taû 1. Maïch dao ñoäng hôû – AÊngten 2. Trình baøy nguyeân taéc phaùt vaø thu soùng ñieän töø 1. MAÏCH DAO ÑOÄNG HÔÛ – AÊNGTEN o Khi maïch dao ñoäng kín, naêng löôïng ñieän tröôøng taäp trung khoaûng khoâng gian giöõa hai baûn tuï ñieän vaø naêng löôïng töø tröôøng taäp trung ôû cuoän caûm, do ñoù naêng löôïng ñieän tröôøng böùc xaï ra ngoaøi khoâng ñaùng keå. ': 090.777.54.69

Trang: 32

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

o Muoán naêng löôïng ñieän töø tröôøng böùc xaï ra ngoaøi vaø truyeàn ñi baèng soùng ñieän töø, ta thöïc hieän khung dao ñoäng hôû baèng caùch taùch rôøi hai cöïc cuûa tuï ñieän ra xa. Giôùi haïn cuûa khung dao ñoäng hôû goïi laø aêngten : moãi baûn cuûa tuï ñieän leäch haún moät goùc 180o vaø khaû naêng phaùt soùng cuûa maïch dao ñoäng laø lôùn nhaát. Trong thöïc teá, aêngten laø moät cuoän caûm nhoû coù giôùi haïn laø moät daây daãn thaúng ñöùng, baûn cöïc thöù nhaát cuûa tuï ñieän laø maët ñaát, baûn cöïc thöù hai laø daây daãn caêng thaúng naèm ngang caøng cao caøng daøi caøng toát.

2. NGUYEÂN TAÉC PHAÙT VAØ THU SOÙ NG ÑIEÄN TÖØ o Dao ñoäng ñieän töø tuaàn hoaøn ñöôïc duy trì baèng tranzito coù taàn soá f =

1 caøng cao 2p LC

khi C vaø L caøng nhoû, cuoän caûm L cuûa maïch ñöôïc caûm öùng vôùi moät aêngten phaùt, soùng ñieän töø ñöôïc phaùt ñi coù taàn soá f. Taàn soá f caøng cao, naêng löôïng cuûa soùng caøng lôùn. o Ñeå thu soùng ñieän töø, ngöôøi ta duøng moät aêngten thu caûm öùng vôùi maïch dao ñoäng LC vôùi tuï ñieän C coù theå ñieàu chænh ñöôïc. Khi tuï ñieän C ñöôïc ñieàu chænh maïch coù taàn soá rieâng fo =

1 2p LC

khôùp vôùi taàn soá f cuûa nguoàn phaùt thì trong maïch coù coäng höôûng. Dao ñoäng ñieän töø trong maïch öùng vôùi taàn soá f coù bieân ñoä lôùn haún so vôùi caùc dao ñoäng khaùc. Keát quaû ta ñaõ choïn vaø thu ñöôïc soùng ñieän töø coù choïn loïc.

': 090.777.54.69

Trang: 33

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

QUANG HỌC Caâu 1: Ñònh luaät phaûn xaï aùnh saùng. AÙp duïng ñònh luaät naøy ñeå: a) Tìm vò trí cuûa aûnh cuûa moät ñieåm saùng qua moät göông phaúng. b) Tìm tia phaûn xaï cuûa saùng chieáu tôùi moät göông caàu. Ñònh luaät phaûn xaï aùnh saùng: N v Tia phaûn xaï naèm trong maët phaúng tôùi vaø ôû beân kia phaùp S R tuyeán so vôùi tia tôùi. i i’ v Goùc phaûn xaï i’ baèng goùc tôùi i (i’ = i). a) AÛnh cuûa moät ñieåm saùng qua moät göông phaúng: I (Chöùng minh aûnh, vaät ñoái xöùng qua göông): * S laø ñieåm saùng tuøy yù. Töø S veõ chuøm tia phaân kyø ñeán göông phaúng giôùi haïn bôûi hai tia SI, SJ. Chuøm phaûn xaï töông öùng cuõng laø chuøm tia phaän kyø. Giao ñieåm S’ do hai tia phaûn xaï IR1, IR2 keùo daøi laø aûnh cuûa S cho bôûi göông phaúng. Ta coù: DSIJ = DS’IJ vì: S R1 IJ laø caïnh chung

R2

¶ = J¶ = J¶ J 1 2 3 ¶ ¶ ¶ ·=S · ' IJ I1 = I2 = I3 Þ SJI

Vaäy: SI = S’I Þ S vaø S’ ñoái xöùng qua göông phaúng. b) Veõ tia phaûn xaï treân göông caàu: * Ñöôøng thaúng noái taâm C voái ñieåm tôùi I laø ñöôøng phaùp tuyeán. · = i laø goùc tôùi SIC · = i’ laø goùc phaûn xaï CIR * Neáu tia tôùi qua taâm C thì phaûn xaï truøng vôùi tia tôùi.

I O

2 1

M

I

3

1

3

2

J

S’ S

S

i i’

R

C

i i’

I O

R Göông caàu loõm

C

Göông caàu loài

Caâu 2 1.Tieâu ñieåm chính vaø caùc tieâu ñieåm phuï cuûa moät göông caàu: ñònh nghóa, nhöõng ñaëc ñieåm, vò trí. 2 Ñieàu kieän trung ñieåm laø gì ? Caên cöù vaøo ñieàu kieän naøy ñeå tìm coâng thöùc xaùc ñònh vò trí cuûa tieâu ñieåm chính cuûa moät göông caàu. 1. Tieâu ñieåm chính, tieâu ñieåm phuï: a) Ñònh nghóa: * Tieâu ñieåm chính: Neáu chuøm tia tôùi song song vôùi truïc chính cuûa göông caàu thì chuøm tia phaûn xaï (hoaëc O F ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia phaûn xaï) seõ ñoàng qui taïi ñieåm F treân truïc chính. Ñieåm F goïi laø tieâu ñieåm chính cuûa göông caàu. ': 090.777.54.69

Trang: 34

C

O

F

C

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

* Tieâu ñieåm phuï: Neáu chuøm tia tôùi song song vôùi moät truïc phuï cuûa göông caàu thì chuøm tia phaûn xaï (hay ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia phaûn xaï) seõ ñoàng qui taïi ñieåm j treân truïc phuï ñoù. Ñieåm j laø moät tieâu ñieåm phuï cuûa göông. b) Ñaëc ñieåm, vò trí: F C F O O C – Theo tính thuaän nghòch cuûa chieàu truyeàn aùnh j j saùng thì tia tôùi qua tieâu ñieåm chính F (hay keùo daøi ñi qua F) seõ cho tia phaûn xaï song song truïc chính. – Tieâu ñieåm chính cuûa göông caàu loõm laø ñieåm thaät ôû tröôùc göông, taïi ñoù coù söï taäp trung naêng löôïng cuûa chuøm tia phaûn xaï khi chuøm tia tôùi song song truïc chính. – Tieâu ñieåm chính cuûa göông caàu loài laø ñieåm aûo ôû sau göông. – Moãi göông caàu chæ coù moät tieâu ñieåm chính nhöng coù voâ soá tieâu ñieåm phuï. – Tieâu ñieåm chính laø trung ñieåm cuûa ñoaïn OC (O laø ñænh göông C laø taâm göông). – Tieâu ñieåm phuï naèm trong maët phaúng vuoâng goùc truïc chính taïi tieâu ñieåm chính goïi laø tieâu dieän. 2. Ñieàu kieän töông ñieåm (ñieàu kieän aûnh roõ neùt): – Goùc môû a cuûa göông caàu raát nhoû. – Goùc tôùi cuûa caùc tia saùng treân maët göông phaûi raát nhoû. i G 3. Xaùc ñònh vò trí tieâ u ñieåm chính: i’ * Xeùt tia saùng SI song song truïc chính tôùi göông caàu cho tia phaûn 1 O F C xaï caét truïc chính taïi F. ¶ Þ DFIC caân. – i = i’ C 1 ¶ = cosi = – cos C 1

CH R R Þ CF = = CF 2CF 2 cos i

– Theo ñieàu kieän töông ñieåm: i nhoû Þ cos i = 1 Þ CF = Vaäy F laø trung ñieåm ñoaïn CO. Ñaët OF = f =

R CO = 2 2

R laø tieâu cöï cuûa göông caàu. 2

Caâu 3 1. Trình baøy caùch veõ cuûa moät ñieåm saùng qua moät göông caàu loõm, göông caàu loài trong caùc tröôøng hôïp sau: a) Ñieåm saùng naèm ngoaøi truïc chính cuûa göông. b) Ñieåm saùng naèm treân truïc chính cuûa göông. 2. Chöùng minh raèng neáu vaät AB laø moät ñoaïn thaúng nhoû, vuoâng goùc vôùi truïc chính cuûa göông caàu thì aûnh cuûa noù qua göông cuõng laø ñoaïn thaúng vuoâng goùc truïc chính. 3. Neáu caùc tính chaát cuûa aûnh cuûa vaät phaúng nhoû ñaët vuoâng goùc vôùi truïc chính cuûa göông caàu loõm, göông caàu loài. Coâng thöùc göông caàu. 1. Caùch veõ aûnh: a) Ñieåm saùng naèm ngoaøi truïc chính:

S O

': 090.777.54.69

F

C S’ Trang: 35

S S’ O

F

C

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

* Muoán veõ aûnh cuûa ñieåm saùng S thì töø S ta veõ 2 trong 4 tia tôùi göông caàu nhö sau: – Tia qua taâm C cuûa göông cho tia phaûn xaï truøng vôùi chính noù. – Tia song song vôùi truïc chính cho tia phaûn xaï qua tieâu ñieåm chính F. – Tia qua tieâu ñieåm chính F cho tia phaûn xaï song song truïc chính. – Tia tôùi ñænh göông cho tia phaûn xaï ñoái xöùng qua truïc chính. Laáy giao ñieåm cuûa 2 trong 4 tia phaûn xaï laø vò trí aûnh S’. Neáu chuøm tia phaûn xaï hoäi tuï thì aûnh S’ thaät, coøn laø chuøm tia phaân kyø thì aûnh S’ aûo. b) Ñieåm saùn g naèm treân truïc chính: * Töø S ta veõ hai tia tôùi göông caàu nhö sau: – Tia tôùi truøng vôùi truïc chính cho tia phaûn xaï truøng F C S S vôùi truïc chính. O S’ O F S’ C – Tia tôùi tuøy yù cho tia j phaûn xaï qua tieâu ñieåm phuï ôû treân truïc phuï song song vôùi tia tôùi tuøy yù. Laáy giao ñieåm cuûa hai tia phaûn xaï laø aûnh S’ cuûa S. 2. Chöùng minh aûnh cuûa ñoaïn thaúng AB cuõng laø ñoaïn thaúng: * Ñieåm saùng A treân truïc chính cuûa göông caàu cho aûnh A’ ôû treân B truïc chính. A * Quay heä quang hoïc moät goùc raát nhoû quanh taâm C thì ñeán vò trí O C A B vaø A’ ñeán vò trí B’. Khi quay göông nhö vaäy thì göông truøng vôùi B ¼ » qua göông chính noù do ñoù cung nhoû A ' B ' laø aûnh cuûa cung AB », A ¼ caàu. Vì goùc quay raát nhoû neân caùc cung AB ' B ' coi nhö ñoaïn thaúng. Vaäy neáu AB vuoâng goùc truïc chính thì A’B’ cuõng vuoâng goùc vôùi truïc chính. Keát luaän : Ñeå veõ aûnh cuûa vaät AB vuoâng goùc vôùi truïc chính taïi A ta chæ caàn veõ aûnh B’ cuûa B roài töø B’ haï vuoâng goùc truïc chính taïi A’ laø aûnh cuûa A. 3. Tính chaát aûnh cuûa vaät vuoâng goùc truïc chính cuûa göông caàu: a) Ñoái vôùi göông caàu loài: Moät vaät ñaët tröôùc göông caàu loài luoân luoân cho aûnh aûo cuøng chieàu vaät vaø nhoû hôn vaät. b) Ñoái vôùi göông caàu loõm: – Vaät ôû ngoaøi ñoaïn OC cho aûnh thaät ngöôïc chieàu vaät vaø nhoû hôn vaät. – Vaät ôû taâm C cho aûnh thaät ngöôïc chieàu, baèng vaät vaø cuõng ôû taâm C. – Vaät ôû tieâu ñieåm chính F cho aûnh ôû voâ cöïc. – Vaät ôû trong ñoaïn OF cho aûnh aûo cuøng chieàu vaät vaø lôùn hôn vaät. – Vaät ôû ñænh göông cho aûnh aûo cuøng chieàu vaät, baèng vaät vaø ôû ñænh göông.

4) MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC CAÀN NHÔÙ VEÀ GÖÔNG CAÀU: 1. Tieâu cöïc cuûa göông caàu : - Göông caàu loõm - Göông caâuø loài 2. Ñoä tuï cuûa göông caàu: 3. Coâng thöùc göông caàu * OA d * OA ' d ' ': 090.777.54.69

f 

R ( R: Baùn kính cuûa göông caàu) 2

f>0 f<0 D(dioâp) 

1 f(m)

: Khoaûng caùch töø vaät tôùi göông : Khoaûng caùch töø aûnh tôùi göông Trang: 36

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

* Chieàu döông: Laø chieàu truyeàn cuûa aùnh saùng phaûn xaï. 1 1 1   f d d'

a. Coâng thöùc ñònh vò trí:

b. Coâng thöùc tính ñoä phoùng ñaïi : k  *d> * d’> *k> *k<

A ' B' d'  d AB

0:vaät thaät; d < 0:vaät aûo 0: aûnh thaät; d’< 0: aûnh aûo 0: aûnh vaø vaät cuøng chieàu (traùi baûn chaát) 0: aûnh vaø vaät ngöôïc chieâuø (cuøng baûn chaát)

BAÛNG TOÙ M TAÉT: GÖÔNG CAÀU LOÕ M * Vaät thaät: ÔÛ ngoaøi OF cho aûnh thaät ngöôïc chieàu vaät. * Vaät thaät: ôû trong khoaûng OF cho aûnh aûo cuøng chieàu lôùn hôn vaät * Vaät aûo: luoân cho aûnh thaät cuøng chieàu nhoû hôn vaät

GÖÔNG CAÀ U LOÀI * Vaät thaät: luoân luoân cho aûnh aûo cuøng chieàu, nhoû hôn vaät. * Vaät aûo: ôû trong khoaûng OF cho aûnh thaät cuøng chieàu lôùn hôn vaät.

* Vaät aûo: ôû ngoaøi OF cho aûnh aûo ngöôïc chieàu vaät.

Caâu 4 1. Hieän töôïng khuùc xaï aùnh saùng vaø ñònh luaät khuùc xaï aùnh saùng. Trong nhöõng tröôøng hôïp naøo tia saùng khoâng bò khuùc xaï khi truyeàn qua maët ngaên caùch hai moâi tröôøng. 2. Caùc khaùi nieäm chieát suaát tæ ñoái vaø chieát suaát tuyeät ñoái. Moái lieân heä giöõa chieát suaát tæ ñoái vaø chieát suaát tuyeät ñoái vôùi vaän toác truyeàn aùnh saùng trong caùc moâi tröôøng vaø trong chaân khoâng. 1. Hieän töôïng khuùc xaï aùnh saùng: R’ N a) Thí nghieäm: S Chieáu moät tia saùng ñôn saéc töø khoâng khí vaøo nöôùc. Khi ñeán i i’ maët nöôùc taïi I ta thaáyt tia ñôn saéc bò chia laøm hai phaàn: KK – Phaàn quay trôû laïi khoâng khí ñoù laø tia phaûn xaï. I nöôùc – Phaàn ñi vaøo nöôùc nhöng ñoåi phöông truyeàn. Ñoù laø hieän r töôïng khuùc xaï. R b) Ñònh nghóa: Hieän töôïng aùnh saùng truyeàn qua maët phaân giôùi giöõa hai moâi tröôøng trong suoát bò gaõy khuùc ôû maët phaân giôùi goïi laø hieän töôïng khuùc xaï aùnh saùng. c) Ñònh luaät khuùc xaï aùnh saùng: · Ñònh luaät 1: Tia khuùc xaï naèm trong maët phaúng tôùi vaø ôû beân kia phaùp tuyeán so vôùi tia tôùi. N S · Ñònh luaät 2: Ñoái vôùi moät caëp moâi tröôøng trong suoát nhaát i ñònh thì tæ soá giöõa sin goùc tôùi (sini) vaø sin goùc khuùc xaï (sinr) • luoân luoân maø moät soá khoâng ñoåi. Soá khoâng ñoåi naøy phuï thuoäc ‚ I baûn chaát cuûa hai moâi tröôøng vaø ñöôïc goïi laø chieát suaát tæ ñoái cuûa r moâi tröôøng chöùa tia khuùc xaï (moâi tröôøng 2) ñoái vôùi moâi tröôøng R ': 090.777.54.69

Trang: 37

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

sin i = n21 sin r

chöùa tia tôùi (moâi tröôøng 1). Kí hieäu n21 .

Ta thaáy: · i = 00 Þ r = 00 tia saùng tôùi vuoâng goùc maët phaân giôùi thì truyeàn thaúng khoâng bò khuùc xaï. · n21 = 1 khi hai moâi tröôøng chieát quang nhö nhau Þ i = r: tia saùng tôùi truyeàn thaúng khoâng bò khuùc xaï. 2. Chieát suaát: * Chieát suaát tæ ñoái laø chieát suaát cuûa moät moâi tröôøng ñoái vôùi moät moâi tröôøng khaùc. * Chieát suaát tuyeät ñoái laø chieát suaát cuûa moät moâi tröôøng ñoái vôùi chaân khoâng. * Moâi tröôøng • vaø ‚ coù chieát suaát tuyeät ñoái laø n1 , n 2 . Chieát suaát tæ ñoái cuûa moâi tröôøng ‚ ñoái vôùi moâi tröôøng • laø:

n21 =

n2 n1

* Theo thuyeát soùng cuûa Huyghen ta coù: · Chieát saát tuyeät ñoái cuûa caùc moâi tröôøng trong suoát tæ leä nghòch vôùi vaät truyeàn cuûa aùnh saùng trong caùc moâi tröôøng ñoù.

n2 v = 1 n1 v 2

· Moâi tröôøng 1 laø chaân khoâng thì n1 = 1; v1 = 3.108m/s = C Vaäy chieát suaát tuyeät ñoái cuûa moâi tröôøng naøo ñoù laø:

n=

Þ n2 =

C v2

C vì C > v Þ n > 1. v

Caâu 5 1. Hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn vaø nhöõng ñieàu kieän ñeå hieän töôïng ñoù xaûy ra. 2. Phaân bieät hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn vôùi phaûn xaï thoâng thöôøng. 3. Laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn vaø öùng duïng cuûa noù. 1. Hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn: a) Thí nghieäm: S N * Chieáu chuøm tia saùng song song heïp SH töø khoâng khí vaøo nöôùc theo phöông vuoâng goùc vôùi maët nöôùc. Döôùi ñaùy beå ñaët göông phaúng maø ñoä nghieâng coù theå thay ñoåi ñöôïc. Tia saùng SH bò r KK phaûn xaï treân göông vaø trôû laïi maët nöôùc taïi J. H J ÔÛ ñoù moät phaàn chuøm saùng bò phaûn xaï (JR) vaø moät phaàn khuùc nöôùc xaï ra khoâng khí (JR’). i i’ R I * Taêng daàn ñoä nghieâng cuûa göông ñeå taêng goùc tôùi i cuûa tia IJ. A Ta thaáy: · Goùc i nhoû, tia khuùc xaï JR’ raát saùng, tia phaûn xaï IR môø. · Taêng i thì r taêng vaø r < i. Tia phaûn xaï JR saùng daàn trong khi tia khuùc xaï JR’ môø daàn. · i = i gh thì r = 900, tia khuùc xaï JR’ ñi laø laø maët phaân giôùi, tia phaûn xaï raát saùng. · i > i gh thì tia khuùc xaï JR’ bieán maát, tia phaûn xaï JR saùng baèng tia tôùi. Ñoù laø hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn. Vaäy hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn laø hieän töôïng phaûn xaï trong ñoù chæ coù tia phaûn xaï maø khoâng coù tia khuùc xaï.

': 090.777.54.69

Trang: 38

R’

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b) Ñieàu kieän ñeå coù hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn : · Tia saùng truyeàn töø moâi tröôøng coù chieát suaát lôùn ñeán moâi tröôøng coù chieát suaát nhoû hôn. · Goùc tôùi i > igh (igh laø goùc giôùi haïn). 2. Phaân bieät hieän töôïng phaû n xaï toaøn phaàn vaø hieän töôï ng phaûn xaï thoâng thöôøng: a) Gioáng nhau: · Cuøng laø hieän töôïng phaûn xaï. · Cuøng tuaân theo ñònh luaät phaûn xaï aùnh saùng. b) Khaùc nhau: · Hieän töôïng phaûn xaï thoâng thöôøng xaûy ra khi tia saùng gaëp maët nhaün boùng hay maët phaân giôùi hai moâi tröôøng vaø khoâng caàn theâm ñieàu kieän naøo khaùc trong khi hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn phaûi tuaân theo hai ñieàu kieän neâu treân. · Trong phaûn xaï toaøn phaàn thì naêng löôïng aùnh saùng phaûn xaï baèng naêng löôïng aùnh saùng tôùi trong khi phaûn xaï thoâng thöôøng thì naêng löôïng yeáu hôn. 3. Laêng kinh phaûn xaï toaøn phaàn: a) Moâ taû: Laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn laø moät khoái thuûy tinh hình laêng truï coù tieát dieän thaúng laø tam giaùc vuoâng caân, coù chieát suaát n = 1,5 neân goùc giôùi haïn ñoái vôùi khoâng khí laø i gh = 420. b) ÖÙng duïng: B A Laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn ñöôïc duøng thay göông phaúng trong moät soâ duïng cuï quang hoïc nhö oáng nhoøm, kính tieàm voïng... vì noù coù öu ñieåm. B C A A · Saùng hôn göông phaúng do phaûn xaï toaøn phaàn. · Beàn hôn göông phaúng. · Khoâng caàn lôùp maï baïc nhö göông phaúng. Ta coù theå söû duïng laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn theo 2 caùch sau: – Chieáu tia tôùi vuoâng goùc vôùi maët beân AB khi ñoù tia saùng bò phaûn xaï toaøn phaàn ôû maët huyeàn BC. Chieáu tia tôùi vuoâng goùc maët ñaùy BC khi ñoù tia saùng seõ bò phaûn xaï toaøn phaàn lieân tieáp ôû hai maët beân. Caâu 6 1. Veõ vaø neâu nhöõng ñaëc ñieåm cuûa ñöôøng ñi cuûa moät tia saùng ñôn saéc vaø cuûa moät tia saùng traéng qua maët laêng kính thuûy tinh. 2. Goùc leäch cuûa moät tia saùng ñôn saéc khi ñi qua laêng kính: ñònh nghóa, thieát laäp caùc coâng thöùc tính, khaùi nieäm veà goùc leäch cöïc tieåu, yù nghóa cuûa vieäc ño goùc leäch cöïc tieåu. 1. a) Ñöôøng ñi cuûa tia saùng ñôn saéc qua laêng kính: – Ta chæ xeùt ñöôøng ñi cuûa tia saùng qua laêng kính naèm trong moät tieát dieän thaúng nhaát ñònh. – Tia tôùi SI ñeán gaëp maët AB taïi I döôùi goùc tôùi i, tia khuùc xaï IJ coù goùc khuùc xaï r < i neân leäch veà phía ñaùy laêng kính. – Tia saùng IJ ñi trong laêng kính ñeán gaëp maët AC döôùi goùc tôùi r’. Khi r’ < i gh ( i gh laø goùc giôùi haïn cuûa chaát laøm laêng kính) thì coù tia loù JR ôû maët AC vôùi goùc loù i’. Vì i’ > r’ neân tia loù JR laïi bò leäch veà phía ñaùy laêng kính so vôùi tia saùng IJ. ': 090.777.54.69

Trang: 39

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Vaäy: Tia saùn g qua laêng kính bò khuùc xaï hai laàn vaø tia loù luoân luoân leäch veà phía ñaùy laêng kính. Goùc hoïp vôùi tia tôùi vaø tia loù sau cuøng goïi laø goùc leäch D. b) Ñöôøng ñi cuûa tia saùng traéng qua laêng kính: AÙnh saùng traéng khi qua laêng kính khoâng nhöõng bò khuùc xaï veà phía ñaùy laêng kính maø coøn bò taùn saéc töùc laø taùch ra ñoû thaønh nhieàu tia saùng coù maøu saéc khaùc nhau, saép xeáp caïnh nhau theo thöù töï ñoû, cam, vaøng, luïc, lam, chaøm, tím. Trong ñoù maøu ñoû leäch ít nhaát, maøu tím leäch nhieàu nhaát. tím 2. Goùc leäch cuûa tia saùng ñôn saéc khi qua laêng kính: a) Ñònh nghóa: Goùc leäch D giöõa tia loù vaø tia tôùi laø goùc phaûi quay tia tôùi ñeå noù truøng vôùi tia loù veà phöông vaø chieàu. b) Coâng thöùc: · sini = n.sinr · sini’ = n.sinr’ · A = r + r’ · D = (i – r) + (i’ – r’) = i + i’ – (r – r’) Þ Chuù yù: Neáu i vaø A laø goùc nhoû thì: Þ

D = i + i’ – A

sini = n.sini Þ i = nr sini’ = n.sini’ Þ i’ = nr’

D = n(r + r’) – A <=>

D = (n – 1)A

c) Goùc leäch cöïc tieåu : – Ñaët moät laêng kính thuûy tính leân moät baøn quay sao cho caïnh cuûa laêng kính naèm doïc theo truïc cuûa baøn quay. – Chieáu chuøm tia ñôn saéc SA song song heïp vaøo caïnh cuûa laêng kính sao cho moät phaàn cuûa chuøm tia khoâng qua laêng kính taïo treân maøn (E) veät saùng H; moät (E phaàn cuûa chuøm tia ñi qua laêng kính bò leäch veà phía ñaùy laêng kính vaø taïo treân maøn (E) veät saùng M. . S A · = D laø goùc leäch cuûa tia saùng. H Goùc HAM S – Quay töø töø baøn quay theo chieàu muõi teân ta thaáy veät saùng M H ñöùng yeân trong khi veät saùng M dôøi laïi gaàn H (D giaûm), sau ñoù M veät saùng döøng laïi ôû M’ (Dmin) roài dôøi xa H (D taêng). Khi goùc leäch D nhoû nhaát (veät saùng M ôû M’) ta thaáy tia tôùi vaø tia loù ñoái xöùng qua maët phaúng µ . Luùc ñoù: phaân giaùc goùc A i = i’ Þ r = r’ =

A Þ 2

Dmin = 2i – A

d) YÙ nghóa cuûa vieäc ño goùc leäch cöïc tieåu : Khi Dmin ta coù: i =

Dmin + A vaø 2

r=

A . 2

Töø sini = n.sinr ta coù: n =

sin

( Dmin + A ) 2 A sin 2

Vaäy neáu ño ñöôïc Dmin vaø A seõ xaùc ñònh ñöôïc n. Ñoù laø cô sôû cuûa pheùp ño chieát suaát baèng giaùc keá.

': 090.777.54.69

Trang: 40

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 7 1. Thaáu kính laø gì ? Giaûi thích ñöôøng ñi cuûa moät chuøm saùng song song truïc chính qua moät thaáu kính rìa moûng vaø qua moät thaáu kính rìa daøy. 2. Caùc tieâu ñieåm chính cuûa moät thaáu kính. Phaân bieät tieâu ñieåm aûnh vaø tieâu ñieåm vaät cuûa moät thaáu kính. 3. So saùnh taùc duïng taïo aûnh cuûa moät vaät thaät qua moät thaáu kính hoäi tuï vaø qua moät göông caàu loõm. 1. a) Ñònh nghóa: · Thaáu kính laø moät khoái chaát trong suoát giôùi haïn bôûi hai maët cong thöôøng laø hai maët caàu. Moät trong hai maët coù theå laø maët phaúng.

R1 O1

O2 R2 Thaáu kính phaân kyø

Thaáu kính hoäi tuï

· Thaáu kính moûng laø thaáu kính coù khoaûng caùch giöõa 2 ñænh O1; O2 cuûa 2 choûm caàu khaù nhoû so vôùi baùn kính R1, R2 cuûa caùc maët caàu. · Caên cöù vaøo hình daïng vaø taùc duïng cuûa thaáu kính ngöôøi ta chia thaáu kính laøm hai loaïi: – Thaáu kính hoäi tuï (thaáu kính rìa moûng). – Thaáu kính phaân kyø (thaáu kính rìa daøy). b) Giaûi thích: Ta töôûng töôïng chia thaáu kính thaønh nhieàu phaàn nhoû, moãi phaàn coi nhö moät laêng kính. Moãi tia tôùi qua moät phaàn nhoû ñoù coi nhö ñi qua moät laêng kính coù goùc chieát quang raát nhoû neân bò leäch veà phía ñaùy laêng kính. · Ñoái vôùi thaáu kính rìa moûng, ñaùy caùc laêng kính höôùng veà phía truïc chính do ñoù caùc tia loù seõ hoäi tuï taïi 1 ñieåm treân truïc chính. Ñieåm naøy laø 1 tieâu ñieåm chính. taïi 1 ñieåm treân truïc chính. Ñieåm naøy laø 1 tieâu ñieåm chính. · Ñoái vôùi thaáu kính rìa daøy, ñaùy caùc laêng kính höôùng ra phía rìa, do ñoù chuøm tia loù laø moät chuøm phaân kyø. Ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia loù seõ ñoàng qui taïi 1 ñieåm treân truïc chính. Ñieåm ñoù laø moät tieâu ñieåm chính.

': 090.777.54.69

Trang: 41

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính: a) Ñònh nghóa: Chieáu chuøm tia tôùi song song vôùi truïc chính cuûa thaáu kính thì chuøm tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa tia loù) seõ ñoàng qui taïi 1 ñieåm F’ treân truïc chính goïi laø moät tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính. b) Ñaëc ñieåm: – Theo nguyeân F lyù veà tính thuaän F nghòch cuûa chieàu truyeàn aùnh saùng, neáu tia tôùi coù höôùng ñi qua tieâu ñieåm chính thì tia loù seõ song song vôùi truïc chính. – Tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính hoäi tuï laø tieâu ñieåm thaät. Tieâu ñieåm chính F F cuûa thaáu kính phaân kyø laø O O tieâu ñieåm aûo. c) Phaân bieät tieâu ñieåm aûnh vaø tieâu ñieåm vaät: Moãi thaáu kính coù 2 tieâu ñieåm chính naèm ñoái xöùng nhau qua quang taâm O. – Tieâu ñieåm aûnh laø tieâu ñieåm maø tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa noù) ñi qua thì tia loù seõ song song vôùi truïc chính. – Tieâu ñieåm vaät laø tieâu ñieåm maø neáu tia tôùi (hay ñöôøng keùo daøi cuûa noù) ñi qua thì tia loù seõ song song vôùi truïc chính. – Tieâu ñieåm vaät laø tieâu ñieåm maø neáu tia tôùi (hay ñöôøng keùo daøi cuûa noù) ñi qua thì tia loù seõ song song vôùi truïc chính. 3. So saùnh caùch taïo aûnh cuûa moät vaät thaät qua moät thaá u kính hoäi tuï vaø qua moät göông caàu loõm: · d laø khoaûng caùch töø vaät ñeán göông (hay thaáu kính). · d’ laø khoaûng caùch töø aûnh ñeán göông (hay thaáu kính). · f laø tieâu cöï cuûa göông (hay thaáu kính). * Ta coù baûng sau: Vaät 1 d > 2f 2 d = 2f 3 f < d < 2f 4 d=f 5 0
': 090.777.54.69

AÛnh d’ > 0: aûnh thaät ngöôïc chieàu, nhoû hôn vaät. d’ = 2f: aûnh thaát, ngöôïc chieàu, baèng vaät. d’ > 0: aûnh thaät, ngöôïc chieàu, lôùn hôn vaät. d’ = ¥: aûnh thaät hay aûnh aûo ôû voâ cöïc. d’ < 0: aûnh aûo, cuøng chieàu lôùn hôn vaät. d’ = 0: aûnh aûo, cuøng chieàu, baèng vaät. d’ = f: aûnh thaät, ôû tieâu ñieåm.

Trang: 42

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 8 1. Trình baøy caùch veõ aûnh cuûa moät ñieåm saùng qua moät thaáu kính hoäi tuï, moät thaáu kính phaân kyø trong caùc tröôøng hôïp sau: a) Ñieåm saùng naèm ngoaøi truïc chính cuûa thaáu kính. b) Ñieåm saùng naèm treân truïc chính cuûa thaáu kính. 2. Chöùng minh raèng neáu vaät AB laø moät ñoaïn thaúng nhoû vuoâng goùc vôùi truïc chính cuûa thaáu kính thì aûnh A’B’ cuûa noù cuõng laø ñoaïn thaúng vuoâng goùc vôùi truïc chính. 3. Neáu caùc tính chaát cuûa aûnh cuûa moät vaät phaúng nhoû vuoâng goùc vôùi truïc chính cuûa moät thaáu kính hoäi tuï, phaân kyø. 1. Veõ aûnh cuûa moät ñieåm sang qua thaáu kính: a) Ñieåm saùng naèm ngoaøi truïc chính cuûa thaáu kính: Töø S veõ 2 tia tôùi trong soá 3 tia ñaëc bieät sau: – Tia tôùi song song vôùi S S truïc chính cho tia loù (hay F’ ñöôøng keùo daøi tia loù) ñi qua S’ F F F’ tieâu ñieåm aûnh chính F’. S’ – Tia tôùi (hay tia tôùi coù ñöôøng keùo daøi) ñi qua tieâu ñieåm vaät chính F cho tia loù song song vôùi truïc chính. – Tia tôùi qua quang taâm cho tia loù truyeàn thaúng. Giao ñieåm cuûa caùc tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia loù) laø aûnh cuûa vaät. j b) Ñieåm saùng naèm treân truïc S’ chính cuûa thaáu kính: S F O F’ S’ S F O F’ Töø S ta veõ hai tia loù sau: j – Tia tôùi truøng vôùi truïc chính cho tia loù cuõng truøng vôùi truïc chính. – Tia tôùi song song vôùi truïc phuï baát kyø cho tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa tia loù) ñi qua tieâu ñieåm aûnh phuï naèm treân truïc phuï ñoù. Giao ñieåm cuûa caùc tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia loù) laø aûnh cuûa vaät. 2. Chöùng minh moät vaät AB ^ truïc chính thì aûnh A’B’ cuûa noù cuõng ^ truïc chính: Giaû söû coù moät vaät phaúng AB ñaët vuoâng goùc vôùi truïc chính ôû A treân truïc chính. * Ta veõ aûnh A’ cuûa A. A 'j ' A 'O d ' A'j' A'F' d' - f = = và = = j 'I OA d j'I F'O f d' d' - f So saùnh: = d f

d’f = dd’ – df ; Þ

1 1 1 = + (1) f d d'

dd’ = d’f + df

* Ta veõ aûnh B’ cuûa B. Goïi A” laø ñieåm chieáu cuûa B’ xuoáng truïc chính. A"B OA" d" = = AB OA d

': 090.777.54.69

Trang: 43

j A

F

O

F’

A

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

A"B' A"B' A"F' d' - f = = = OJ AB OF' f d" d' - f So saùnh: = d f

J A

d”f = dd’ – df ó d”f + df = dd’

F

O

F’

A B

1 1 1 Þ = + (2) f d" d

(1) vaø (2) cho: d’ = d” Þ OA’ = OA” Þ A’ = A” Vaäy aûnh A’B’ cuõng vuoâng goùc vôùi truïc chính. Töø chöùng minh treân ta thaáy ñeå veõ aûnh cuûa vaät AB vuoâng goùc vôùi truïc chính ôû A ta chæ caàn veõ aûnh cuûa ñieåm B laø B’ roài töø B’ haï ñöôøng vuoâng goùc truïc chính taïi A’ laø aõnh cuûa A. 3. Tính chaát aûnh cuûa moät vaät ñaët vuoâng goùc vôùi truïc chính thaáu kính: a) Thaáu kính hoäi tuï: · d > 2f: aûnh thaät, ngöôïc chieàu nhoû hôn vaät. · d = 2d: aûnh thaät, ngöôïc chieàu baèng vaät. · f < d < 2f: aûnh thaät, ngöôïc chieàu lôùn hôn vaät. · d = f: aûnh thaät hay aûo ôû voâ cöïc. · 0 < d < f: aûnh aûo cuøng chieàu lôùn hôn vaät. · d = 0: aûnh aûo baèng vaät cuøng chieàu. b) Thaáu kính phaân kyø: · "d > 0: aûnh aûo, cuøng chieàu nhoû hôn vaät. Caâu 9 1. AÛnh aûo cuûa moät ñieåm saùng ñaët tröôùc thaáu kính laø gì ? 2. Moät chuøm saùng phaùt töø moät nguoàn ñieåm ñaët tröôùc göông caàu. Neâu ñaày ñuû caùc ñieàu kieän ñeå chuøm tia phaûn xaï laø moät chuøm hoäi tuï. 1. AÛnh aûo cuûa moät ñieåm saùng ñaët tröôù c thaáu kính laø gì ? Moät ñieåm saùng S tröôùc thaáu kính paùht ra moät chuøm tia phaân kyø chieáu vaøo thaáu kính. Neáu chuøm tia loù ra khoûi thaáu kính laø chuøm tia phaân kyø thì ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia loù seõ caét nhau taïi moät ñieåm S’ tröôùc thaáu kính. S’ laø aûnh aûo cuûa S qua thaáu kính. AÛnh aûo laø aûnh khoâng höùng ñöôïc treân maøn, nhöng nhoø vaøo thaáu kính ta coù theå thaáy ñöôïc aûnh ñoù. 2. Ñieàu kieän ñeå chuøm tia phaûn xaï treân göông caàu cuûa chuøm saùng phaùt ra töø nguoàn ñieän laø chuøm hoäi tuï: Ñieåm saùng maø töø ñoù phaùt ra chuøm tia chieáu vaøo göông caàu laø vaät thaät ñoái vôùi göông. Chuøm tia phaûn xaï laø chuøm hoäi tuï thì ñieåm hoäi tuï laø aûnh thaät cuûa vaät. Vì vaäy caùc ñieàu kieän phaûi coù laø: – Göông caàu paûhi laø göông caàu loõm vì chæ coù göông caàu loõm thì vaät thaät môùi cho aûnh thaät. – Ñieåm saùng (vaät thaät) phaûi ñaët ngoaøi khoaûng tieâu cöï cuûa göông töùc khoaûng caùch töø ñieåm saùng tôùi göông laø d > f. Vì chæ coù tröôøng hôïp naøy vaät chaát môùi cho aûnh thaät. – Muoán cho aûnh thaät laø moät chaám saùng thì phaûi thoûa ñieàu kieän aûnh roõ (ñieàu kieän töông ñieåm) R >> r (r laø baùn kính môû, R laø baùn kính caàu) vaø i nhoû. Caâu 10 1. Neâu coâng thöùc tính ñoä hoäi tuï cuûa thaáu kính theo baùn kính cong cuûa caùc maët vaø chieát suaát cuûa thaáu kính. 2. Trình baøy vaø so saùnh 3 caùch ño ñôn giaûn tieâu cöï cuûa moät thaáu kính hoäi tuï.

': 090.777.54.69

Trang: 44

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

1. Coâng thöùc tính ñoä hoäi tuï cuûa moät thaáu kính:

1 1 ö Ñ = ( n - 1) æç + R R ÷ è

1

2

ø

· n laø chieát suaát tæ ñoái vôùi cuûa thaáu kính vôùi moâi tröôøng xung quanh. · R1 vaø R2 laø baùn kính cuûa 2 maët giôùi haïn thaáu kính. – Maët caàu loài R > 0. – Maët caàu loõm R < 0. – Maët phaúng R = ¥. 2. Caùch ño tieâu cöï cuûa moät thaáu kính hoäi tuï: * Coù 3 caùch: · Xaùc ñònh khoaûng caùch töø thaáu kính ñeán aûnh cuûa moät vaät ôû raát xa. d = ¥, d’ = f · Xaùc ñònh khoaûng caùch töø thaáu kính leân vaät laø d vaø töø thaáu kính ñeán aûnh laø d’. Sau ñoù tính f baèng coâng thöùc:

1 1 1 dd' = + Þ f = f d' d d + d'

· Dôøi ñoàng thôøi moät vaät saùng vaø moät maøn töø hai maët thaáu kính ra xa daàn sao cho vaät vaø maøn luoân ñoái xöùng nhau qua thaáu kính cho ñeán luùc thu ñöôïc aûnh roõ neùt treân maøn baèng vaät, luùc ñoù ta coù: d = d’ = 2f * Nhaän xeùt: · Caùch ño thöù 3 chính xaùc hôn caû vì coù 3 tieâu chuaån ñeå kieåm tra keát quaû: d = d’, aûnh baèng vaät, aûnh roõ neùt. · Caùch ño thöù 1 keùm hieäu quaû nhaát chæ coù 1 tieâu chuaån ñeå kieåm tra keát quaû laøm aûnh roõ neùt nhöng aûnh naøy laïi raát nhoû. Caâu 11 Thieát laäp coâng thöùc xaùc ñònh vò trí aûnh trong caùc tröôøng hôïp sau: 1. Vaät thaät ñaët tröôùc göông caàu loài. 2. Vaät thaät ñaët tröôùc moät thaáu kính hoäi tuï cho aûnh thaät, cho aûnh aûo. So saùnh caùc keát quaû thu ñöôïc vaø ruùt ra keát luaän veà caùch söû duïng coâng thöùc göông caàu vaø coâng thöùc thaáu kính.

1. Vaät thaät ñaët tröôùc göông caàu loài: * Qui öôùc: · Vaät thaät: d = OA > 0, Vaät aûo: d = OA < 0 · AÛnh thaät: d’ = OA' > 0, AÛnh aûo: d’ = OA' < 0 GC loài: f < 0 GC loõm: f > 0 Vì DOAB Vì DF’A’B’

DOA’B’:

A'B' OA' = (1) AB OA

DF’OI:

A'B' A'B' A'F' OA' - OF' = = = OI AB OF' OF' OA' OA' - OF' (1) vaø (2) Þ = OA OF' d' d' - f ó d’f = dd’ – df ó dd’ = d’f + df. = d f

Chia 2 veá cho fdd’:

': 090.777.54.69

1 1 1 = + f d' d

Trang: 45

B A

B’ O

A

C F

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Vaät thaät ñaët tröôùc thaáu kính hoäi tuï: a) Cho aûnh thaät: * Qui öôùc: · Vaät thaät: d = OA > 0; Vaät aûo: d = OA < 0 · AÛnh thaät: d’ = OA' > 0; AÛnh aûo: d’ = OA' < 0 · TKHT: f > 0; TKPK: f < 0. Vì DAOB Vì DF’A’B’

DOA’B:

I

A'B' OA' = AB OA

A

F O(1)

F’ A B’

DF’OI:

A'B' A'B' A'F' OA' - OF' = = = (2) OI AB OF' OF' OA' OA' - OF' (1) vaø (2) Þ = OB OF' d' d' - f = d f

d’f = dd’ – df dd’ = d’f + df

Chia 2 veá cho fdd’:

1 1 1 = + f d' d

B’

b) Cho aûnh aûo : Vì DF’OI DF’A’B’:

A'B' A'B' A'F' OA' + OF' = = = (2) A OI AB' OF OF' OA' OA' - OF' (1) vaø (2) Þ = OA OF' d' - d' + f Þ– = ó –fd’ = –dd’ + fd ó dd’ = fd’ + fd d f

Chia 2 veá cho fdd’ ta coù:

B FA O

I F’

1 1 1 = + f d' d

* Keát luaän : Ñoái vôùi thaáu kính vaø göông caàu trong moïi tröôøng hôïp ñeàu coù moät coâng thöùc duy nhaát ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa aûnh:

1 1 1 = + f d' d

Vôùi qui öôùc: – Vaät thaät, aûnh thaät, tieâu ñieåm thaät thì d, d’, f coù giaù trò döông. – Vaät aûo, aûnh aûo, tieâu ñieåm aûo thì d, d’, f coù giaù trò aâm. Caâu 12 Maùy aûnh: Caáu taïo, nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø caùch ñieàu chænh maùy. 1. Caáu taïo: Maùy aûnh laø duïng cuï ñeå thu ñöôïc moät aûnh thaät, nhoû hôn vaät treân phim. Caáu taïo goàm: · Vaät kính laø thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï vöøa phaûi. · Buoàng toái, saùt vaùch sau buoàng coù laép phim aûnh. Vaät kính gaén tröôùc buoáng toái khoaûng caùch töø vaät kính ñeán phim aûnh coù theå thay ñoåi ñöôïc. ÔÛ saùt vaät kính coù moät

': 090.777.54.69

Trang: 46

B

A

M

A’ B’

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

maøn chaén, ôû giöõa coù moät loã troøn nhoû maø ñöôøng kính coù theå thay ñoåi ñöôïc ñeå ñieàu chænh chuøm saùng chieáu vaøo phim. Ngoaøi ra coøn coù cöûa saäp M chaén tröôùc phim, khoâng cho aùnh saùng lieân tuïc vaøo phim. Chæ ñeå loä phim cho aùnh saùng chieáu vaøo khi ta baám maùy ñeå chuïp aûnh. 2. Nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø caùch ñieàu chænh maùy: Ñeå chuïp aûnh moät vaät naøo ñoù tröôùc maùy ta caàn ñieàu chænh cho aûnh cuûa vaät hieän roõ neùt treân phim, baèng caùch dôøi vaät kính ra xa hay laïi gaàn phim. Vieäc nhaän bieát aûnh treân phim ñaõ roõ neùt hay chöa ñöôïc thöïc hieän deã daøng nhôø söû duïng moät maùy ngaém chöøng coù gaén saün trong maùy aûnh. Caâu 13 1. Söï ñieàu tieát cuûa maét – ñieåm cöïc vieãn, ñieåm cöïc caän. 2. Naêng suaát phaân ly cuûa maét. 3. Maét caän thò laø gì ? Caùch söûa taäc caän thò. 4. Maét vieãn thò laø gì ? Caùch söûa taät vieãn thò. 1. Söï ñieàu tieát cuûa maét – ñieåm cöïc vieãn, ñieåm cöïc caän: a) Söï ñieàu tieát cuûa maét: Khi maét nhoøn thaáy vaät naøo thì treân voõng maïc hieän leân aûnh thaät, ngöôïc chieàu vaø raát nhoû cuûa vaät ñoù. Khi ñöa vaät laïi gaàn maét (d giaûm) ñeå cho aûnh vaãn hieän treân voõng maïc (d’ khoâng ñoåi) tieâu cöï cuûa maét phaûi giaûm, muoán vaät thì thuûy tinh theå phaûi phoàng leân. Ngöôïc laïi khi ñöa vaät ra xa ñeå aûnh vaõn hieän treân voõng maïc thuûy tinh theå phaûi thu nhoû laïi. Söï thay ñoåi ñoä cong cuûa thuûy tinh theå (vaø do ñoù thay ñoåi tieâu cöïc cuûa maét) ñeå laøm cho aûnh cuûa vaät caàn quan saùt hieän roõ neùt treân voõng maïc goïi laø söï ñieàu tieát. b) Ñieåm cöïc caän, ñieåm cöïc vieãn : · Ñieåm gaàn nhaát ñaët vaät taïi ñoù maét coøn nhìn roõ laø ñieåm cöïc caän CC. Khi nhìn vaät ñaët ôû ñieåm cöïc caän maét phaûi ñieàu tieát toái ña. Maét khoâng coù taät coù ñieåm cöïc caän caùch maét 10cm – 20cm. · Ñieåm xa nhaát ñaët vaät, taïi ñoù maét coøn nhìn roõ goïi laø ñieåm cöïc vieãn CV. Khi nhìn vaät ñaët ôû ñieåm cöïc vieãn maét khoâng ñieàu tieát. Maét khoâng coù taät coù ñieåm cöïc vieãn ôû voâ cöïc. 2. Naêng suaát phaân ly cuûa maét: Goùc troâng nhoû nhaát a min giöõa hai ñieåm A, B ñeå maét coøn coù theå phaân bieät ñöôïc hai ñieåm ñoù goïi laø naêng suaát phaân ly cuûa maét. Maét bình thöôøng coù naêng suaát phaân ly vaøo khoaûng:

–4

a min = 1’ = 3.10 rad.

3. Maét caän thò: · Maét caän thò laø maét khi khoâng ñieàu tieát tieâu ñieåm cuûa maét ôû tröôùc voõng maïc töùc laø ñoä tuï cuûa maét caän thò lôùn hôn maét thöôøng. · Ñieåm cöïc vieãn CV caùch (¥ maét moät ñoaïn xaùc ñònh vaø CV CC O CV O ñieåm cöïc caän CC ôû gaàn maét F F hôn so vôùi maét thöôøng. DV · Ñeå söûa taät caän thò thì ñeo kính phaân kyø ñeå giaûm ñoä tuï cuûa maét. Kính ñeo coù tieâu cöï sao cho vaät ôû voâ cöïc qua kính ñeo cho aûnh aûo ôû tieâu ñieåm aûnh chính F’ truøng vôùi ñieåm cöïc vieãn CV, khi ñoù maét ñeo kính thaáy xa voâ cöïc maø khoâng ñieàu tieát. 4. Maét vieãn thò: – Maét vieãn thò laø maét khi khoâng ñieàu tieát tieâu CC CC ñieåm cuûa maét ôû sau voõng O O C V maïc, töùc maét vieãn thò coù ñoä tuï nhoû hôn maét thöôøng. ': 090.777.54.69

Trang: 47

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

– Ñieåm cöïc caän cuûa maét vieãn thò ôû xa hôn maét bình thöôøng. Ñieåm cöïc vieãn cuûa maét laø moät ñieåm aûo. – Ñeå söûa taät vieãn thò phaûi ñeo kính hoäi tuï ñeå taêng ñoä tuï cuûa maét. Khi ñoù hoaëc nhìn roõ vaät ôû voâ cöïc khoâng phaûi ñieàu tieát, hoaëc nhìn roõ nhöõng vaät ôû gaàn nhö nhöõng maét thöôøng khoâng coù taät. Caâu 14 So saùnh con maét vôùi maùy aûnh veà phöông dieän quang hoïc. a) Veà chöùc naên g: Gioáng nhau vì cuøng taïo ra aûnh thaät, nhoû hôn vaät treân maøn (phim hay voõng maïc) b) Veà caáu taïo : * Gioáng nhau: · Thuûy tinh theå cuûa maét coù vai troø nhö vaät kính cuûa maùy aûnh. · Voõng maïc cuûa maét coù vai troø nhö phim aûnh. · Maøng moáng maét vaø con ngöôi ñoùng vai troø nhö maøn chaén coù loã ôû maùy aûnh. · Mi maét ñoùng vai troø nhö cöûa saäp. * Khaùc nhau: · Baùn kính cong cuûa thuûy tinh theå vaø do ñoù tieâu cöï cuûa noù coù theã thay ñoåi ñöôïc trong khi tieâu cöï cuûa vaät kính maùy aûnh khoâng thay ñoåi ñöôïc. · Khoaûng caùch töø thuûy tinh theå ñeán voõng maïc cuûa maét khoâng thay ñoåi trong khi khoaûng caùch töø vaät kính ñeán phim thay ñoåi ñöôïc. · Thuûy tinh theå naèm trong moâi tröôøng coù chieát suaát khoaûng 1,333 trong khi vaät kính maùy aûnh naèm trong khoâng khí. c) Veà söï ñieàu tieát cuûa maét vaø söï ñieàu chænh maùy aûnh: Ñeå coù aûnh roõ neùt treân voõng maïc phaûi ñieàu tieát baèng caùch thay ñoåi baùn kính cong cuûa thuûy tinh theå, trong khi ñeå coù aûnh roõ neùt treân phim phaûi ñieàu chænh maùy aûnh baèng caùch thay ñoåi khoaûng caùch giöõa vaät kính vaø phim. Caâu 15 Kính luùp. 1. Ñònh nghóa vaø caáu taïo: · Kính luùp laø moät duïng cuï quang hoïc hoã trôï cho maét trong vieäc quan saùt caùc vaät nhoû. Noù coù taùc duïng laøm taêng goùc troâng aûnh baèng caùch taïo ra moät aûnh aûo lôùn hôn vaät, naèm trong giôùi haïn nhìn roõ cuûa maét. · Kính luùp ñôn giaûn laø moät thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï ngaén. 2. Caùch quan saùt moät vaät nhoû qua kính luùp: Muoán quan saùt moät vaät nhoû AB qua kính luùp ta phaûi ñaët vaät trong khoaûng tieâu cöï tröôùc kính B ñeå vaät cho aûnh aûo A’B’ cuøng chieáu lôùn hôn vaät. Maét ñaët sau kính ñeå quan saùt aûnh naøy. Khi I quan saùt ñeàiu chænh vò trí cuûa vaät hay kính luùp B a F A ñeå aûnh aûo A’B’ ôû trong giôùi haïn nhìn roõ cuûa A F A O B ℓ maét. d’ · Khi ñieàu chænh ñeå aûnh aûo A’B’ hieän ra ôû ñieåm cöïc caän cuûa maét thì goïi laø ngaém chöøng ñieåm cöïc caän. · Khi ñieàu chænh ñeå aûnh aûo A’B’ hieän ra ôû ñieåm cöïc vieãn cuûa maét thì goïi laø ngaém chöøng ôû ñieåm cöïc vieãn. · Khi ñieàu chænh ñeå aûnh aûo A’B’ hieän ra ôû voâ cöïc thì goïi laø ngaém chöøng ôû voâ cöïc.

': 090.777.54.69

Trang: 48

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

3. Ñoä boäi giaùc kính luùp: a) Ñònh nghóa: Ñoä boäi giaùc G laø tæ soá giöõa goùc nhìn aûnh cuûa moät vaät qua quang cuï (a) vôùi goùc nhìn tröïc tieáp vaät ñoù khi vaät ñaët ôû ñieåm cöïc caän cuûa maét ( a 0 ) : vôùi tga 0 =

G=

a tga = a 0 tga 0

AB DC

b) Coâng thöùc tính ñoä boäi giaùc: · Goïi |d’| laø khoaûng caùch töø aûnh ñeán kính, ℓ laø khoaûng caùch töø kính ñeán maét. Ta coù: tga =

A'B' d' + l

Maët khaùc: tga 0 = G=K.

AB tga A'B' DC . Þ Ñoä boäi giaùc cuûa kính luùp: G = = D tga 0 AB d ' + l

DC A'B' Vôùi K = laø ñoä phoùng ñaïi aûnh. d' + l AB

· Khi ngaém chöøng ôû ñieåm cöïc caän.

B

DC = |d’| + ℓ Þ G = K · Khi ngaém chöøng ôû voâ cöïc thì AB ñaët ôû tieâu ñieåm vaät cuûa kính luùp. AB Ta coù: tga = f

D Þ G= C f

a A

F

4. Phaân bieät ñoä boäi giaùc vaø ñoä phoùng ñaïi aûnh: · Ñoä boäi giaùc laø tæ soá giöõa hai goùc troâng a vaø a0 trong khi ñoä phoùng ñaïi aûnh K laø tæ soá giöõa chieàu cao cuûa aûnh vaø chieàu cao cuûa vaät. · Giöõa G vaø K lieân heä baèng heä thöùc: G = K .

DC d' + l

Ta thaáy G ¹ K. Chæ khi ngaém chöøng ôû cöïc caän thì G = K. Caâu 16 Kính hieån vi. 1. Ñònh nghóa: Kính hieån vi laø moät duïng cuï quang hoïc hoã trôï cho maét laøm taêng goùc troâng aûnh cuûa nhöõng vaät raát nhoû vôùi ñoä boäi giaùc lôùn hôn raát nhieàu so vôùi ñoä boäi giaùc cuûa kính luùp. 2. Caáu taïo vaø hoaït ñoäng: a) Caáu taïo: Kính hieån vi goàm coù · Vaät kính laø thaáu kính hoäi tuï, coù tieâu cöï raát ngaén. · Thò kính laø thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï ngaén ñoùng vai troø cuûa kính luùp. Ngoaøi ra coù boä phaän tuï saùng (coù theå laø göông caàu loõm) duøng ñeå chieáu saùng vaät caàn quan saùt. Vaät kinh vaø thò kính laép coá ñònh ôû hai ñaàu cuûa moät oáng hình truï soa cho truïc chính cuûa chung truøng nhau. b) Hoaït ñoäng: Vaät raát nhoû AB caàn quan saùt ñöôïc ñaët tröôùc vaät kính ôû ngoaøi tieâu ñieåm vaät moät chuùt. Qua vaät kính cho aûnh thaät A1B1 ngöôïc chieàu vaät vaø lôùn hôn nhieàu so vôùi vaät. AÛnh A1B1 trôû thaønh vaät thaät cuûa thò kính vaø ñöôïc ñieàu chænh ñeå noù naèm trong khoaûng töø quang taâm ñeán tieâu ñieåm vaät cuûa thò ': 090.777.54.69

Trang: 49

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

kính, khi ñoù qua thò kính ta thu ñöôïc aûnh cuoái cuøng A’B’ laø moät aûnh roõ raát lôùn so vôùi vaät. Maét ñaët saùt sau thò kính quan saùt aûnh aûo naøy. Khi ñieàu chænh ñeå aûnh A1B1 ôû tieâu dieän vaät cuûa thò kính thì aûnh aûo A’B’ ôû voâ cöïc, luùc naøy maét ngaém chöøng ôû voâ cöïc. 3. Veõ aûnh cuûa moät vaät qua kính hieån vi:

A

B AF1

O

F1 F2

A

O

F2

a

B A

B

B 4. Ñoä boäi giaùc cuûa kính hieån vi: a) Ñònh nghóa: Ñoä boäi giaùc cuûa kính hieån vi ñöôïc ñònh nghóa baèng tyû soá:

G=

a tga = a 0 tga 0

Vôùi: · a laø goùc troâng aûnh cuûa vaät qua kính hieån vi. · a0 laø goùc troâng tröïc tieáp vaät ñoù khi vaät ñaët ôû ñieåm caän cuûa maét:

tga 0 =

AB DC

b) Coâng thöùc tính ñoä boäi giaùc trong tröôøng hôïp ngaém chöøng ôû voâ cöïc: A1B1 : goùc troâng aûnh. f2

tga =

AB : goùc troâng vaät. DC tga A B D Þ Ñoä boäi giaùc: G = = 1 1. C tga 0 AB f 2 A B Vì 1 1 = K 1 : ñoä phoùng ñaïi aûnh AB

d

tga 0 =

B

I

A F1

O1

B1

cuûa vaät kính.

DC = G 2¥ : ñoä boäi giaùc cuûa thò kính f2

khi ngaém chöøng ôû voâ cöïc. Þ G = |K1| . G2 Maët khaùc:

A1B1 A1B1 F1' F2' d = = = (d: ñoä daøi quang hoïc) AB O1I f1 f1

Þ

': 090.777.54.69

G=

A1 F 2

d DC . . f1 f 2

Trang: 50

O2

a

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 17 Kính thieân vaên. 1. Ñònh nghóa: Kính thieân vaên laø duïng cuï quang hoïc hoã trôï cho maét laø taêng goùc troâng aûnh cuûa nhöõng vaät ôû raát xa (thieân theå). 2. Caáu taïo: Kính thieân vaên goàm coù: – Vaät kính laø thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï daøi. – Thò kính laø thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï ngaén ñoùng vai troø nhö moät kính luùp. Vaät kính vaø thò kính ñöôïc laép ñoàng truïc vôùi nhau, khoaûng caùch giöõa chuùng coù theå thay ñoåi ñöôïc. 3. Hoaït ñoäng: Höôùng truïc cuûa kính thieân vaên qua thieân theå AB caàn quan saùt. Thieân theå AB ôû voâ cöïc qua vaät kính cho aûnh A1B1 thaät ôû tieâu ñieåm aûnh cuûa vaät kính. AÛnh A1B1 ôû trong khoaûng töø quang taâm ñeán tieâu ñieåm vaät cuûa thò kính vaø qua thò kính cho aûnh aûo A’B’. Maét ñaët sau thò kính ñeå quan saùt aûnh aûo naøy. Duøng kính thieân vaên ngöôøi ta thöôøng ngaém chöøng ôû voâ cöïc, luùc naøy ñieàu chænh ñeå tieâu dieän vaät cuûa kính truøng vôùi tieâu dieän aûnh cuûa vaät kính. Khi ñoù A1B1 vì ôû treân tieâu dieän vaät cuûa thò kính neân cho aûnh A’B’ ôû voâ cöïc. 4. Veõ aûnh cuûa vaät qua kính thieân vaên:

F

a0

O

F2

A

F1 A O

B A

F

B

B

5. Ñoä boäi giaùc cuûa kính thieân vaên: a) Ñònh nghóa: Ñoä boäi giaùc cuûa kính thieân vaên ñöôïc ñònh nghóa baèng tyû soá: G=

a tga = a 0 tga 0

Vôùi: · a laø goùc troâng aûnh A’B’. · a 0 laø goùc troâng thieân theå baèng maét traàn töø choã ñaët kính tga 0 =

': 090.777.54.69

A1B1 f1

Trang: 51

A

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b) Coâng thöùc tính ñoä boäi giaùc trong tröôøng hôïp ngaém chöøng voâ cöïc:

a0

F1 F2 A

O

O

a

F2

B

A1B1 f2 A B tga f · tga 0 = 1 1 Þ Ñoä boäi giaùc: G = = 1. f1 tga0 f 2

· tga =

SOÙNG AÙNH SAÙNG VAØ LÖÔÏNG TÖÛ AÙNH SAÙNG Caâu 1 : * Trình baøy thí nghieäm Newton veà taùn saéc aùnh saùng. * Nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa maùy quang phoå . 1. Thí nghieäm cuûa Newton veà taùn saéc aùnh saùng a. Thí nghieäm - Cho aùnh saùng maët trôøi (aùnh saùng traéng) ñi qua khe heïp A cuûa maøn chaén taïo ra daõi saùng heïp E chieáu vaøo 1 laêng kính coù caïnh song song vôùi khe A ta thaáy treân maøn (E) ñaët phía sau laêng kính coù 1 daõi maøu: Traéng ñoû, cam, vaøng, luïc, lam, chaøm, tím, trong ñoù maøu ñoû A leäch ít nhaát vaø maøu tím leäch nhieàu nhaát. Ñoû - Vaäy moät chuøm saùng traéng khi laêng kính khoâng Tím nhöõng bò khuùc xaï leäch veà phía ñaùy laêng kính maø coøn bò taùch ra thaønh nhieàu maøu saéc khaùc nhau. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng taùn saéc aùnh saùng vaø daõi maøu noùi treân goïi laø quang phoå cuûa aùnh saùng traéng. b. Nguyeân nhaân cuûa hieän töôïng taùn saéc - Ta bieát chieát suaát cuûa laêng kính coù giaù trò khaùc nhau ñoái vôùi aùnh saùng ñôn saéc khau. Do ñoù khi qua laêng kính caùc aùnh saùng ñôn saéc trong chuøm saùnh saùng traéng bò leäch veà ñaùy laêng kính vôùi caùc goùc leäch khaùc nhau vì goùc leäch D = (n – 1)A ñoåi theo chieát suaát. Vaäy caùc aùnh saùng ñôn saéc khoâng coøn choàng chaát leân nhau maø taùch ra thaønh caùc maøu rieâng bieät. * AÙnh saùng ñoû thì laêng kính coù chieát suaát nhoû nhaát neân D nhoû nhaát. * AÙnh saùng tím thì laêng kính coù chieát suaát lôùn nhaát neân D lôùn nhaát.

': 090.777.54.69

Trang: 52

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa maùy quang phoå - Maùy quang phoå laø duïng cuï phaân tích chuøm saùng taïp saéc thaønh nhöõng thaønh phaàn ñôn saéc khaùc nhau. Maùy hoaït ñoäng treân hieän töôïng taùn saéc.

L J

S

L1

L2 ñ P

t E

¶ Caáu taïo : Goàm 3 phaàn chính * OÁng chuaån truïc : laø boä phaän taïo ra chuøm saùng song song. Noù goàm khe heïp S truøng vôùi tieâu dieän cuûa thaáu kính hoäi tuï L1. (L) Khi khe S ñöôïc roïi baèng chuøm B ñ saùng töø nguoàn J thì aùnh saùng qua A’ oáng chuaån tröïc trôû thaønh chuøm S O saùng song song. A * Laêng kính P: laø boä phaän B’ t taùn saéc phaân tích chuøm saùng song E song keå treân thaønh chuøm ñôn saéc. Moãi chuøm ñôn saéc laø chuøm song song nhöng leäch theo phöông khaùc nhau. * Buoàng toái : goàm thaáu kính hoäi tuï L2 vaø phim ñaët taïi tieâu dieän aûnh cuûa L2 thaáu kính L2 hoäi tuï moãi chuøm ñôn saéc thaønh veät saùng treân phim. Caâu 2 : * Ñònh nghóa aùnh saùng ñôn saéc. Trình baøy thí nghieäm ñeå minh hoaï ñònh nghóa ñoù. * Ñònh nghóa aùnh saùng traéng. Trình baøy thí nghieäm ñeå minh hoaï ñònh nghóa ñoù. 1. AÙnh saù ng ñôn saéc a. Ñònh nghóa aùnh saùng ñôn saéc - AÙnh saùng ñôn saéc laø aùnh saùng khoâng bò taùn saéc khi ñi qua laêng kính. Moãi aùnh saùng ñôn saéc coù moät maøu nhaát ñònh goïi laø maøu ñôn saéc. b. Thí nghieäm cuûa Newton veà aùnh saùng ñôn saéc Moâ taû : * Laêng kính P1 laøm taùn saéc chuøm saùng traéng heïp song song. * Caùc khe heïp treân maøn B, C ñeå loït moät chuøm saùng maøu heïp roïi tôùi laêng kính P2. A Nhaän xeùt : Treân maøn E sau P2 ta B C thaáy moät veät saùng heïp coù maøu ñuùng nhö P1 P2 (E) maøu tôùi P2. Keát quaû naøy ñuùng cho moïi maøu maø ta laøm thí nghieäm. Keát luaän : Chuøm saùng maøu heïp trong chuøm saùng ñaõ taùn saéc khoâng bò taùn saéc laàn nöõa. Noù ñöôïc goïi laø aùnh saùng ñôn saéc. ': 090.777.54.69

Trang: 53

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. AÙnh saùng traéng

a. Ñònh nghóa aùnh saùng traéng: AÙnh saùng traéng laø taäp hôïp cuûa voâ soá aùnh saùng ñôn saéc

khaùc nhau coù maøu bieán thieân lieân tuïc töø ñoû ñeán tím. b. Thí nghieäm toång hôïp aùnh saùng traéng Moâ taû : * Nguoàn ñieåm S vaø thaáu kính hoäi tuï L taïo ra chuøm saùng traéng roäng, hoäi tuï, roïi leân laêng kính trong khoaûng töø A ñeán B. * Laêng kính laøm taùn saéc chuøm saùng traéng vaø cho daõi maøu lieân tuïc naèm ngay treân maët thaáu kính O. Moät maøn E ñaët naèm sau thaáu kính O seõ thu veät saùng traéng khi dôøi maøn ñeán vò trí thích hôïp. Keát luaän : Nhöõng tia saùng maøu trong aùnh saùn g traéng bò laêng kính taùch ra töø moät ñieåm B (hay A) khi gaëp laïi nhau chuùng taùi taïo bôùi aùnh saùng traéng taïi B’ (hay A’). Caâu 3 : * Trình baøy thí nghieäm Young veà giao thoa aùnh saùng. Giaûi thích keát quaû cuûa thí nghieäm ñoù vaø ruùt ra keát luaän tính chaá t cuûa aùnh saùng. * Theá naøo laø 2 nguoàn saùng keát hôïp. Nguoàn saùng ñieåm S vaø aûnh S’ cuûa noù qua göông phaúng coù theå laø 2 nguoàn keát hôïp ñöôïc khoâng? Taïi sao? 1. Thí nghieäm Young veà hieän töôïng giao thoa aùnh saùng. a. Thí nghieäm - AÙnh saùng töø ñeøn Ñ qua kính loïc saéc F (ví duï kính ñoû) chieáu vaøo khe heïp S treân maøn M. Khi ñoù S trôû thaønh khe saùng ñôn saéc vaø chuøm tia saùng ñôn saéc töø khe S tieáp tuïc chieáu saùng hai khe heïp S1, S2. Hai khe heïp S1, S2 raát gaàn nhau vaø cuøng song song vôùi khe S.

Maét ñaët sau S1, S2 sao cho coù theå Maét höùng ñöôïc ñoàng thôøi S S1 hai chuøm saùng loït qua 2 khe naøy vaøo Ñ S2 maét. Ñieàu tieát maét ñeå F M nhìn vaøo khe S ta thaáy vuøng saùng heïp trong ñoù xuaát hieän caùc vaïch saùng (vaïch ñoû) vaø vaïch toái xen keû nhau moät caùch ñeàu ñaën. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng giao thoa. b. Giaûi thích Hieän töôïng giao thoa chæ coù theå giaûi thích ñöôïc neáu thöøa nhaän aùnh saùng coù tính chaát soùng. AÙnh saùng töø ñeøn Ñ chieáu vaøo khe S S laøm khe S trôû thaønh moät nguoàn phaùt soùng aùnh saùng lan toaû veà phía hai khe S1, S2 vaø hai khe S1, S2 trôû thaønh hai nguoàn phaùt soùng aùnh saùng phía sau. Hai nguoàn naøy coù cuøng taàn soá coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi neân chuùng S’ laø hai nguoàn keát hôïp. Vì vaäy hai soùng aùnh saùng do S1, S2 phaùt ra khi gaëp nhau seõ giao thoa vôùi nhau; Vaïch saùng laø do 2 soùng cuøng pha gaëp nhau; Vaïch toái laø do 2 soùng ngöôïc pha gaëp nhau. Caùc vaïch saùng, vaïch toái goïi laø vaân giao thoa. c. Keát luaän: Hieän töôïng giao thoa aùnh saùng laø baèng chöùng thöïc nghieäm chöùng toû aùnh saùng coù tính chaát soùng. ': 090.777.54.69

Trang: 54

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Nguoàn keát hôïp * Hai nguoàn soùng keát hôïp laø hai nguoàn phaùt ra hai soùng coù cuøng taàn soá vaø coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi. Khi ñoù hai soùng goïi laø hai soùng keát hôïp. Thoâng thöôøng muoán coù hai soùng keát hôïp ngöôøi ta taùch chuøm saùng phaùt ra töø cuøng moät nguoàn thaønh hai chuøm roài cho chuùng giao thoa. * Nguoàn saùng ñieåm S vaø aûnh S’ cuûa noù qua göông phaúng coù theå coi laø hai nguoàn keát hôïp lyù do vì chuøm saùng phaùt ra töø nguoàn S ñeán maøn E vaø chuøm tia saùng phaûn xaï töø göông phaúng ñeán maøn E ñeàu naèm trong moät chuøm aùnh saùng do S phaùt ra. Do vaäy hai chuøm saùng (chuøm saùng töø S vaø chuøm saùng töø S’) coù cuøng taàn soá vaø coù ñoä leäch pha khoâng ñoåi. Caâu 4 : * Trình baøy phöông phaùp xaùc ñònh böôùc soùng aùnh saùng nhôø hieän töôïng giao thoa trong thí nghieäm Young. * Moái lieân heä giöõa maøu saéc vaù böôùc soùng aùnh saùng. 1. Phöông phaùp xaùc ñònh böôùc soùng aùnh saùng nhôø giao thoa a. Xaùc ñònh hieäu quang hình Ñaët : a = S1S2 x = OM D laø khoaûng caùch töø hai S1 nguoàn S1S2 ñeán maøn : a H1 Ta coù : H1M = d1cosa1 = IM - IH1 a I

a d1cosa1 = IM - sina 2 H2M Û

(1)

= d2cosa2 = IM + IH2

d2cosa2

=

IM

+

H2

M d1

S2

a1 a2

d2

O

D

a sina 2

(E)

(2) Do a1, a2 laø goùc raát nhoû neân : d1 cosa1 = d1 vaø d2 cosa2 = d2 (2) - (1) cho : d2 - d1 = asina do a raát nhoû neân :

x D

sina = tga =

b. Vò trí caùc vaân giao thoa * Vò trí vaân saùng d = kl

ax D ax d = D

Þ d 2 - d1 =

ñaët d = d2 - d1 goïi laø hieäu quang trình taïi M. Þ

M laø vaân saùng neáu :

Þ

ax lD = kl Þ x = k D a

k = 0 Þ x = 0 Þ M º 0 : laø vaân saùng trung taâm. k = 1, 2, … goïi laø vaân saùng baäc 1, 2, … * Vò trí vaân toái M laø vaân toái neáu :

': 090.777.54.69

x

l ax l Þ = (2k + 1) 2 D 2 lD x = (2k + 1) 2a

d = (2k + 1)

Trang: 55

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

c. Khoaûng caùch vaân li * Caùc vaân saùng vaø vaân toái xen keõ caùch ñeàu nhau khoaûng caùch giöõa hai vaân saùng (hay vaân toái) lieân tieáp laø :

i = xk+1 - xk = (k + 1)

lD lD lD - k Þ i = a a a

d. Ño böôùc soùng aùnh saùng Khoaûng caùch vaân : khoaûng caùch a giöõa hai nguoàn S1, S2; khoaûng caùch D töø hai nguoàn ñeán maøn coù theå ño moät caùch chính xaùc. Do ñoù töø i =

lD ta xaùc ñònh ñöôïc böôùc soùng l. Ñoù laø a

nguyeân taéc cuûa vieäc ño böôùc soùng l. Ñoù laø nguyeân taéc cuûa vieäc ño böôùc soùng aùnh saùng baèng phöông phaùp giao thoa. 2. Lieân heä giöõa maøu saéc vaø böôù c soùng aùnh saùng Pheùp xaùc ñònh böôùc soùng aùnh saùng theo keát quaû giao thoa cho thaáy: - Böôùc soùng aùnh saùng nhoû hôn böôùc soùng cô hoïc thoâng thöôøng. - Moãi aùnh saùng ñôn saéc coù moät böôùc soùng hoaøn toaøn xaùc ñònh. - Nhöõng maøu chính khoâng phaûi öùng vôùi moät böôùc soùng maø öùng vôùi nhöõng aùnh saùng coù böôùc soùng naèm trong moät khoaûng trò soá nhaát ñònh.

Caâu 5 : * Neáu chieáu saùng khe maùy quang phoå baèng moät trong nhöõng chuøm saùng sau ñaây thì seõ thu ñöôïc hình aûnh nhö theá naøo. - Chuøm saùng ñôn saéc. - Chuøm saùng traéng. - Chuøm saùng do ñeøn hôi hydro phaùt ra. Chieá u saùng khe S cuûa maùy quang phoå baèng caùc chuøm saùng - Neáu chieáu khe S baèng moät chuøm saùng ñôn saéc thì ta thu ñöôïc aûnh laø moät vaïch maøu. - Neáu chieáu khe S baèng moät chuøm aùnh saùng traéng thì ta thu ñöôïc aûnh laø moät quang phoå lieân tuïc goàm moät daõi maøy töø ñoû ñeán tím. - Neáu chieáu khe S baèng moät chuøm saùng do ñeøn hôi hydro phaùt ra thì ta thu ñöôïc aûnh laø moät quang phoå vaïch cuûa hydro. Trong vuøng aùnh saùng nhìn thaáy coù 4 vaïch laø: ñoû, lam, chaøm tím. Caâu 6 : 1. Trình baøy quang phoå lieân tuïc vaø quang phoå vaïch phaùt xaï veà caùc maët : ñònh nghóa, nguoàn goác phaùt sinh, ñaët ñieåm vaø öùng duïng. 2. Neâu nhöõng tieän lôïi cuûa pheùp phaân tích baèng quang phoå. 1. Quang phoå lieân tuïc a. Ñònh nghóa: Khi chieáu chuøm saùng traéng vaøo khe cuûa moät maùy quang phoå thì treân taám kính môø ta thu ñöôïc moät daûi saùng coù maøu bieán ñoåi lieân tuïc töø ñoû ñeán tím. Ñoù laø quang phoå lieân tuïc. b. Nguoàn phaùt sinh: Taá t caû caùc vaät raén, loûng hoaëc khí coù tyû khoái lôùn khi bò nung noùng ñeàu phaùt ra quang phoå lieân tuïc. c. Ñaëc ñieåm Quang phoå lieân tuïc khoâng phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn caáu taïo cuûa nguoàn saùng, maø chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä cuûa nguoàn saùng. Moät mieáng saét vaø moät mieáng söù, nung ñeán cuøng nhieät ñoä seõ cho hai quang phoå lieân tuïc gioáng nhau. Nhieät ñoä cuûa vaät nung caøng cao, chuùng caøng phaùt saùng maïnh ôû vuøng coù böôùc soùng ngaén. ': 090.777.54.69

Trang: 56

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Vì duï : ÔÛ 500oC vaät phaùt saùng cho quang phoå ôû vuøng ñoû (nhöng raát yeáu). Khi nhieät ñoä taêng leân quang phoå môû roäng sang caùc maøu da cam, vaøng, luïc… Khi vaät nung ñeán saùng traéng (chaúng haïn caùc daây toùc boùng ñeøn coù nhieät ñoä töø 2500K ñeán 3000K) thì noù cho moät quang phoå lieân tuïc coù ñuû maøu saéc töø ñoû ñeán tím. d. ÖÙng duïng: Vì quang phoå lieân tuïc chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä cuûa nguoàn saùng, neân caên cöù vaøo quang phoå lieân tuïc ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc nhieät ñoä cuûa vaät phaùt saùng, ñaëc bieät laø caùc vaät ôû xa nhö maët trôøi, caùc ngoâi sao… Chaúng haïn pheùp ño theo quang phoå lieân tuïc cho bieát beà maët Maët trôøi coù nhieät ñoä khoaûng 6000K. 2. Quang phoå vaïch phaùt xaï a. Ñònh nghóa: Quang phoå vaïch phaùt xaï laø quang phoå coù daïng nhöõng maøu rieâng bieät naèm treân moät neàn toái. b. Nguoàn phaùt sinh: Caùc khí bay hôi ôû aùp suaát thaáp khi bò kích thích phaùt saùng seõ cho ra quang phoå vaïch phaùt xaï. Coù theå kích thích cho moät chaát khí bay hôi phaùt saùng baèng caùch ñoát noùng hoaëc baèng caùch phoùng moät tia löûa ñieän qua ñaùm khí hay hôi ñoù. c. Ñaëc ñieåm: Quang phoå vaïch phaù t xaï cuûa caùc nguyeân toá khaùc nhau thì raát khaùc nhau veà soá löôïn g vaïch, vò trí caùc vaïch, maøu saéc caùc vaïch vaø ñoä saùng tyû ñoái cuûa caùc vaïch ñoù. Ví duï : Quang phoå vaïch cuûa hôi natri coù hai vaïch vaøng raát saùng naèm saùt caïnh nhau (vaïch keùp). Quang phoå cuûa hidro coù boán vaïch ñaëc tröng laø vaïch ñoû Ha; vaïch lam Hb; vaïch chaøm Hg vaø vaïch tímHd. d. ÖÙng duïng: Quang phoå vaïch phaùt xaï ñöôïc öùng duïng ñeå nhaän bieát söï coù maët cuûa caùc nguyeân toá hoaù hoï c vaø noàng ñoä, tyû leä cuûa caùc nguyeân toá ñoù trong moät hôïp chaát, moät maãu ñem phaân tích naøo ñoù. 3. Pheùp phaân tích quang phoå vaø tieän lôïi cuûa pheùp phaân tích quang phoå - Pheùp phaân tích quang phoå laø pheùp xaùc ñònh thaønh phaàn hôïp thaønh caùc chaát döïa vaøo quang phoå cuûa chuùng. Trong pheùp phaân tích ñònh tính, ngöôøi ta chæ caàn nhaän bieát söï coù maët cuûa caùc thaønh phaàn khaùc nhau trong maãu ñem phaân tích. Pheùp phaân tích quang phoå ñònh tính tieän lôïi ôû choã: ñôn giaûn vaø cho keát quaû nhanh hôn pheùp phaân tích hoaù hoïc. - Trong pheùp phaân tích ñònh löôïng, ngöôøi ta chæ caàn xaùc ñònh caû noàng ñoä cuûa caùc thaønh phaàn trong maãu. Pheùp phaân tích quang phoå ñònh löôïng coù öu ñieåm: raát nhaïy, coù khaû naêng phaùt hieän ñöôïc moät noàng ñoä raát nhoû cuûa chaát naøo ñoù trong maãu. - Öu ñieåm tuyeät ñoái cuûa pheùp phaân tích quang phoå laø: xaùc ñònh ñöôïc thaønh phaàn caáu taïo vaø nhieät ñoä cuûa caùc vaät ôû xa nhö Maët trôøi vaø caùc sao. Caâu 7 : 1. Caùch taïo vaø ñieàu kieän thu ñöôïc quang phoå vaïch haáp thuï cuûa moät chaát. 2. Hieän töôïng ñaûo saéc cuûa vaïch quang phoå. 3. Nhöõng tieän lôïi cuûa pheùp phaân tích baèng quang phoå. Coù theå duøng quang phoå vaïch haáp thuï cuûa moät chaát thay cho quang phoå vaïch phaùt xaï cuûa chaát ñoù trong pheùp phaân tích ñöôïc khoâng? Taïi sao?

1. Quang phoå vaïch haáp thuï a. Ñònh nghóa: Quang phoå coù daïng nhöõng vaïch toái naèm treân neàn moät quang phoå lieân tuïc goïi laø quang phoå vaïch haáp thuï.

': 090.777.54.69

Trang: 57

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b. Caùch taïo quang phoå vaïch haáp thuï

Vaïch ñen Ñen hôi natri noùng saùng

(E) Maùy Quang phoå

(E)

Vaïch ñen

Chieáu aùnh saùng traéng töø moät ngoïn ñeøn daây toùc vaøo khe cuûa moät maùy quang phoå thì treân taám kính cuûa buoàng aûnh ta thu ñöôïc moät quang phoå lieân tuïc. Neáu treân ñöôøng ñi cuûa chuøm saùng ta ñaët moät ngoïn ñeøn coù hôi natri nung noùng thì trong quang phoå lieân tuïc noùi treân xuaát hieän moät vaïch toái (thöïc ra laø hai vaïch toái naèm saùt nhau) ôû ñuùng vò trí cuûa vaïch vaøng trong quang phoå phaùt xaï cuûanatri. Ñoù laø quang phoå haáp thuï natri. Neáu thay hôi natri baèng hôi kali thì treân quang phoå lieân tuïc xuaát hieän caùc vaïch toái ôû ñuùng choã caùc vaïch maøu cuûa quang phoå phaùt xaï kali. c. Ñieàu kieän ñeå thu ñöôïc quang phoå vaïch haáp thuï: Nhieät ñoä cuûa ñaùm khí hay hôi haáp thuï phaûi thaáp hôn nhieät ñoä cuûa nguoàn phaùt saùng ra quang phoå lieân tuïc. 2. Hieän töôïng ñaûo saéc caùc vaïch quang phoå Giaû söû ñaùm hôi haáp thuï ôû trong thí nghieäm treân ñöôïc nung noùng ñeán nhieät ñoä chuùng coù theå phaùt saùng, nhöng vaãn thaáp hôn nhieät ñoä cuûa nguoàn saùng traéng thì treân kính aûnh cuûa maùy quang phoå ta vaãn luoân thu ñöôïc quang phoå haáp thuï cuûa ñaùm hôi ñoù. Baây giôø, taét nguoàn saùng traéng ñi, ta thaáy neàn quang phoå lieân tuïc bieán maát, ñoàng thôøi caùc vaïch toái cuûa quang phoå haáp thuï bieán thaønh caùc vaïch maøu cuûa quang phoå vaïch phaùt xaï cuûa chính ñaùm hôi ñoù. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng ñaûo saéc cuûa vaïch quang phoå. Vaäy : ÔÛ moät nhieät ñoä nhaát ñònh, moät ñaùm hôi coù khaû naêng phaùt ra nhöõng aùnh saùng ñôn saéc naøo thì noù cuõng coù khaû naêng haáp thuï nhöõng aùnh saùng ñôn saéc ñoù. 3. Pheùp phaân tích quang phoå vaø tieän lôïi cuûa pheùp phaân tích quang phoå (Xem phaàn 3)

Caâu 8 : 1. Trình baøy thí nghieäm phaùt hieän tia hoàng ngoaïi vaø tia töû ngoaïi. 2. Neâu caùc tính chaát vaø öùng duïng cuûa tia hoàng ngoaïi vaø tia töû ngoaïi. 3. Hai loaïi tia treân coù khaû naêng gaây ñöôïc hieän töôïng quang ñieän trong caùc tröôø ng hôïp sau khoâng? Taïi sao? - Moät baùn daãn coù giôùi haïn quang ñieän laø 0,84mm - Hai kim loaïi coù giôùi haïn quang ñieän laàn löôït laø 0,5mm vaø 0,36mm

': 090.777.54.69

Trang: 58

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

1. Thí nghieäm phaùt hieän caùc tia hoàng ngoaïi vaø tia töû ngoaïi

L J

S

L1

L2

P

F

- Chieáu aùnh saùng maët trôøi (hoaëc aùnh saùng töø ñeøn daây toùc coù coâng suaát lôùn) vaøo khe S cuûa maùy quang phoå. Treân maøn F cuûa buoàng aûnh ta thu moät quang phoå lieân tuïc. - Di chuyeån moái haøn cuûa pin nhieät ñieän vaøo vuøng quang phoå lieân tuïc thì ñieän keá G cho thaáy trong maïch coù doøng ñieän, chöùng toû aùnh saùng ñôn saéc coù taùc duïng nhieät. - Tieáp tuïc di chuyeån moái haøn ra ngoaøi vuøng ñoû hoaëc ngoaøi vuøng tím cuûa quang phoå, ñieän keá G cho thaáy trong maïch vaãn coù doøng ñieän. Ñieàu naøy chöùng toû phía ngoaøi vuøng ñoû vaø vuøng tím vaãn coù nhöõng böùc xaï naøo ñoù khoâng nhìn thaáy ñöôïc goïi laø tia hoàng ngoaïi vaø tia töû ngoaïi. 2. Tia hoàng ngoaïi a. Ñònh nghóa: Tia hoàng ngoaïi laø nhöõng böùc xaï khoâng nhìn thaáy ñöôïc, coù böôùc soùng lôùn hôn cuøa aùnh saùng ñoû (l > 0,75mm). b. Nguoàn phaùt sinh: Caùc vaät bò nung noùng ñeàu phaùt ra tia hoàng ngoaïi. Vaät ôû nhieät ñoä thaáp chæ phaùt ñöôïc caùc tia hoàng ngoaïi. Vaät ôû nhieät ñoä 500oC baét ñaàu phaùt ra aùnh saùng maøu ñoû toái, nhöng maïnh nhaát vaãn laø caùc tia hoàng ngoaïi. Trong aùnh saùng maët trôøi, coù khoaûng 50% naêng löôïng thuoäc veà caùc tia hoàng ngoaïi. c. Tính chaát, taùc duïng cuûa tia hoàng ngoaïi * Coù baûn chaát laø soùng ñieän töø. * Taùc duïng noåi baät nhaát cuûa tia hoàng ngoaïi laø taùc duïng nhieät. * Taùc duïng leân moät loaïi kính aûnh ñaëc bieät, goïi laø kính aûnh hoàng ngoaïi. d. ÖÙng duïng: Chuû yeáu ñeå saáy khoâ vaø söôûi aám (trong coâng nghieäp, trong y hoïc…). 3. Tia töû ngoaïi a. Ñònh nghóa: Tia töû ngoaïi laø nhöõng böùc xaï khoâng nhìn thaáy ñöôïc, coù böôùc soùng ngaén hôn böôùc soùng cuûa aùnh saùng tím (l < 0,40mm). b. Nguoàn phaùt sinh: Nhöõng vaät bò nung noùng treân 3000oC phaùt ra moät löôïng ñaùng keå tia töû ngoaïi. Trong böùc xaï Maët trôøi coù khoaûng 9% naêng löôïng thuoäc vuøng töû ngoaïi. Caùc hoà quang ñieän hoaëc ñeøn thuyû ngaân cuõng laø nhöõng nguoàn phaùt ra tia töû ngoaïi. c. Tính chaát, taùc duïng cuûa tia töû ngoaïi - Coù baûn chaát laø soùng ñieän töø. - Taùc duïng raát maïnh leân kính aûnh. - Coù theå laøm cho moät soá chaát phaùt quang. - Coù taùc duïng ion hoaù chaát khí. - Coù khaû naêng gaây ra moät soá phaûn öùng quang hoaù, phaûn öùng quang hôïp. - Coù taùc duïng gaây hieäu öùng quang ñieän. - Coù moät soá taùc duïng sinh hoïc. - Bò thuyû tinh, nöôùc… haáp thuï maïnh. (Thaïch anh thì gaàn nhö trong suoát vôùi caùc tia töû ngoaïi coù böôùc soùng töø 0,18mm ñeán 0,4mm). ': 090.777.54.69

Trang: 59

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

maùy.

GV: Buøi Gia Noäi

d. ÖÙng duïng: - Khaû naêng gaây phaùt quang ñöôïc öùng duïng ñeå tìm veát nöùt, veát xöôùc trong kyõ thuaät cheá taïo - Taùc duïng sinh hoïc ñöôïc öùng duïng ñeå chöõa beänh coøi xöông, dieät vi khuaån…

4. Taùc duïng quang ñieän cuûa tia hoàng ngoaïi, tia töû ngoaïi Ñeå gaây ra hieän töôïng quang ñieän, böôùc soùng l cuûa aùnh saùng kích thích phaûi nhoû hôn giôùi haïn quang ñieän (l £ lo). Caên cöù vaøo ñieàu kieän treân ta thaáy : - Caùc tia hoàng ngoaïi coù böôùc soùng töø 0,75mm ñeán 0,84mm vaø taát caû caùc tia töû ngoaïi ñeàu gaây ñöôïc hieäu öùng quang ñieän cho chaát baùn daãn coù lo = 0,84mm. - Moïi tia töû ngoaïi ñeàu gaây ñöôïc hieäu öùng quang ñieän cho kim loaïi l = 0,5mm. Moïi tia hoàng ngoaïi ñeàu khoâng gaây ñöôïc hieäu öùng quang ñieän cho kim loaïi naøy. - Chæ coù nhöõng tia töû ngoaïi coù l £ 0,36mm môùi gaây ñöôïc hieäu öùng quang ñieän cho kim loaïi coù lo = 0,36mm. Caâu 9 : 1. Trình baøy nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa oáng Rônghen. 2. Neâu baûn chaát, caùc tính chaát vaø öùng duïng cuûa tia Rônghen. 3. Bieát raèng coâng thoaùt electron Ao cuûa caùc kim loaïi ñeàu nhoû hôn 10eV. Hoûi caùc tia Rônghen coù gaây ñöôïc hieäu öùng quang ñieän khoâng? Vì sao? 4. Coâng thöùc giaûi baøi toù an tia ronghen. 1. OÁng Rônghen a. Caáu taïo OÁng Rônghen ñôn giaûn laø moät oáng tia aâm cöïc, trong Ñoái aâm cöïc ñoù coù laép theâm moät ñieän cöïc laøm baèng kim loaïi coù nguyeân Doøng + electron töû löôïng lôùn vaø khoù noùng chaûy (platin, vonfram…) ñeå chaén doøng tia aâm cöïc. Ñieän cöïc laép theâm naøy goïi laø ñoái aâm cöïc. Ñoái aâm cöïc thöôøng ñöôïc noái vôùi anoât. Trong oáng coù aùp suaát keùm (côõ 10-3 mmHg). Catoât Anoát b. Hoaït ñoäng Noái anot vaø catot vaøo hieäu ñieän theá moät chieàu Tia Rônghen khoaûng vaøi vaïn voân. Do trong oáng coù saün moät ít ion döông neân döôùi hieäu ñieän theá cao noùi treân, caùc ion ñoù ñöôïc taêng toác maïnh, bay tôùi ñaäp vaøo catot laøm töø ñoù baät ra caùc electron. Doøng caùc electron naøy ñöôïc taêng toác maïnh trong ñieän tröôøng bay tôùi vaø ñaäp vaøo ñoái aâm cöïc, laøm phaùt ra moät böùc xaï khoâng nhìn thaáy goïi laø tia Rônghen. 2. Baûn chaát, tính chaát vaø öùng duïng cuûa tia Rônghen a. Baûn chaát tia Rônghen - Khoâng mang ñieän vì khoâng bò leäch trong ñieän tröôøng hoaëc töø tröôøng.

- Thöïc chaát, tia Rônghen laø loaïi soùng ñieän töø coù böôùc soùng ngaén hôn böôùc soùng cuûa tia töû ngoaïi. Cuï theå, böôùc soùng cuûa tia Rônghen töø 10-12 m (tia Rônghen cöùng) ñeán 10-8m (tia Rônghen meàm). b. Cô cheá phaùt ra tia Rônghen

': 090.777.54.69

Trang: 60

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caùc electron trong tia aâm cöïc ñöôïc taêng toác trong ñieän tröôøng maïnh, neân thu ñöôïc moät ñoäng naêng raát lôùn. Khi ñaäp vaøo ñoái aâm cöïc, chuùng gaëp caùc nguyeân töû cuûa ñoái aâm cöïc, xuyeân saâu vaøo nhöõng lôùp beân torng cuûa voû nguyeân töû, töông taùc vôùi caùc haït nhaân nguyeân töû vaø caùc electron cuûa caùc lôùp naøy, laøm phaùt ra soùng ñieän töø coù böôùc soùng raát ngaén, goïi laø böùc xaï haõm. Ñoù chính laø tia Rônghen. c. Tính chaát vaø öùng duïng cuûa tia Rônghen * Coù khaû naêng ñaâm xuyeân maïnh: · Tia Rônghen ñi xuyeân qua bìa, giaáy, goã… deã daøng, nhöng khoù ñi qua kim loaïi hôn. Kim loaïi coù khoái löôïng rieâng caøng lôùn thì khaû naêng caûn tia Rônghen caøng maïnh. · Nhôø khaû naêng ñaâm xuyeân maïnh, tia Rônghen ñöôïc duøng trong y hoïc ñeå chieáu ñieän, chuïp ñieän; trong coâng nghieäp ñeå doø caùc loã hoång khuyeát taät trong caùc saûn phaåm ñuùc. * Coù taùc duïng raát maïnh leân kính aûnh neân noù ñöôïc duøng ñeå chuïp ñieän. * Laøm phaùt quang moät soá chaát neân ñöôïc öùng duïng ñeå quan saùt maøn hình trong vieäc chieáu ñieän. * Coù khaû naêng ion hoaù caùc chaát khí. Tính chaát naøy ñöôïc öùng duïng ñeå laøm caùc maùy ño lieàu löôïng tia Rônghen. * Coù taùc duïng sinh lyù: huyû hoaïi teá baøo, dieät vi khuaån. Vì vaäy, tia Rônghen ñöôïc öùng duïng ñeå chöõa beänh ung thö. 3. Taùc duïng quang ñieän cuûa Rônghen Phoâtoân tia Rônghen coù naêng löôïng cöïc tieåu: emin

=

hc 6,6.10 -34.3.108 » 19,8.10-8J = -8 l max 10

» 124eV

Naêng löôïng naøy quaù lôùn so vôùi naêng löôïng caàn thieát A ñeå böùt electron ra khoûi kim loaïi (coâng thoaùt A). Vì vaäy moïi tia Rônghen ñeàu deã daøng gaây hieäu öùng quang ñieän cho caùc kim loaïi. 4. Coâng thöùc giaûi baøi toùan tia ronghen.

*. Böôùc soùng nhoû nhaát, taàn soá lôùn nhaát cuûa tia Rôn ghen phaùt ra töø oáng Rôn ghen: h.fMax 

hc 1  m e v2e e.U AK ; v e laø vaän toác electron khi ñaäp vaøo catoát Min 2

*. Coâng cuûa löïc ñieän tröôøng:

1 m e ve2 e.U AK 2

*. Böôùc soùng cöïc tieåu tia Rônghen: X min 

h.c e.U AK

*. e.U AK = ε + Q = h.fX + Q ; Naêng löôïng electron khi va ñaäp vaøo ñoái Catoát moät phaàn bieán ñoåi thaønh naêng löôïng tia Ron-ghen moät phaàn thaønh noäi naêng Q laøm noùng catot *. Ñoä taêng nhieät ñoä Dt0 cuûa ñoái catot: Q = m.C.Dt0 trong ñoù m(kg) laø khoái löôïng catot, C nhieät dung rieâng cuûa chaát laøm catot . *. Cöôøng ñoä doøng ñieän qua oáng Rônghen: I = n.e = trong thôøi gian t(s). ': 090.777.54.69

Trang: 61

N .e ; N laø soá e ñaäp vaøo catot t

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 10 : 1. Theá naøo laø hieän töôïng quang ñieän. Moâ taû thí nghieäm Hecxô vaø caùc keát quaû chính. 2. Moâ taû thí nghieäm quang ñieän vôùi teá baøo quang ñieän vaø caùc keát quaû chính. 3. Trong thí nghieäm ôû caâu 2, neáu thay aùnh saùng ñang thí nghieäm baèng aùnh saùng coù böôùc soùng nhoû hôn thì hieäu ñieän theá haõm Uh taêng hay giaûm. Giaûi thích. 1. Hieän töôïng quang ñieä n a. Ñònh nghóa Khi chieáu moät chuøm aùnh saùng thích hôïp (coù böôùc soùng ngaén) vaøo maët kim loaïi thì noù laøm cho electron ôû maët kim loaïi ñoù bò baät ra. Ñoù laø hieän töôïng quang ñieän. Caùc electron baät ra goïi laø caùc electron quang ñieän. b. Thí nghieäm Hecxô (Hertz) Chieáu aùnh saùng do moät hoà quang ñieän phaùt ra vaøo moät taám keõm (hoaëc ñoàng nhoâm) ñang tích ñieän aâm gaén treân moät ñieän nghieäm. Henxô nhaän thaáy hai laù cuûa ñieän nghieäm cuïp laïi. Chöùng toû taám keõm (hoaëc ñoàng, nhoâm…) ñaõ maát ñieän tích aâm. Chaén tia töû ngoaïi töø hoà quang ñieän ñeán taám keõm baèng moät baûn thuyû tinh hoaëc ban ñaàu taám keõm tích ñieän döông, thì hieän töôïng treân khoâng xaûy ra. Ví duï : Khi chieáu moät chuøm aùnh saùng thích hôïp (coù böôùc soùng ngaén) vaøo maët moät taám kim loaïi thì caùc electron treân maët kim loaïi ñoù bò baät ra. Neáu taám Zn tích ñieän döông thì thí nghieäm cho thaáy hai laù ñieän nghieäm khoâng bò cuïp laïi, nhöng hieän töôïng quang ñieän vaãn xaûy ra. Ñoù laø do döôùi taùc duïng cuûa tia töû ngoaïi, caùc electron vaãn bò baät ra, nhöng laäp töùc chuùng bò huùt trôû laïi neân ñieän tích treân taám Zn khoâng thay ñoåi. 2. Thí nghieäm vôùi teá baøo quang ñieän a. Moâ taû thí nghieäm A Teá baøo quang ñieän laø moät bình chaân khoâng nhoû, trong ñoù coù C ñieän cöïc: anoât A vaø catoât C. Anoât laø moät voøng daây kim loaïi. Catoât coù daïng moät choõm caàu laøm baèng kim loaïi (maø ta caàn nghieân cöùu) phuû ôû F G thaønh trong cuûa bình, coù chöøa moät loã nhoû cho aùnh saùng loït qua. V - AÙnh saùng töø hoà quang ñöôïc chieáu qua kinh loïc F ñeå loïc laáy P moät phaàn ñôn saéc nhaát ñònh chieáu vaøo catoât C. - Hieäu ñieän theá UAC giöõa A vaø C ñöôïc thieát laäp nhôø boä nguoàn E vaø ñöôïc ño baèng voân keá V. Ñoä lôùn cuûa UAC thay ñoåi ñöôïc nhôø thay ñoåi cuûa choát caém P; G laø moät miliampe keá nhaïy duøng ñeå ño cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua teá baøo quang ñieän. b. Thí nghieäm vaø caùc keát quaû chính cuûa thí nghieäm * Doøng quang ñieän : Khi chieáu vaøo catot aùnh saùng coù böôùc soùng ngaén, thì trong maïch ñieän xuaát hieän moät doøng ñieän goïi laø doøng quang ñieän. Doøng quang ñieän coù chieàu töø A sang C noù laø doøng caùc electron quang ñieän bay töø C sang A döôùi taùc duïng Uh cuûa ñieän tröôøng giöõa A vaø C.

': 090.777.54.69

Trang: 62

I Ibh

Uo

UAC

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

* Veà böôùc soùng aùnh saùng : Ñoái vôùi moãi kim loaïi duøng laøm catot, aùnh saùng kích thích phaûi coù böôùc soùng nhoû hôn moät giôùi haïn lo naøo ñoù thì môùi gaây ra hieän töôïng quang ñieän. (Neáu aùnh saùng kích thích coù böôùc soùng lôùn hôn thì duø chuøm saùng raát maïnh cuïng khoâng gaây ra hieän töôïng quang ñieän). * Ñöôøng ñaëc tröng voân – ampe : Keát quaû thí nghieäm cho thaáy cöôøng ñoä doøng quang ñieän I phuï thuoäc vaøo hieäu ñieän theá UAC giöõa A vaø C theo ñöôøng bieåu dieãn treân hình veõ. Ñöôøng naøy goïi laø ñöôøng ñaëc tröng Voân – ampe cuûa teá baøo quang ñieän. Ta thaáy ñöôøng ñaëc tröng voân – ampe coù ñaëc ñieåm : - Luùc UAC > 0 : baét ñaàu taêng AC tôùi moät giaù trò naøo ñoù thì I ñaït tôùi giaù trò baõo hoaø Ibh, sau ñoù tieáp tuïc taêng UAC thì I khoâng taêng nöõa. - Luùc UAC < 0 : doøng quang ñieän I khoâng trieät tieâu ngay. Phaûi ñaët giöõa A vaø C moät hieäu ñieän theá aâm Uh naøo ñoù thì I môùi trieät tieâu hoaøn toaøn Uh ñöôïc goïi laø hieäu ñieän theá haõm. * Veà ñoä lôùn cuûa Ibh : Cöôøng ñoä doøng ñieän quang ñieän baõo hoaø tyû leä thuaän vôùi cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích. * Veà ñoä lôùn Uh : Thí nghieäm cho thaáy giaù trò cuûa hieäu ñieän theá haõm Uh öùng vôùi moãi kim loaïi duøng laøm catot hoaøn toaøn khoâng phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích maø chæ phuï thuoäc vaøo böôùc soùng cuûa chuøm saùng kích thích ñoù. Caâu 11 : 1. Doøng quang ñieän laø gì? Neâu ñaëc ñieåm cuûa ñöôøng ñaëc tröng Voân – ampe cuûa teá baøo quang ñieän. Veõ sô ñoà thí nghieäm ñeå thu ñöôïc ñöôøng ñaëc tröng ñoù. 2. Phaùt bieåu caùc ñònh luaät quang ñieän. 3. Taïi sao khoâng giaûi thích ñöôïc caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát soùng aùnh saùng. 1. Doøng quang ñieän Laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc electron baät ra khoûi catot kim loaïi khi catot ñöôïc chieáu baèng aùnh saùng thích hôïp. Ñaëc ñieåm cuûa ñöôøng ñaëc tröng Voân – ampe cuûa teá baøo quang ñieän Doøng quang ñieän I phuï thuoäc vaøo hieäu ñieän I theá U giöõa A vaø C cuûa teá baøo quang ñieän theo 2 ñöôøng cong nhö hình veõ. Ibh - Vôùi U > 0 : Luùc ñaàu I taêng theo U, nhöng 1 Ibh khi U taêng ñeán moät trò soá naøo ñoù (U = Uo) vaø neáu giöõ cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích khoâng ñoåi thì I khoâng taêng nöõa, luùc ñoù doøng quang ñieän baõo hoaø (I = Ibh). O Uo Uh UAC - Vôùi U < 0 : Ñieän tröôøng giöõa A vaø C laø tröôøng caûn electron, nhöng doøng quang ñieän khoâng trieät tieâu khoâng trieät tieâu ngay maø giaûm daàn khi hieäu ñieän theá tröôøng caûn taêng daàn. Khi hieäu ñieän theá naøy ñaït ñeán trò soá Uh (hieäu ñieän theá haõm) thì doøng ñieän trieät tieâu. 2. Phaùt bieåu caùc ñònh luaät quang ñieän

a. Ñònh luaät quang ñieän thöù nhaát: Ñoái vôùi moãi kim loaïi duøng laøm catot coù moät böôùc

soùng giôùi haïn lo nhaát ñònh goïi laø giôùi haïn quang ñieän. Hieän töôïn g quang ñieän chæ xaûy ra khi böôùc soùng l cuûa aùnh saùng kích thích nhoû hôn giôùi haïn quang ñieän (l £ lo).

': 090.777.54.69

Trang: 63

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b. Ñònh luaät quang ñieän thöù hai: Vôùi aùnh saùng kích thích coù böôùc soùng thoaû maõn ñònh

luaät quang ñieän thöù nhaát thì cöôøng ñoä doøn g quang ñieän baõo hoaø tyû leä thuaän vôùi cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích. c. Ñònh luaät quang ñieän thöù ba Ñoäng naêng ban ñaàu cöïc ñaïi cuûa caùc electron quang ñieän khoâng phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích maø chæ phuï thuoäc vaøo böôùc soùng cuûa aùnh saùng kích thích vaø baûn chaát kim loaïi duøng laøm catot. 3. Taïi sao khoâng giaûi thích ñöôïc caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát soùng aùnh saùng Theo thuyeát soùng aùnh saùng thì khi chieáu aùnh saùng vaøo maët catot, ñieän tröôøng bieán thieân trong soùng aùnh saùng seõ laøm cho caùc electron trong kim loaïi dao ñoäng. Cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích caøng maïnh, ñieän tröôøng caøng lôùn laøm cho electron dao ñoäng caøng maïnh ñeán möùc coù theå baät ra khoûi kim loaïi vaø coù theå coù moät ñoäng naêng ban ñaàu naøo ñoù. Nhö vaäy, theo thuyeát soùng aùnh saùng thì : - Hieän töôïng quang ñieän coù theå xaûy ra vôùi baát cöù aùnh saùng coù böôùc soùng naøo, mieãn laø coù cöôøng ñoä ñuû maïnh. Ñieàu naøy traùi vôùi ñònh luaät thöù nhaát veà giôùi haïn quang ñieän. - Ñoäng naêng ban ñaàu cöïc ñaïi cuûa electron quang ñieän phaûi phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä cuûa chuøm saùng kích thích. Ñieàu naøy traùi vôùi quang ñieän thöù ba. Maët khaùc, theo thuyeát soùng aùnh saùng, cöôøng ñoä chuøm saùng phaûi ñuû lôùn hieän töôïng quang ñieän môùi xaûy ra. Theá nhöng treân thöïc teá, cöôøng ñoä chuøm saùng kích thích duø nhoû, hieän töôïng quang ñieän vaãn xaûy ra, mieãn laø chuøm saùng kích thích coù böôùc soùng l £ lo. Vaäy thuyeát soùng aùnh saùng baát löïc trong vieäc giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän. Caâu 12 : 1. Trình baøy noäi dung thuyeát löôï ng töï aùnh saùng. 2. Vaän duïng thuyeát löôïng töû aùnh saùng ñeå giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän. 1. Thuyeát löôïng töû aùnh saùng - Nhöõng nguyeân töû hay phaân töû vaät chaát khoâng haáp thuï hay böùc xaï aùnh saùng moät caùch lieân tuïc, maø thaønh töøng phaàn rieâng bieät, ñöùt quaõng. Moãi phaàn ñoù mang moät naêng löôïng hoaøn toaøn xaùc ñònh, coù ñoä lôùn laø e = hf, trong ñoù f laø taàn soá aùnh saùng, coøn h laø moät haèng soá goïi laø haèng soá Plaêng (Planck). h = 6,625.10-34J.s Moãi phaàn ñoù goïi laø moät löôïng töû naêng löôïng. - Chuøm aùnh saùng ñöôïc coi nhö moät chuøm haït, moãi haït goïi laø moät phoâtoân, mang moät löôïng töû naêng löôïng. Caùc phoâtoân chuyeån ñoäng vôùi vaän toác aùnh saùng. Khi aùnh saùng truyeàn ñi, caùc phoâtoân khoâng bò thay ñoåi, khoâng phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch tôùi nguoàn saùng. - Vôùi aùnh saùng coù taàn soá ñaõ cho, cöôøng ñoä chuøm saùng tæ leä vôùi phoâ toân trong chuøm. 2. Giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát löôïng töû aùnh saùng. a. Giaûi thích ñònh luaät thöù nhaát: Ñeå xaûy ra hieän töôïng quang ñieän, phoâtoân cuûa aùnh saùng kích thích phaûi coù naêng löôïng lôùn hôn hoaëc baèng coâng thoaùt A (coâng ñeå böùt electron thoaùt khoûi maët kim loaïi). e = hf ³ A hay h

c ³ A Suy ra: l

l £

hc A

hay l £ lo vôùi lo =

hc A

b. Giaûi thích ñònh luaät thöù hai: Vôùi l £ lo neáu cöôøng ñoä chuøm saùng kích thích caøng lôùn thì trong moät ñôn vò thôøi gian : soá phoâtoân ñeán ñaäp vaøo maët catoât caøng nhieàu, soá electron quang ñieän bò baät ra caøng nhieàu. Do ñoù cöôøng ñoä doøng quang ñieän baõo hoaø caøng lôùn.

': 090.777.54.69

Trang: 64

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

c. Giaûi thích ñònh luaät thöù ba Moãi phoâtoân bò haáp thuï seõ truyeàn toaøn boä naêng löôïng cuûa noù cho moät electron. Ñoái vôùi caùc electron naèm ngay treân beà maët kim loaïi thì moät phaàn naêng löôïng naøy ñöôïc chuyeån thaønh coâng A (goïi laø coâng thoaùt) laøm taùch electorn ra khoûi kim loaïi, phaàn coøn laïi chuyeån thaønh ñoäng naêng ban ñaàu cuûa electron quang ñieän. So vôùi ñoäng naêng ban ñaàu maø caùc electron naèm ôû lôùp saâu thu ñöôïc khi baät ra khoûi kim loaïi thì ñoäng naêng ban ñaàu naøy laø cöïc ñaïi. Do vaäy, ta coù: hf = A +

1 m e vo2 max 2

Ñaây laø coâng thöùc Einstein veà hieän töôïng quang ñieän, noù cho thaáy: ñoäng naêng ban ñaâàu cöïc ñaïi cuûa electron quang ñieän chæ phuï thuoäc vaøo taàn soá f (hay böôùc soùng l) cuûa aùnh saùng kích thích vaø coâng thoaùt A (A phuï thuoäc vaøo baûn chaát kim loaïi). Caâu 13 : 1. Theá naøo laø hieäu öùng quang ñieän beân trong. So saùnh hieäu öùng quang ñieän beân trong vaø hieäu öùng quang ñieän beân ngoaøi. 2. Trình baøy nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa: a. Quang trôû. b. Pin quang ñieän. 1. Hieäu öùng quang ñieän beân trong a. Ñònh nghóa. Hieäu öùng quang ñieän beân trong laø hieän töôïng khi chaát baùn daãn ñöôïc chieáu baèng moät chuøm aùnh saùng thích hôïp thì caùc electron lieân keát bò böùt ra khoûi lieân keát giöõa caùc nuùt maïng baùn daãn, trôû thaønh caùc electron daãn, töï do di chuyeån trong khoái baùn daãn ñoù (electron töï do). Ngoaøi ra, moãi electron bò böùt ra laïi “giaûi phoùng” moät “loã troáng” mang ñieän döông. Caùc loã troáng naøy cuõng coù theå chuyeån ñoäng töï do töø nguyeân töû naøy sang nguyeân töû khaùc vaø cuõng tham gia vaøo quaù trình daãn ñieän, laøm chaát baùn daãn bò chieáu saùng seõ trôû thaønh daãn ñieän toát. b. So saùnh hieän töôïng quang ñieän beân trong vaø hieän töôïng quang ñieän beân ngoaøi. * Trong hieän töôïng quang ñieän, khi coù aùnh saùng thích hôïp chieáu vaøo kim loaïi thì electron seõ bò baät ra khoûi kim loaïi. Vì vaäy, hieän töôïng quang ñieän coøn goïi laø hieän töôïng quang ñieän ngoaøi. - Nhö vaäy hieäu öùng quang ñieän beân trong vaø hieäu öùng quang ñieän beân ngoaøi gioáng nhau ôû choã caùc phoâtoân aùnh saùng ñeàu laøm böùt caùc electron nhöng khaùc nhau ôû choã: hieäu öùng quang ñieän ngoaøi böùt caùc electron ra ngoaøi khoái chaát (kim loaïi), coøn hieäu öùng quang ñieän beân trong chæ böùt electron ra khoûi lieân keát ñeå trôû thaønh electron daãn ngaøy trong khoái chaát ñoù. - Ngoaøi ra, caû hai hieäu öùng coøn gioáng nhau ôû choã: aùnh saùng kích thích phaûi coù böôùc soùng thích hôïp, nghóa laø ñeàu coù böôùc soùng giôùi haïn lo nhöng laïi khaùc nhau laø: naêng löôïng caàn ñeå böùt electron ra khoûi lieân keát trong baùn daãn thöôøng laø khaù nhoû so vôùi coâng thoaùt electron ra khoûi kim loaïi (coâng A), neân giôùi haïn quang ñieän lo cuûa hieäu öùng quang ñieän beân trong coù theå naèm trong vuøng hoàng ngoaïi. 2. Quang trôû a. Khaùi nieäm quang trôû 3 4 - Hieän töôïng khoái baùn daãn trôû neân daãn ñieän toát hôn (töùc ñieän trôû 1 cuûa khoái baùn daãn giaûm ñi) khi bò chieáu saùng goïi hieän töôïng quang daãn. Noù ñöôïc öùng duïng ñeå taïo ra caùc ñieän trôû thay ñoåi ñöôïc trò soá nhôø bieán 2 thieân cöôøng ñoä chuøm saùng chieáu vaøo goïi laø caùc quang trôû. - Caáu taïo quang trôû ñôn giaûn, chæ goàm caùc lôùp baùn daãn moûng (1) mA (Cadimisunfua CdS chaúng haïn) phuû leân moät lôùp nhöïa caùch ñieän (2). Hai ñaàu lôùp baùn daãn ñöôïc gaén vôùi hai ñieän cöïc (3) vaø (4) baèng kim loaïi ñeå noái ra ngoaøi. ': 090.777.54.69

Trang: 65

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b. Hoaït ñoäng Noái moät nguoàn khoaûng vaøi voân vôùi quang trôû thoâng qua moät miliampe keá. Ta thaáy, khi ñaët quang trôû trong toái maïch khoâng coù doøng ñieän. Khi chieáu quang trôû baèng aùnh saùng coù böôùc soùng ngaén hôn giôùi haïn quang daãn cuûa quang ñieän thì trong maïch seõ xuaát hieän doøng ñieän. Ñieän trôû cuûa quang trôû giaûm ñi raát maïnh khi bò chieáu saùng bôûi aùnh saùng noùi treân. Quang trôû ñöôïc duøng thay theá cho teá baøo quang ñieän trong caùc maïch ñieàu khieån töï ñoäng. 3. Pin quang ñieän a. Ñònh nghóa: Pin quang ñieän laø moät nguoàn ñieän trong ñoù quang naêng ñöôïc bieán ñoåi tröïc tieáp thaønh ñieän naêng. Pin hoaït ñoäng döïa vaøo hieän töôïng quang ñieän beân trong xaûy ra trong moät chaát baùn daãn. b. Caáu taïo: Xeùt moät pin quang daãn ñôn giaûn: pin ñoàng oxit. Pin coù moät ñieän cöïc baèng ñoàng treân ñoù phuû moät lôùp ñoàng (I) oxit Cu2O. Ngöôøi ta phun moät lôùp kim loaïi raát moûng leân treân maët cuûa Cu2O G lôùp Cu2O ñeå laøm ñieän cöïc thöù hai. Noù moûng tôùi möùc cho aùnh saùng Cu truyeàn qua ñöôïc. ÔÛ choã tieáp xuùc giöõa Cu2O vaø Cu hình thaønh moät lôùp taùc duïng ñaëc bieät : noù chæ cho pheùp electron chaïy qua noù theo chieàu töø Cu2O sang Cu. c. Hoaït ñoäng Khi chieáu aùnh saùng coù böôùc soùng thích hôïp vaøo maët lôùp Cu2O thì aùnh saùng seõ giaûi phoùng caùc electron lieân keát trong Cu2O thaønh electron daãn. Moät phaàn caùc electron naøy khueách taùn sang cöïc Cu. Cöïc Cu thöøa electron neân nhieãm ñieän aâm, Cu2O nhieãm ñieän döông. Giöõa hai ñieän cöïc cuûa pin hình thaønh moät suaát ñieän ñoäng. Neáu noái hai cöïc vôùi nhau baèng moät daây daãn thoâng qua moät ñieän keá, ta seõ coù vôùi nhau baèng moät daây daãn thoâng qua moät ñieän keá, ta seõ thaáy coù doøng dieän chaïy trong maïch theo chieàu töø Cu2O sang Cu. Caùc pin maët trôøi duøng trong caùc maùy tính bæ tuùi, treân caùc veä tinh nhaân taïo… ñeàu duøng pin quang ñieän.

Caâu 14 : 1. Theá naøo laø söï phaùt quang. Phaân bieät huyønh quang vaø laân quang. Giaûi thích caùc ñaëc ñieåm cuûa söï phaùt quang baèng thuyeát löôï ng töû aùnh saùng. 2. Theá naøo laø hieän töôïng quang hoaù? Neâu moät soá phaûn öùng quang hoaù ñôn giaûn. Hieän töôïng quang hoaù coù theå hieän tính chaát haït cuûa aùnh saùng khoâng? Taïi sao? 1. Söï phaùt quang

a. Theá naøo laø söï phaùt quang: Söï phaù t quang laø hieän töôïng phaùt aùnh saùng laïnh cuûa moät soá vaät khi coù aùnh saùng thích hôïp chieáu vaøo. Ñaëc ñieåm noåi baät cuûa söï phaùt quang laø böôùc soùng l cuûa aùnh saùng phaùt quang daøi hôn böôùc soùng l cuûa aùnh saùng kích thích. Ví duï : Khi chieáu saùng tia töû ngoaïi vaøo dung dòch fluoârexeâin hoaëc vaøo boät keõm sunfua coù pha ñoàng thì chuùng ñeàu phaùt ra aùnh saùng maøu luïc. b. Phaân bieät huyønh quang vaø laân quang Ngöôøi ta phaân bieät hai loaïi phaùt quang: - Huyønh quang laø hieän töôïng maø aùnh saùng phaùt quang taét ngay khi ngöøng aùnh saùng kích thích. Noù thöôøng xaûy ra vôùi chaát loûng vaø chaát khí. - Laân quang laø hieän töôïng maø aùnh saùng phaùt quang coøn keùo daøi töø vaøi giaây, ñeán haøng giôø (tuyø theo chaát) sau khi taét aùnh saùng kích thích. Noù thöôøng xaûy ra vôùi caùc vaät raén. ': 090.777.54.69

Trang: 66

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

c. Giaûi thích ñaëc ñieåm cuûa söï phaùt quang baèng thuyeát löôïng töï aùnh saùng Khi phaân töû fluoârexeâin, haáp thuï moät phoâtoân tia töû ngoaïi coù naêng löôïng hf thì noù chuyeån sang traïng thaùi kích thích. Thôøi gian cuûa traïng thaùi kích thích raát ngaén vaø trong thôøi gian naøy noù va chaïm vôùi caùc phaân töû xung quanh, maát bôùt naêng löôïng nhaän ñöôïc. Vì theá, khi trôû veà traïng thaùi ban ñaàu, noù böùc xaï phoâtoân coù naêng löôïng hf’ nhoû hôn: hf’ < hf hay h

c hc < l' l

suy ra l’ > l

Nhö vaäy, phaùt quang laø hieän töôïng trong ñoù xaûy ra söï haáp thuï. 2. Hieän töôïng quang hoaù a. Theá naøo laø hieän töôïng quang hoaù Hieän töôïng quang hoaù laø hieän töôïng caùc phaûn öùng hoaù hoïc xaûy ra döôùi daïng taùc duïng cuûa aùnh saùng. Naêng löôïng caàn thieát ñeå phaûn öùng xaûy ra laø naêng löôïng cuûa phoâtoân coù taàn soá thích hôïp. b. Moät soá phaûn öùng quang hoaù ñôn giaûn Döôùi taùc duïng cuûa aùnh saùng coù theå xaûy ra: - Phaûn öùng phaân tích : AgBr + hf ® Ag + Br Ñaây laø cô sôû cuûa kyõ thuaät laøm aûnh coå ñieån. - Phaûn öùng toång hôïp: H2 + Cl2 + hf ® HCl - Phaûn öùng trong quaù trình quang hôïp : 2CO2 + hf ® 2CO + O2 c. Hieän töôïng quang hoaù theå hieän tính haï t nhaân cuûa aùnh saùng Neáu aùnh saùng bieåu hieän tính soùng thì naêng löôïng coù nhöôøng cho phaân töû phuï thuoäc beâin ñoä soùng, töùc cöôøng ñoä chuøm saùng, chöù khoâng phuï thuoäc böôùc soùng. Thöïc teá, khoâng phaûi noù ñuû lôùn môùi khieán phaûn öùng quang hoaù xaûy ra. Vì vaäy, hieän töôïng quang hoaù chính laø moät tröôøng hôïp, trong ñoù tính haït cuûa aùnh saùng ñöôïc theå hieän roõ.

VAÄT LYÙ HAÏT NHAÂN Caâu 15 : Haõy trình baøy maãu nguyeân töû Bo vaø aùp duïng noù ñeå giaûi thích quang phoå vaïch cuûa nguyeân töû hidro. 1. Maãu nguyeân töû Bohr

a. Tieân ñeà traïng thaùi döøng: Nguyeân töû chæ toàn taïi trong nhöõng traïng thaùi coù naêng löôïng

xaùc ñònh goïi laø traïng thaùi döøng. Trong caùc traïng thaùi döøng, nguyeân töû khoâng böùc xaï hoaëc haáp thuï.Naêng löôïng nguyeân töû ôû traïng thaùi döøng bao goàm ñoäng naêng cuûa caùc electron vaø theá naêng cuûa chuùng ñoái vôùi haït nhaân . b. Tieân ñeà veà söï böùc xaï vaø haáp thuï naêng löôïng cuûa nguyeân töû Traïng thaùi döøng coù naêng löôïng caøng thaáp thì caøng beàn vöõng. Traïng thaùi döøng coù naêng löôïng caøng cao thì caøng keùm beàn vöõng. Do ñoù, nguyeân töû bao giôø cuõng coù xu höôùng chuyeån töø traïng thaùi döøng coù möùc naêng Em löôïng cao sang traïng thaùi döøng coù möùc naêng löôïng thaáp hôn. Khi nguyeân töû chuyeån töø traïng thaùi döøng coù naêng löôïng Em hf sang traïng thaùi döøng coù naêng löôïng En (Em > En) thì nguyeân töû phaùt ra 1 phoâtoân coù: e = hf = Em - En En Vôùi f laø taàn soá cuûa soùng aùnh saùng öùng vôùi phoâtoân ñoù. Ngöôïc laïi, neáu nguyeân töû ñang ôû traïng thaùi coù naêng löôïng En thaáp maø haáp thuï ñöôïc moät phoâtoân coù naêng löôïng hf ñuùng baèng hieäu Em – En thì noù chuyeån leân traïng thaùi coù möùc naêng löôïng cao hôn Em. ': 090.777.54.69

Trang: 67

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Heä quaû: * Trong caùc traïng thaùi döøng cuûa nguyeân töû, electron chæ chuyeån ñoäng xung quanh haït nhaân theo nhöõng quyõ ñaïo coù baùn kính hoaøn toaøn xaùc ñònh goïi laø quyõ ñaïo döøng. * Nhö vaäy, moãi quyõ ñaïo cuûa electron öùng vôùi moät möùc naêng löôïng cuûa nguyeân töû. 2. Giaûi thích söï taïo thaønh quang phoå vaïch cuûa nguyeân töû hidro * Ñaëc ñieåm : quang phoå vaïch phaùt xaï cuûa nguyeân töû hidro laø caùc vaïch ñöôïc saép xeáp 3 daõy : - Daõy Lyman naèm trong vuøng töû ngoaïi. - Daõy Banme coù moät phaàn naèm trong vuøng töû ngoaïi vaø moät phaàn trong vuøng aùnh saùng nhìn thaáy, trong phaàn naøy coù 4 vaïch: Vaïch ñoû Ha (l a = 0,6563mm), vaïch laøm Hb (lb = 0,4861mm), vaïch chaøm Hg (lg = 0,4340mm) vaø vaïch tím Hd (ld = 0,4102mm). - Daõy Pasen naèm trong vuøng hoàng ngoaïi. * Giaûi thích : Nguyeân töû hidro coù 1 electron quay xung quanh haït nhaân. ÔÛ traïng thaùi bình thöôøng (traïng thaùi cô baûn), nguyeân töû hydro coù naêng löôïng thaáp nhaát, electron naøy chuyeån ñoäng treân quyõ ñaïo K (gaàn haït nhaân nhaát). Khi nguyeân töû nhaän ñöôïc naêng löôïng kích thích (ñoát noùng hoaëc chieáu saùng), electron chuyeån leân caùc quyõ ñaïo coù möùc naêng löôïng cao hôn : L, M, N, O, P… Luùc ñoù nguyeân töû ôû traïng thaùi kích thích, traïng thaùi naøy khoâng beàn vöõng (thôøi gian toàn taïi khoaûng 10-8s) neân ngay sau ñoù electron laàn löôït chuyeån veà caùc quyõ ñaïo coù möùc naêng löôïng thaáp hôn. Moãi laàn electron chuyeån töø quyõ ñaïo coù möùc naêng löôïng cao xuoáng quyõ ñaïo coù möùc naêng löôïng thaáp hôn, theo tieâu ñeà 2, nguyeân töû phaùt ra moät phoâtoân coù naêng löôïng : hf = Ecao - Ethaáp

hay h

c = Ecao - Ethaáp l

Luùc ñoù nguyeân töû phaùt ra moät soùng aùnh saùng ñôn saéc coù böôùc soùng l xaùc ñònh öùng vôùi 1 vaïch maøu xaùc ñònh treân quang phoå. Do ñoù, quang phoå cuûa hydro laø quang phoå vaïch. * Söï taïo thaønh caùc daõy vaø caùc vaïch P O - Daõy Laiman ñöôïc taïo thaønh khi electron N chuyeån töø caùc quyõ ñaïo beân ngoaøi veà quyõ ñaïo K. M - Daõy Banme ñöôïc taïo thaønh khi electron chuyeån töø caùc quyõ ñaïo beân ngoaøi veà quyõ ñaïo L, L Hd H g Hb Ha trong ñoù ; Vaïch ñoû Ha öùng vôùi söï chuyeån electron töø : M® L Vaïch lam Hb öùng vôùi söï chuyeån K electron töø : N ® L Vaïch chaøm Hg öùng vôùi söï chuyeån Lyman Banme Pasen electron töø : O ® L Vaïch tím Hd öùng vôùi söï chuyeån electron töø : P ® L - Daõy Pasen ñöôïc taïo thaønh khi electron chuyeån töø caùc quyõ ñaïo beân ngoaøi veà quyõ ñaïo M.

': 090.777.54.69

Trang: 68

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 16 : 1. Hieän töôïng phoùng xaï laø gì? Ñaëc ñieåm cuûa hieän töôïng phoùng xaï, ñònh luaät phoùng xaï. 2. Trình baøy baûn chaá t vaø tính chaát cuûa caùc loaïi tia phoùng xaï. 1. Hieän töôïng phoùng xaï a. Theá naøo laø hieän töôïng phoùng xaï? Phoùng xaï laø hieän töôïng haït nhaân nguyeân töû töï ñoäng phoùng ra böùc xaï vaø bieán ñoåi thaønh haït nhaân khaùc. Nhöõng böùc xaï ñoù goïi laø caùc tia phoùng xaï, khoâng nhìn thaáy ñöôïc, nhöng coù theå phaùt hieän ñöôïc chuùng do coù khaû naêng laøm ñen kính aûnh, ion hoaù caùc chaát, leäch trong ñieän tröôøng, töø tröôøng… b. Ñaëc ñieåm cuûa hieän töôïng phoùng xaï Hieän töôïng phoùng xaï hoaøn toaøn do caùc nguyeân nhaân beân trong haït nhaân gaây ra, tuyeät ñoái khoâng phuï thuoäc vaøo caùc taùc ñoäng beân ngoaøi. Duø nguyeân töû phoùng xaï coù naèm trong caùc hôïp chaát khaùc nhau, duø chaát phoùng xaï chòu aùp suaát hay nhieät ñoä khaùc nhau… thì moïi taùc ñoäng ñoù ñeàu khoâng gaây aûnh höôûng naøo ñeán quaù trình phoùng xaï cuûa haït nhaân nguyeân töû. c. Ñònh luaät phoùn g xaï Söï phoùng xaï cuûa moät chaát hoaøn toaøn do nguyeân nhaân beân trong chi phoái vaø tuaân theo ñònh luaät sau, goïi laø ñònh luaät phoùng xaï: “Moãi chaát phoùng xaï ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät thôøi gian T goïi laø chu kyø baùn raõ. Cöù sau moãi chu kyø naøy thì

1 soá nguyeân töû cuûa chaát aáy ñaõ ñoåi thaønh chaát khaùc”. 2

Goïi No vaø mo laø soá nguyeân töû vaø khoái löôïng ban ñaàu cuûa khoái chaát phoùng xaï; N vaø m laø soá nguyeân töû vaø khoái löôïng coøn laïi ôû thôøi ñieåm t, ta coù:

N = N o e-lt =

No 2k

vaø

m = m oe -lt =

mo 2k

trong ñoù k laø soá chu kyø baùn raõ trong khoaûng thôøi gian t; l laø haèng soá phoùng xaï

l =

ln 2 0,693 = T T

d. Ñoä phoùng xaï Ñoä phoùng xaï H cuûa moät löôïng chaát phoùng xaï laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho tính phoùng xaï maïnh hay yeáu, ño baèng soá phaân raõ trong 1 giaây. Ñôn vò ño laø Becoren (Bq) hoaëc (Ci) 1 Bq baèng 1 phaân raõ /giaây vaø 1 Ci = 3,7.1010 Bq Ñoä phoùng xaï H giaûm theo thôøi gian vôùi quy luaät: H = lN = lNoe-lt = Hoe-lt trong ñoù Ho = lNo laø ñoä phoùng xaï ban ñaàu. g 2. Baûn chaát vaø tính chaát cuûa caùc loaïi tia phoùng xaï a + bCho caùc tia phoùng ñi qua ñieän tröôøng giöõa hai baûn moät tuï ñieän, ta coù b theå xaùc ñònh ñöôïc baûn chaát cuûa caùc tia phoùng xaï. Chuùng goàm 3 loaïi tia : a. Tia alpha (a) Kyù hieäu a, thöïc chaát laø chuøm haït nhaân heâli 24 He , goïi laø haït a, coù tính chaát :

- Bò leäch veà baûn aâm cuûa tuï ñieän (do mang ñieän tích +2e). - Ñöôïc phoùng ra vôùi vaän toác khoaûng 107 m/s. - Coù khaû naêng ion hoaù chaát khí. - Khaû naêng ñaâm xuyeân yeáu, trong khoâng khí chæ ñi ñöôïc toái ña khoaûng 8cm. ': 090.777.54.69

Trang: 69

-

+

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

b. Tia beâta (b) Goàm 2 loaïi: loaïi leäch veà baûn döông cuûa tuï ñieän, kyù hieäu b-, thöïc chaát laø doøng caùc electron vaø loaïi leäch veà baûn aâm cuûa tuï ñieän, kyù hieäu b + (loaïi naøy hieám thaáy hôn), thöïc chaát laø chuøm haït coù khoái löôïng nhö electron nhöng mang ñieän tích +e goïi laø electron döông hay pozitron. - Caùc haït b ñöôïc phoùng ra vôùi vaän toác gaàn baèng vaän toác aùnh saùng. - Coù khaû naêng ion hoaù chaát khí nhöng yeáu hôn tia a. - Coù khaû naêng ñaâm xuyeân maïnh hôn tia a, coù theå ñi ñöôïc haøng traêm meùt trong khoâng khí. c. Tia gamma (g) Kyù hieäu g, coù baûn chaát ñieän töø nhö tia Rônghen, nhöng coù böôùc soùng ngaén hôn nhieàu. Ñaây laø chuøm phoâtoân naêng löôïng cao. - Khoâng bò leäch trong ñieän tröôøng, töø tröôøng. - Coù caùc tính chaát nhö tia Rônghen. - Ñaëc bieät coù khaû naêng ñaâm xuyeân lôùn, coù theå ñi qua lôùp chì daøy haøng chuïc cm vaø raát nguy hieåm cho con ngöôøi. Caâu 17 : 1. Phaûn öùng haït nhaân laø gì? Söï phoùng xaï coù phaûi laø phaûn öùng haït nhaân khoâng? Taïi sao? 2. Phaùt bieåu ñònh luaät baûo toaøn ñieän tích vaø ñònh luaät baûo toaøn soá khoái trong phaûn öùng haït nhaân. Vaän duïng chuùng ñeå laäp caùc quy taéc dòch chuyeån trong hieän töôïng phoùng xaï. 1. Phaûn öùng haït nhaân a. Ñònh nghóa Phaûn öùng haït nhaân laø caùc töông taùc giöõa hai haït daãn ñeán söï bieán ñoåi cuûa chuùng thaønh caùc haït khaùc, theo sô ñoà : a + b ® c + d - Soá haït nhaân tröôùc vaø sau phaûn öùng coù theå nhieàu hoaëc ít hôn 2. - Caùc haït ôû veá traùi hoaëc ôû veá phaûi coù theå chæ laø haït sô caáp nhö electron ( -01 e hoaëc e1- ) poâzitron ( 10 e hoaëc e+), proâtoân ( 11 H hoaëc p), nôtroân ( 10 n hoaëc n), phoâtoân (g)… b. Söï phoùng xaï coù phaûi laø phaûn öùng haït nhaân khoâng? Phoùng xaï laø quaù trình laøm bieán ñoåi haït nhaân nguyeân töû naøy thaønh haït nhaân nguyeân töû khaùc, do ñoù phoùng xaï laø moät tröôøng hôïp rieâng cuûa phaûn öùng haït nhaân. So vôùi phaûn öùng haït nhaân ñaày ñuû thì trong quaù trình phoùng xaï, ôû veá traùi chæ coù moät haït nhaân, goïi laø haït nhaân meï : a ® b + c Neáu b laø haït nhaân môùi thì noù ñöôïc goïi laø haït nhaân con; coøn c laø haït a vaø b. 2. Ñònh luaät baûo toaøn a. Caùc ñònh luaät baûo toaøn trong phaûn öùng haït nhaân - Baûo toaøn soá nucloân (soá khoái A) : Toång soá nucleoâân cuûa caùc haït tröôùc phaûn öùng vaø sau phaûn öùng bao giôø cuõng baèng nhau : Aa + A b = Ac + A d - Baûo toaøn ñieän tích (nguyeân töû soá Z) : Toång ñieän tích cuûa caùc haït tröôùc v2 sau phaûn öùng bao giôø cuõng baèng nhau : Za + Zb = Zc + Zd - Baûo toaø n naêng löôïng vaø baûo toaøn ñoä ng löôïng : “Trong phaûn öùng haït nhaân, naêng löôïng vaø ñoäng löôïng ñöôïc baûo toaøn”. * Chuù yù : Khoâng coù ñònh luaät baøo toaøn khoái löôïng cuûa heä. b. Vaän duïng caùc ñònh luaät baûo toaøn ñeå laäp caùc quy taéc dòch chuyeån trong hieän töôïng phoùng xaï AÙp duïng ñònh luaät baûo toaøn soá nucleoân baø vaûo toaøn ñieän tích vaøo quaù trình phoùng xaï, ta thu ñöôïc caùc quy taéc dòch chuyeån sau : A * Phoùng xaï a 24 He : ® 42 He + AZ --24 Y Z X ¾¾

(

': 090.777.54.69

)

Trang: 70

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

So vôùi haït nhaân meï, haït nhaân con ôû vò trí luøi 2 oâ trong baûng tuaàn hoaøn vaø coù soá khoái nhoû hôn 4 ñôn vò (“luøi” laø ñi veà ñaàu baûng, “tieán” laø ñi veà cuoái baûng). 226 Ví duï : ¾¾ ® 42 He + 222 88 Ra 86 Rn * Phoùng xaï b-

(

0 -1

e- ) :

A Z

X ¾¾ ®

0 -1

e +

A Z +1

Y

So vôùi haït nhaân meï, haït nhaân con ôû vò trí tieán 1 oâ vaø coù cuøng soá khoái. 210 Ví duï : ¾¾ ® -01e - + 210 83 Bi 84 Po + v (Bi : Bitmut) v laø haït nôtri noâ, khoâng mang ñieän, coù soá khoái A = 0, chuyeån ñoäng vôùi vaän toác aùnh saùng. Thöïc chaát cuûa phoùng xaï b- laø trong haït nhaân, moät nôtroân bieán thaønh moät proâtoân, moät electron vaø moät nôtrinoâ. n ® p + e + v A * Phoùng xaï b+ +01 e+ : ® 10e + Z -A1 Y Z X ¾¾

(

)

So vôùi haït nhaân meï, haït nhaân con ôû vò trí luøi 1 oâ vaø coù cuøng soá khoái. Thöïc chaát cuûa phoùng xaï b+ laø trong haït nhaân, moät proâtoân bieán thaønh moät nôtroân, moät poâzitroân vaø moät nôtrinoâ: p ® n + e+ + v * Phoùng xaï g : Phoùng xaï phoâtoân coù naêng löôïng : hf = E2 - E1 (E2 > E1) Do g coù Z = 0 vaø A = 0 neân khi phoùng xaï g khoâng coù bieán ñoåi haït nhaân cuûa nguyeân toá naøy thaønh haït nhaân cuûa nguyeân toá kia, chæ coù giaûm naêng löôïng cuûa haït nhaân ñoù moät löôïng baèng hf. Tuy nhieân, böùc xaï g khoâng phaùt ra ñoäc laäp maø laø böùc xaï luoân keøm theo böùc xaï a vaø böùc xaï b. Caâu 18 : 1. Phaùt bieåu caùc ñònh luaät baûo toaøn trong phaûn öùng haït nhaân. Taïi sao trong phaûn öùng haït nhaân khoâng coù söï baûo toaøn khoái löôïng, maëc duø coù söï baûo toaøn soá khoái. 2. Theá naøo laø 1 ñôn vò khoái löôïng nguyeân töû u. So saùnh ñôn vò naøy vôùi ñôn vò kg vaø ñôn vò MeV/c2. Vieä c tính khoái löôïng nguyeân töû theo 1 ñôn vò u cho ta bieát ñieàu gì? 1. Caùc ñònh luaät baûo toaøn trong phaûn öùng haït nhaân Xem phaàn 2a caâu 17. 2. Giaûi thích taïi sao trong phaûn öùng haït nhaân khoâng coù söï baûo toaøn khoái löôïng a. Ñoä huït khoái Z proâtoân vaø N nôtroân chöa lieân keát vaø ñöùng yeân coù toång khoái löôïng laø : mo = Zmp + Nmn Khi chuùng lieân keát vôùi nhau thaønh moät haït nhaân khoái löôïng m thì m < mo Hieäu Dm = mo - m, goïi laø ñoä huït khoái. b. Naêng löôïng lieân keát Theo thuyeát töông ñoái, toång naêng löôïng nghæ cuûa caùc nucloân luùc ôû rieâng reõ laø Eo = moc2. Haït nhaân taïo thaønh coù naêng löôïng nghæ E = mc2. Vì m < mo neân E < Eo. Nghóa laø, khi caùc nucloân rieâng reõ lieân keát laïi thaønh moät haït nhaân thì coù moät naêng löôïng. DE = Eo - E = (mo - m)c2 toaû ra : Ngöôïc laïi, neáu muoán phaù haït nhaân coù khoái löôïng m thaønh caùc nucloân coù toång khoái löôïng mo > m thì ta phaûi toán naêng löôïng DE = (mo - m)c2 ñeå thaéng löïc haït nhaân. DE caøng lôùn thì caùc nucloân lieân keát caøng maïnh, caøng toán nhieàu naêng löôïng ñeå phaù lieân keát, neân DE goïi laø naêng löôïng lieân keát. Vaäy haït nhaân coù ñoä huït khoái caøng lôùn, töùc naêng löôïng lien keát caøng lôùn, thì caøng beàn vöõng. c. Giaûi thích taïi sao khoâng coù söï baûo toaøn khoá i löôïng Caùc quan saùt thöïc nghieäm cho bieát, ñoä beàn vöõng cuûa caùc haït nhaân khoâng gioáng nhau, nghóa laø: Toång ñoä huït khoái cuûa caùc haït nhaân sau phaûn öùng coù theå nhoû (hoaëc lôùn) hôn toång ñoä huït ': 090.777.54.69

Trang: 71

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

khoái cuûa caùc haït nhaân tröôùc phaûn öùng. Khi aáy toång khoái löôïng cuûa caùc haït nhaân sau phaûn öùng phaûi lôùn (hoaëc nhoû) hôn toång khoái löôïng cuûa caùc haït nhaân tröôùc phaûn öùng. Nhö vaäy khoái löôïng khoâng baûo toaøn, maëc duø soá nucloân vaãn baûo toaøn. 3. Ñôn vò khoái löôïng nguyeân töû a. Theá naøo laø ñôn vò khoái löôïng nguyeân töû Ñôn vò khoái löôïng nguyeân töû (kí hieäu u) baèng 1/12 khoái löôïng nguyeân töû cuûa ñoàng vò phoå 12 bieán 6 C , do ñoù ñoâi khi ñôn vò naøy coøn goïi laø ñôn vò cacbon. b. So saùnh ñôn vò u vôùi ñôn vò kg Vì 1 mol cacbon coù khoái löôïng 12g chöùa NA nguyeân töû (NA = 6,02.1023 mol-1 laø soá Avoâgadroâ) neân khoái löôïng nguyeân töû cuûa ñoàng vò

u =

12 6

C laø :

0,012 (kg). Do vaäy, ta coù : NA

1 0,012 1 0,012 . = . = 1,66055.10 -27 kg 12 N A 12 6,02.1023

c. So saùn h ñôn vò u vôùi ñôn vò McV/C2 - Do coù heä thöùc : E = mc2 neân coù :

E(J) = m(kg) 2

- Vì : 1MeV = 106 eV = 106.1,6022.10-19 J = 1,6022.10-13 J vaø c = 2,99792.108 m/s neân

:

1

MeV 1,6022.10 -13 J = = 1,7827.10 -30 kg 2 8 2 c (2,99792.10 m / s)

suy ra : 1 kg = 0,561.10-30 MeV/c2 Vaäy : u = 1,66055.10-27 kg » 931MeV/c2 - So saùnh khoái löôïng cuûa proâtoân vaø nôtroân vôùi u, ta thaáy proâtoân vaø nôtroân ñeàu coù khoái löôïng xaáp xæ baèng 1u, trong khi khoái löôïng cuûa electron chæ baèng

u , neân vieäc tính khoái löôïng 1800

nguyeân töû theo ñôn vò u cho ta bieát trò soá gaàn ñuùng cuûa soá khoái A, töùc laø bieát soá nucloân trong haït nhaân nguyeân töû ñoù. Caâu 19 : Trình baø y nhöõng vaán ñeà sau daây veà phaûn öùng haït nhaân : 1. Ñònh nghóa. 2. Caùc ñònh luaät baûo toaøn. 3. AÙp duïng caùc ñònh luaät baûo toaøn ñeå vieát caùc phaûn öùng xaûy ra khi baén pha haït nhaân 27 baèng haït a. 13 Al Bieát raèng trong soá hai haït nhaân sinh ra sau phaûn öùng thì moät haït laø nôtroân coøn haït thöù hai coù khaû naêng phaùt ra tia b +. 1. Ñònh nghóa Phaûn öùng haït nhaân laø caùc töông taùc giöõa hai haït daãn ñeán söï bieán ñoåi cuûa chuùng thaønh caùc haït khaùc, theo sô ñoà : A + B ® C + D Trong ñoù : A vaø B laø 2 haït nhaân töông taùc vôùi nhau. C vaø D laø 2 haït nhaân môùi ñöôïc taïo thaønh.

': 090.777.54.69

Trang: 72

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

- Trong soá caùc haït A, B, C, D coù theå coù haït laø haït sô caáp: electron ( -01 e hoaëc e1- ) poâzitron ( 10 e hoaëc e+), proâtoân ( 11 H hoaëc p), nôtroân ( 10 n hoaëc n), phoâtoân (g)… - Soá haït nhaân tröôùc vaø sau phaûn öùng coù theå coù nhieàu hoaëc ít hôn 2. - Phoùng xaï laø moät tröôøng hôïp rieâng cuûa phaûn öùng haït nhaân, trong ñoù veá traùi chæ coù moät haït nhaân goïi laø haït nhaân meï. 2. Caùc ñònh luaät baûo toaøn trong phaûn öùng haït nhaân: Xem phaàn 2a caâu 17. 3. Caùc phaûn öùng haït nhaân khi baén phaù Al baèng haït a Ñoù laø phaûn öùng nhaân taïo do hai oâng baø Joliot – Curi duøng haït a baén phaù vaøo moät laù nhoâm (naêm 1934). 4 2

He +

27 13

Al

Haït nhaân phoátpho 30 15 30 15

P ¾¾ ®

30 15

¾¾ ®

30 15

P + 10 n

P sinh ra khoâng beàn vöõng, noù phoùng xaï b+ ñeå trôû thaønh silic :

30 14

Si + 10e +

P laø ñoàng vò phoùng xaï nhaân taïo cuûa phoátpho vì noù khoâng coù trong töï nhieân.

Caâu 20 : Haõy trình baøy veà : 1. Caáu taïo haït nhaân nguyeân töû. 2. Ñoàng vò. 3. Löïc haït nhaân. 4. Ñoä huït khoái vaø naêng löôïng lieân keát – naêng löôïng lieân keát rieâng. 1. Caáu taïo haït nhaân nguyeân töû a. Nucloân Tuy haït nhaân coù kích thöôùc raát nhoû (10-4 - 10-5m) nhöng thöïc nghieäm chöùng toû raèng haït nhaân ñöôïc caáu taïo töø nhöõng haït nhoû hôn goïi laø caùc nucloân. Coù 2 loaïi nucloân: - Photon (kí hieäu p) mang ñieän tích +e, coù khoái löôïng mp = 1,007276u. - Nôtroân (kí hieäu n) khoâng mang ñieän, coù khoái löôïng mn = 1,008665u. b. Soá thöù töï vaø khoái löôïng soá Haït nhaân nguyeân töû cuûa nguyeân toá thöù Z trong baûng tuaàn hoaøn (Z laø soá thöù töï) coù Z proâtoân vaø N nôtroân. Do ñoù soá nucloân trong haït nhaân A = Z + N, A goïi laø khoái löôïng soá (hoaëc soá khoái). Thí duï : Ngyeân töû natri coù soá thöù töï Z = 11, haït nhaân chöùa 11 proâtoân vaø 12 nôtroân, soá khoái 23 A = 11 + 12 = 23. Kí hieäu : 11 Na . - Nguyeân töû hidro öùng vôùi Z = 1 coù 1 electron ôû voû ngoaøi, haït nhaân cuûa noù coù 1 proâtoân vaø khoâng coù nôtroân, soá khoái A = 1. - Nguyeân töû cacbon (than) öùng vôùi Z = 6 coù 6 electron ôû voû ngoaøi, haït nhaân cuûa noù chöùa 6 proâtoân vaø 6 nôtroân, oá khoái: A = 6 + 6 = 12. c. Kí hieäu : Moät nguyeân töû hoaëc haït nhaân cuûa noù ñöôïc kí hieäu baèng caùch ghi beân caïnh kí hieäu hoaù hoïc: nguyeân töû soá (ôû phía döôùi) vaø soá khoái (ôû phía treân). 23 Chaúng haïn, caùc nguyeân töû neâu ôû treân coù kí hieäu laø : 11 H, 126 C, 11 Na . Vì kí hieäu hoaù hoïc ñaõ xaùc ñònh nguyeân töû soá neân coù khi chæ caàn ghi : 1H, 12C, 23Na hoaëc C12, Na23… 2. Ñoàng vò : Caùc haït nhaân coù cuøng soá proâtoân Z, duø coù khaùc nhau veà khoái löôïng soá (d soá nôtroân N khaùc nhau) thì caùc haït nhaân ñoù vaãn coù cuøng soá electron quay xung quanh, khieán nguyeân töû cuûa chuùng coù cuøng tính chaát hoaù hoïc. Vì vaäy, caùc nguyeân töû ñoù ñöôïc xeáp cuøng moät vò trí (ñoàng vò) ': 090.777.54.69

Trang: 73

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

trong baûng tuaàn hoaøn vaø ñöôïc goïi laø caùc ñoàng vò cuûa nguyeân toá coù soá thöù töï Z. Haàu heát caùc nguyeân toá trong baûng tuaàn hoaøn ñeàu coù vaøi ñoàng vò trôû leân. Ví duï : - Hidro coù 3 ñoàng vò : hidro thöôøng 11 H , hidro naëng hay ñôteâri 12 H hoaëc D , hidro sieâu naëng hay triti

(

3 1

( )

H hoaëc T ) .

- Cacbon coù 4 ñoàng vò :

11 6

(

C, 126 C, 136 C, 146 C . Trong ñoù 2 ñoàng vò

Trong cacbon thieân nhieân , ñoàng vò

12 6

12 6

)

C vaø 126 C laø beàn vöõng.

C chieám tæ leä 99%.

3. Löïc haït nhaân: Maëc duø haït nhaân nguyeân töû ñöôïc caáu taïo töø caùc haït mang ñieän cuøng daáu hoaëc khoâng mang ñieän, nhöng haït nhaân laïi khaù beàn vöõng. Chöùng toû, löïc lieân keát caùc nucloân phaûi laø loaïi löïc khaùc baûn chaát so vôùi troïng löïc, löïc ñieän vaø löïc töø, ñoàng thôøi phaûi raát maïnh so vôùi caùc löïc ñoù. Noù ñöôïc goïi laø löïc haït nhaân. Löïc haït nhaân chæ maïnh khi khoaûng caùch giöõa hai nucloân baèng hoaëc nhoû hôn kích thöôùc cuûa haït nhaân, nghóa laø haït nhaân coù baùn kính taùc duïng khoaûng 10-13m. 4. Ñoä huït khoái vaø naêng löôïng lieân keát - Naêng löôïng lieân keát rieâ ng: Trong lónh vöïc haït nhaân coù ñeàu ñaëc bieät sau ñaây: neáu Z proâtoân vaø N nôtroân toàn taïi rieâng reõ, coù khoái löôïng toång coäng mo = Zmp + Nmn thì khi chuùng lien keát laïi thaønh 1 haït nhaân coù khoái löôïng m thì m < mo. Hieäu Dm = mo - m goïi laø ñoä huït khoái cuûa haït nhaân ñoù. Theo heä thöùc Anhxtanh thì naêng löôïng nghæ cuûa haït nmhaân E = mc2 phaûi nhoû hôn naêng löôïng cuûa caùc nucloân toàn taïi rieâng reõ Eo = moc2. Do ñoù khi caùc nucloân lieân keát laïi thaønh 1 haït nhaân coù naêng löôïng DE = Eo – E = (mo – m)c2 = Dmc2 toaû ra. Naêng löôïng DE = Dm.c2 goïi laø naêng löôïng lieân keát öùng vôùi haït nhaân ñoù. Ngöôïc laïi, muoán phaù vôõ 1 haït nhaân thaønh caùc nucloân rieâng reõ thì phaûi hoaøn laïi ñoä huït khoái Dm ñoù, töùc laø phaûi toán moät naêng löôïng ñuùng baèng DE ñeå thaéng löïc haït nhaân. Haït nhaân caøng beàn vöõng thì DE caøng phaûi lôùn, do ñoù ñoä huït khoái Dm caøng lôùn. DE *) Naêng löôïng lieân keát rieâng: Laø naêng löôïng lieân keát treân moät nuclon DE0 = . Haït nhaân X A beàn vöõng hôn haït nhaân Y khi naêng löôïng lieân keát rieâng cuûa haït nhaân X lôùn hôn naêng löôïng lieân keát rieâng cuûa haït nhaân Y. Nhö vaäy khi xeùt möùc ñoä beàn vöõng cuûa moät haït nhaân thì ta döïa vaøo naêng löôïng lieân keát DE, coøn khi so saùnh möùc ñoä beàn vöõng cuûa caùc haït nhaân vôùi nhau thì ta döïa vaøo naêng löôïng lieân keát rieâng DE0. Caâu 21 : 1. Theá naøo laø ñoàng vò? Phaân bieät ñoàng vò phoùng xaï vaø ñoàng vò beàn. 2. ÖÙng duïng cuûa caùc ñoàng vò phoùng xaï. Ñònh luaät phoùng xaï coù yù nghóa gì trong öùng duïng caùc ñoàng vò phoùng xaï. 1. Ñoàng vò * Ñoàng vò : Xem phaàn 2 caâu 20. * Ñoàng vò phoùng xaï laø ñoàng vò maø caùc haït nhaân cuûa noù coù theå phoùng ra caùc tia phoùng xaï vaø bieán ñoåi thaønh haït nhaân cuûa nguyeân toá khaùc. Thori :

Ví duï : Ñoàng vò urani

(

U

4 2

238 92

¾¾ ®

Ñoàng vò cacbon 14 6

C

': 090.777.54.69

238 92

U ) coù theå phoùng ra tia a ñeå bieán thaønh haït nhaân cuûa nguyeân toá

He +

234 90

Th

( C ) coù theå phoùng ra tia b 14 6

¾¾ ®

e +

0 -1

14 7

-

ñeå bieán thaønh haït nhaân cuûa nguyeân toá Nitô :

N Trang: 74

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

Ñoàng vò cacbon 11 6

C

GV: Buøi Gia Noäi

( C) coù theå phoùng ra tia b 11 6

¾¾ ®

0 1

e+ +

11 5

+

ñeå bieán thaønh haït nhaân cuûa nguyeân toá Bo :

B

* Ñoàng vò beàn laø ñoàng vò maø haït nhaân cuûa noù khoâng coù moät bieán ñoåi töï phaùt naøo trong suoát thôøi gian toàn taïi. 2. ÖÙng duïng cuûa caùc ñoàng vò phoùng xaï a. Caùc ñoàng vò phoùng xaï Caùc ñoàng vò phoùng xaï (töï nhieân hoaëc nhaân taïo) coù raát nhieàu öùng duïng trong khoa hoïc vaø ñôøi soáng. - Tia g phoùng ra töø coâban 60 coù khaû naêng ñaâm xuyeân lôùn neân ñöôïc duøng ñeå 27 Co + Tìm khuyeát taät trong caùc chi tieát maùy. + Dieät khuaån ñeå baûo quaûn noâng saûn, thöïc phaåm. + Chöõa beänh ung thö. 32 - Nhôø phaùt ra tia b- neân ñoàng vò phoùng xaï 15 P ñöôïc duøng laøm nguyeân toá phoùng xaï ñaùnh daáu trong noâng nghieäp. - Ñoàng vò cacbon 14

14 6

C : phoùng ra b- ñöôïc öùng duïng ñeå xaùc ñònh tuoåi cuûa caùc vaät coå.

b. YÙ nghóa cuûa ñònh luaät phoùng xaï trong öùng duïng caùc ñoàng vò phoùng xa. Ñònh luaät phoùng xaï laø cô sôû cuûa pheùp xaùc ñònh tuoåi cuûa vaät coå döïa vaøo xchu kyø baùn raõ cuûa cacbon 14. C14 laø chaát phoùng xaï b- ñöôïc taïo ra trong khí quyeån vaø thaâm nhaäp vaøo moïi vaät treân Traùi Ñaát. Noù coù chu kyø baùn raõ 5600 naêm. Söï phaân raõ naøy caân baèng vôùi söï taïo ra neân töø haøng vaïn naêm nay maät ñoä cuûa C14 trong khí quyeån khoâng ñoåi: cöù trong 1012 nguyeân töû cacbon thì coù 1 nguyeân töû C14. Moät thöïc vaät coøn soáng coøn quaù trình dieäp luïc hoaù thì coøn giöõ tyû leä treân trong caùc thaønh phaàn chöùa cacbon cuûa noù. Nhöng neáu thöïc vaät cheát thì noù khoâng trao ñoåi gì vôùi khoâng khí nöõa, C14 vaãn phaân raõ maø khoâng ñöôïc buø laïi neân tæ leä cuûa noù giaûm : cöù sau 5600 naêm thì chæ coù moät nöõa, ñoä phoùng xaï H cuûa noù cuõng giaûm ñi töông öùng theo coâng thöùc ruùt ra töø ñònh luaát phoùng xaï :

H = H oe

-

0.693 T

hoaëc N = N o e

0,093 t T

.

Bieát H, Ho, T hoaëc N, No, T ta seõ tính ñöôïc… thôøi gian t (tuoåi) cuûa caùc vaät coå coù nguoàn goác sinh vaät (trong thaønh phaàn coù ñoàng vò cacbon 14). Caâu 22 : Haõy trình baøy : 1. Heä thöùc Anhxtanh giöõa naêng löôï ng vaø khoái löôïng. 2. Ñoä huït khoái vaø naêng löôïng lieân keát – naêng löôïng lieân keát rieâng. 3. Phaân bieät phaûn öùng haït nhaân toaû naêng löôï ng vaø phaûn öùng haït nhaân thu naêng löôïng. 1. Heä thöùc Anhxtanh giöõa naêng löôï ng vaø khoái löôïng. a. Thuyeát töông ñoái cuûa Anhxtanh ñaõ neâu leân moät heä thöùc raát quan troïng giöõa naêng löôïng vaø khoái löôïng cuûa moät vaät: Neáu moät vaät coù khoái löôïng m thì noù coù naêng löôïng E tæ leä vôùi m goïi laø naêng löôïng nghæ : E = mc2 (1) Trong ñoù c laø vaän toác aùnh saùng trong chaân khoâng. Theo heä thöùc (1) thì 1 gam baát kyø chaát gì cuõng chöùa moät naêng löôïng raát lôùn, baèng 25 trieäu kWh. b. Naêng löôïng nghæ coù theå chuyeån ñoåi thaønh naêng löôïng thoâng thöôøng (nhö ñoäng naêng) hoaëc ngöôïc laïi, khieán naêng löôïng nghæ coù theå taêng hay giaûm. Khi naêng löôïng nghæ taêng hay giaûm thì khoái löôïng cuõng taêng hay giaûm theo tæ leä trong heä thöùc (1).

': 090.777.54.69

Trang: 75

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

c. Vì naêng löôïng nghæ coù theå taêng hay giaûm, töùc khoâng ñöôïc baûo toaøn, do ñoù khoái löôïng cuõng khoâng nhaát thieát ñöôïc baûo toaøn, chæ coù naêng löôïng toaøn phaàn, bao goàm caû naêng löôïng nghæ coäng vôùi naêng löôïng thoâng thöôøng laø ñöôïc baûo toaøn. d. Töø heä thöùc (1) ta suy ra : m =

E ; nghóa laø khoái löôïng khoâng chæ ño baèng kg maø coøn c2

coù theå ño theo ñôn vò naêng löôïng chia cho c2. Ví duï : * 1 kg = 0,561.1030 MeV/c2 * Khoái löôïng cuûa electron : me = 9,1095.10-31kg = 0,511 MeV/c2 2. Ñoä huït khoái vaø naêng löôïng lieân keát Xem phaàn 4 caâu 20 3. Phaân bieät phaûn öùng haït nhaân toaû naêng löôïng vaø phaûn öùng haït nhaân thu naêng löôïng Xeùt phaûn öùng haït nhaân : A + B ® C + D Do ñoä huït khoái cuûa caùc haït nhaân laø khaùc nhau, khieán toång khoái löôïng M cuûa caùc haït nhaân sau phaûn öùng coù theå khaùc toång khoái löôïng Mo cuûa caùc haït nhaân tröôùc phaûn öùng. a. Neáu M < Mo thì : Toång khoái löôïng giaûm neân phaûn öùng toaû naêng löôïng. DE = (Mo - M)c2 döôùi daïng ñoäng naêng cuûa caùc haït nhaân sinh ra hoaëc phoâtoân tia g. Vaäy : Phaûn öùng haït nhaân toaû naêng löôïng, neáu nhö caùc haït sinh ra toång khoái löôïng beù hôn caùc haït ban ñaàu, seõ khieán chuùng beàn vöõng hôn. b. Neáu M > Mo thì : Toång khoái löôïng taêng neân phaûn öùng thu naêng löôïng. Song muoán phaûn öùng xaûy ra, phaûi cung caáp naêng löôïng döôùi daïng ñoäng naêng cuûa caùc haït A vaø B. Naêng löôïng cung caáp cho phaûn öùng W bao goàm DE = (M - Mo)c2 coäng vôùi ñoäng naêng Wñ cuûa caùc haït môùi sinh ra : W = DE + Wñ Vaäy : Phaûn öùng haït nhaân thu naêng löôïng, neáu nhö caùc haït sinh ra coù toång khoái löôïng lôùn hôn caùc haït ban ñaàu, seõ khieán chuùng keùm beàn vöõng hôn.

Caâu 23 : 1. Theá naøo laø : a. Hieän töôïng phoùng xaï. b. Hieän töôïng phaân haïch 2. So saùnh hieän töôïng phoùng xaï vaø hieän töôï ng phaân haïch. 3. Trình baøy ñònh luaät phoùng xaï vaø ñoä phoùng xaï 1. Trình baøy a. Phoùng xaï: Laø hieän töôïng haït nhaân nguyeân töû töï ñoäng phoùng ra nhöõng böùc xaï vaø bieán ñoâåi thaønh haï t nhaân khaùc. Nhöõng böù c xaï ñoù goïi laø tia phoùng xaï, khoâng nhìn thaáy ñöôïc nhöng coù theå phaùt hieän ñöôïc chuùng do chuùng coù khaû naêng laøm ñen kính aûnh, ion hoaù caùc chaát, leäch trong ñieän tröôøng, töø tröôøng … b. Phaân haïch : Laø hieän töôïng moät haït nhaân raát naëng (nhö ñoàng vò töï nhieân 235 U hoaëc ñoàng 92 vò nhaân taïo Plutoâni 239), khi haáp thuï 1 nôtroân chaäm thì vôõ ra thaønh 2 haït nhaân coù soá khoái trung bình, ñoàng thôøi phoùng ra töø 2 ñeán 3 nôtroân vaø toaû ra moät naêng löôïng lôùn khoaûng 200MeV.

': 090.777.54.69

Trang: 76

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. So saùnh hieän töôïng phoùng xaï vaø hieän töôïng phaân haïch a. Nhöõng ñieåm gioáng nhau chuû yeáu - Caû hai hieän töôïng ñeàu daãn ñeán söï bieán ñoåi moät haït nhaân ban ñaàu thaønh caùc haït nhaân khaùc. Chuùng ñeàu laø caùc tröôøng hôïp cuûa phaûn öùng haït nhaân. - Caû hai hieän töôïng ñeàu laø caùc quaù trình keøm theo söï toaû naêng löôïng döôùi daïng ñoäng naêng cuûa caùc haït sinh ra vaø naêng löôïng böùc xaï g. b. Nhöõng ñieåm khaùc nhau chuû yeáu - Hieän töôïng phoùng xaï khoâng chòu taùc ñoäng caùc yeáu toá beân ngoaøi, toác ñoä phaân raõ cuûa moãi chaát hoaøn toaøn do nguyeân nhaân beân trong quyeát ñònh vaø ñöôïc ñaëc tröng bôûi chu kyø baùn raõ T, coù trò soá xaùc ñònh ñoái vôùi moãi chaát. Trong khi ñoù, toác ñoä cuûa quaù trình phaân haïch cuûa 235U chaúng haïn phuï thuoäc vaøo khoái löôïng nôtroân chaäm coù trong khoái Urani, do ñoù toác ñoä naøy coù theå khoáng cheá ñöôïc. - Ñoái vôùi moãi chaát phoùng xaï, thaønh phaàn cuûa tia phoùng xaï laø hoaøn toaøn oån ñònh, trong khi ñoù caáu taïo vaø khoái löôïng cuûa 2 maûnh vôõ töø haït nhaân 235U khoâng hoaøn toaøn xaùc ñònh. 3. Ñònh luaät phoùng xaï vaø ñoä phoùng xaï (Xem phaàn c, d caâu 16)

Caâu 24 : Haõy trình baøy veà : 1. Söï phaân haïch. 2. Phaûn öùng daây chuyeàn vaø ñieàu kieän ñeå noù xaûy ra. 3. Nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy ñieän nguyeân töû. 1. Söï phaân haïch Söï phaân haïch laø hieän töôïng moät haït nhaân raát naëêng haáp thuï 1 nôtroân chaäm roài vôõ ra thaønh 2 haït nhaân coù soá khoái trung bình. Nôtroân laø nôtroân coù ñoäng naêng nhoû vaø côõ ñoäng naêng trung bình cuûa chuyeån ñoäng nhieät (döôùi 0,1eV). Söï phaân haïch coù 2 ñaëc ñieåm quan troïng sau ñaây: - Phaûn öùng phaân haïch sinh ra 2 ñeán 3 nôtroân. - Phaûn öùng phaân haïch taûo ra moät naêng löôïng raát lôùn khoaûng 200MeV. Thí duï : Phaûn öùng phaân haïch Urani 235: 235 92

U + 10 n

¾¾ ®

236 92

¾¾ ®

A' Z'

U ¾¾ ®

A Z

X

X' + k 10 n + 200MeV

trong ñoù : X vaø X’ laø caùc haït nhaân trung bình, coù soá khoái töø 80 ñeán 160. - Ñaëc ñieåm cuûa phaûn öùng phaân haïch treân laø : + Phaûn öùng sinh ra k (töø 2 ñeán 3) nôtroân. + Phaûn öùng toaû ra moät naêng löôïng lôùn, khoaûng 200MeV. - Söï toaû naêng löôïng khi phaân haïch laø do toång khoái löôïng cuûa caùc haït ñöôïc taïo thaønh nhoû hôn toång khoái löôïng haït nhaân U235 vaø nôtroân maø noù haáp thuï : mX + mX,k.mn < mU + mn

': 090.777.54.69

Trang: 77

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

2. Phaûn öùng daây chuyeàn vaø ñieàu kieän ñeå phaûn öùng xaûy ra - Moät phaàn nôtroân sinh ra, bò maát maùt vì nhieàu nguyeân nhaân (thoaùt ra ngoaøi, bò caùc haït nhaân haáp thuï…) nhöng neáu sau moãi phaân haïch vaãn coøn laïi trung bình s nôtroân (s > 1) gaây ra s phaân haïch môùi, sinh ra s2 nôtroân, roài s3, s4 … nôtroân. Keát quaû soá phaân haïch xaûy ra lieân tieáp vaø taêng leân raát nhanh. Ñoù laø phaûn öùng haït nhaân daây chuyeàn; s goïi laø heä soá nhaân nôtroân. U n Hình minh hoaï tröôøng hôïp s = 2. - Ñeå xaûy ra phaûn öùng daây chuyeàn phaûi coù ñieàu kieän : s ³ 1. * Vôùi s > 1, thì heä thoáng goïi laø vöôït haïn : ta coù phaûn öùng daây chuyeàn thaùc luõ, naêng löôïng toaû ra raát lôùn, khoâng khoáng cheá ñöôïc (tröôøng hôïp naøy ñaõ ñöôïc söû duïng ñeå cheá taïo boom nguyeân töû). * Vôùi s = 1, thì heä thoáng goïi laø tôùi haïn : phaûn öùng daây chuyeàn tieáp dieãn nhöng khoâng taêng voït, naêng löôïng toaû ra khoâng ñoåi vaø kieåm soaùt ñöôïc. Ñoù laø cheá ñoä laøm vieäc cuûa caùc loø phaûn öùng haït nhaân trong nhaø maùy ñieän nguyeân töû. Hôi * Vôùi s < 1, thì heä thoáng goïi laø döôùi haïn Chaát : phaûn öùng daây chuyeàn khoâng xaûy ra. D C Ñeå coù ñieàu kieän s ³ 1 thì khoái löôïng taûi cuûa khoái chaát haït nhaân phaûi ñaït tôùi moät giaù trò nhieät A Nöôùc toái thieåu goïi laø khoái löôïng tôùi haïn m (ví duï: h

vôùi U235, khoái löôïng tôùi haïn mh = 50kg). 3. Nguyeân taéc caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy ñieän nguyeân töû - Boä phaän chính cuûa nhaø maùy ñieän nguyeân töû laø loø phaûn öùng haït nhaân. Trong ñoù coù : A laø nhöõng thanh nhieân lieäu haït nhaân, B thöôøng laøm baèng hôïp kim chöùa Urani ñaõ laøm Bôm giaøu. Caùc thanh naøy ñaët trong chaát laøm chaäm B laø nöôùc naëng D2O, than chì hoaëc berili, coù taùc duïng laøm giaûm vaän toác nôtroân ñeå trôû thaønh nôtroân chaäm, deã bò urani haáp thuï. C laø caùc thanh ñieàu chænh laøm baèng nhöõng chaát haáp thuï nôtroân maø khoâng bò phaân haïch nhö Bo, Cd. Khi haï thaáp caùc thanh naøy thì heä soá nhaân nôtroân s giaûm; khi naâng leân thì s taêng; khi loø hoaït ñoäng thì chuùng ñöôïc töï ñoäng giöõ ôû ñoä cao sao cho s = 1. - Phaûn öùng phaân haïch toaû ra naêng löôïng döôùi daïng ñoäng naêng cuûa caùc maïnh haït nhaân vaø caùc haït khaùc. Ñoäng naêng naøy chuyeån ñoäng thaønh nhieät naêng cuûa loø vaø nhieät naøy ñöôïc chaát taûi nhieät (thöôøng laø moät chaát loûng) mang ñeán loø sinh hôi D chöùa nöôùc. Hôi nöôùc töø loø sinh hôi ñöôïc ñöa vaøo tuabin maùy phaùt ñieän, gioáng nhö trong nhaø maùy nhieät ñieän thoâng thöôøng. - Neáu kyõ thuaät an toaøn ñöôïc baûo ñaûm toát, thì nhaø maùy ñieän nguyeân töû raát tieän lôïi vì kích thöôùc nhoû, tieâu toán raát ít nhieân lieäu. Do ñoù coù theå ñaët chuùng leân maùy bay, taøu thuyû.

': 090.777.54.69

Trang: 78

Trung taâm LTÑH Tröôøng ÑHSP TP.HCM

GV: Buøi Gia Noäi

Caâu 25 : 1. Theá naøo laø söï phaân haïch? Ñaëc ñieåm cuûa noù laø gì? Cho thí duï minh hoaï. Vôùi ñieàu kieän naøo thì phaûn öùng phaân haïch daây chuyeàn xaûy ra? Giaûi thích. 2. Phaûn öùng nhieät haïch laø gì? Vôùi ñieàu kieän naøo thì xaûy ra phaûn öùng nhieät haïch? Giaûi thích. Neâu nhöõng lyù do khieán ngöôø i ta quan taâm ñeán naêng löôïng nhieät haïch. 1. Söï phaân haïch: Xem phaàn 1, 2 caâu 24. 2. Phaûn öùng nhieät haïch

a. Ñònh nghóa:Phaûn öùng nhieät haïch laø phaûn öùng keát hôïp hai haït nhaân raát nheï thaønh moät haït nhaân naëng hôn. - Ví duï : 2 1

H + 12 H ¾¾ ® 32 He + 10 n + 3,25MeV

2 1

H + 13 H ¾¾ ® 42 He + 10 n + 17,6MeV

- Ñaëc ñieåm cuûa phaûn öùng nhieät haïch : cuõng laø moät phaûn öùng toaû naêng löôïng. Tuy moät phaûn öùng keát hôïp (phaûn öùng nhieät haïch) toaû naêng löôïng ít hôn moät phaûn öùng phaân haïch, nhöng tính theo khoái löôïng nhieân lieäu thì phaûn öùng keát hôïp toaû naêng löôïng nhieàu hôn. b. Ñieàu kieän ñeå xaûy ra phaûn öùng nhieät haïch Caùc phaûn öùng keát hôïp raát khoù xaûy ra vì caùc haït nhaân tích ñieän döông neân ñaåy nhau. Muoán chuùng tieán laïi gaàn nhau vaø keát hôïp thì chuùng phaûi coù moät ñoäng naêng raát lôùn ñeå thaéng löïc ñaåy Culoâng. Muoán coù ñoäng naêng raát lôùn thì phaûi coù nhieät ñoä raát cao. Chính vì phaûn öùng keát hôïp chæ xaûy ra ôû nhieät ñoä raát cao neân môùi goïi laø phaûn öùng nhieät haïch. Vaäy : Nhieät ñoä raát cao (haøng chuïc haøng traêm trieäu ñoä) laø ñieàu kieän ñeå xaûy ra phaûn öùng nhieät haïch. Ví duï : Trong loøng Maët trôøi coù nhieät ñoä cao, cho pheùp xaûy ra caùc phaûn öùng nhieät haïch. Ñoù laø nguoàn goác cuûa naêng löôïng Maët Trôøi. Con ngöôøi cuõng thöïc hieän ñöôïc phaûn öùng nhieät haïch döôùi daïng khoâng kieåm soaùt ñöôïc, vì duï nhö söï noå cuûa bom khinh khí. Moät muïc tieâu quan troïng cuûa vaät lyù laø thöïc hieän phaûn öùng nhieät haïch döôùi daïng kieåm soaùt ñöôïc, ñeå noù toaû ra naêng löôïng haïn cheá theo yù muoán. c. Lyù do khieán con ngöôøi quan taâm ñeán naêng löôïng nhieä t haïch - Naêng löôïng nhieät haïch laø nguoàn naêng löôïng voâ taän cho con ngöôøi, vì nhieân lieäu cuûa phaûn öùng nhieät haïch laø ñôteâri, triti coù raát nhieàu treân Traùi Ñaát (trong nöôùc soâng, bieån). - Veà maët sinh thaùi, phaûn öùng nhieät haïch “saïch” hôn phaûn öùng phaân haïch vì ít coù böùc xaï hay caën baõ phoùng xaï laøm oâ nhieãm moâi tröôøng.

(THE END!) (CHUÙC CAÙC EM THAØNH COÂNG!)

': 090.777.54.69

Trang: 79