›
›
›

Tóm tắt lý thuyết môn Vật lý Lớp 12 - Phan Thị Thanh Hoài

doc 22 trang thaodu 5322
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tóm tắt lý thuyết môn Vật lý Lớp 12 - Phan Thị Thanh Hoài", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • doctom_tat_ly_thuyet_mon_vat_ly_lop_12_phan_thi_thanh_hoai.doc

Nội dung text: Tóm tắt lý thuyết môn Vật lý Lớp 12 - Phan Thị Thanh Hoài

  1. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA 1. Chu kì, tần số, tần số gĩc: Chu kỳ T (s) - Khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động tồn phần. - Chu kỳ cũng là khoảng thời gian ngắn nhất mà vật trở về trạng thái cũ (vị trí cũ và vận tốc cũ) 2 t T (N là số dao động tồn phần thực hiện trong thời gian t )  N 1  N Tần số f (Hz hay s-1): Số dao động tồn phần thực hiện được trong một giây f T 2 t 2 Tần số gĩc  (rad/s):  2 f T 2. Dao động: a. Dao động cơ là: Chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. b. Dao động tuần hồn: Sau những khoảng thời gian bằng nhau (gọi là chu kỳ) vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. c. Dao động điều hịa: là dao động trong đĩ li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. 3. Phương trình dao động điều hịa (li độ): x = Acos(t + ) Trong đĩ : - x: Li độ (cm, m) - A : Li độ cực đại (Biên độ) (cm, m) -  : tần số gĩc (rad/s) - t : pha dao động (rad) (xác định trạng thái dao động) - : pha ban đầu (tại t = 0, đo bằng rad) - L = 2A: Chiều dài quỹ đạo. Mỗi chu kì vật qua vị trí biên 1 lần,qua các vị trí khác 2lần (1lần theo chiều dương và 1lần theo chiều âm) 4. Phương trình vận tốc: 5. Phương trình gia tốc: a = -2Acos(t + ) = 2Acos(t + + ) = -2x v = - Asin(t + ) = Acos(t + +) 2 +) a luơn hướng về vị trí cân bằng; +) v luơn cùng chiều với chiều cđ, vật cđ theo chiều +) a luơn sớm pha so với v dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0. 2 +) a và x luơn ngược pha +) v luơn sớm pha so với x 2 + Vật ở VTCB ( x = 0): amin = 0 + Vật ở biên (x = ±A): a = 2A +) Vật ở VTCB ( x = 0): vmax = A; max +) Vật ở biên (x = ±A): vmin = 0; 2 2 2 2 2 v v a 6. Cơng thức độc lập: A x và A2  2  2  4 + Kéo vật lệch khỏi VTCB 1 đoạn rồi buơng (thả) A + Kéo vật lệch khỏi VTCB 1 đoạn rồi truyền v x 7. Phương trình đặc biệt: Biên độ: A x a ± Acos(t + φ) với a const Tọa độ VTCB: x A Tọa độ vt biên: x a ± A A x a ± Acos2(t+φ) với a const Biên độ: ; ’ 2; φ’ 2φ 2 8. Đồ thị của dđđh: - Đồ thị của li độ là đường hình sin, của vận tốc là một đoạn thẳng, của gia tốc là 1 elip - Đồ thị vận tốc theo li độ và gia tốc theo vận tốc là elip; gia tốc theo li độ là đoạn thẳng 9. Mối liên hệ giữa cđ trịn đều và dđđh: Dđđh được xem là hình chiếu của một chất điểm chuyển động trịn đều lên một trục nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. Với: t  Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 1
  2. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHỦ ĐỀ 2: CON LẮC LỊ XO Con lắc lị xo: Gồm một vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lị xo độ cứng k, đầu cịn lại của lị xo được giữ cố định, khối lượng lị xo khơng đáng kể 1. Phương trình dđ: x = Acos(t + ) 2. Chu kì, tần số, tần số gĩc và độ biến dạng: k m 1 k + Tần số gĩc, chu kỳ, tần số:  ; T 2 ; f m k 2 m + k = m  2 Chú ý: 1N/cm = 100N/m mg m l0 + Nếu lị xo treo thẳng đứng: TVới 2 2 l0 k g k Nhận xét: Chu kì của con lắc lị xo + tỉ lệ thuận căn bậc 2 của m; tỉ lệ nghịch căn bậc 2 của k + chỉ phụ thuộc vào m và k; khơng phụ thuộc vào A (sự kích thích ban đầu) T m n k 3. Tỉ số chu kì, khối lượng và số dao động: 2 2 1 1 T1 m1 n2 k2 4. Chu kì và sự thay đổi khối lượng: Gắn lị xo k vào vật m 1 được chu kỳ T 1, vào vật m2 được T2, vào vật khối lượng m1 + m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. 2 2 2 2 2 2 Thì ta cĩ: T3 T1 T2 và T4 T1 T2 7. Năng lượng trong dao động điều hịa của CLLX 1 1 1 a. Thế năng: W kx 2 m 2 x 2 m 2 A 2 cos 2 (t ) t 2 2 2 1 2 1 2 2 2 b. Động năng: W mv m A sin (t ) đ 2 2 1 2 1 2 2 c. Cơ năng: W W W kA m A const t d 2 2 -A O A xmax A x = 0 xmax = A v = 0 vmax A v = 0 2 2 amax =  A a = 0 amax =  A W = Wtmax W = Wđmax W = Wtmax Nhận xét: + Cơ năng được bảo tồn và tỉ lệ với bình phương biên độ. + Vị trí thế năng cực đại thì động năng cực tiểu và ngược lại. T + Thời gian để động năng bằng thế năng là:t 4 T + Thời gian 2 lần liên tiếp động năng hoặc thế năng bằng khơng là: 2 + Dđđh cĩ tần số gĩc là , tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số gĩc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2. Cơng thức xác định x và v liên quan đến mối liên hệ giữa động năng và thế năng: A a. Khi Wđ nWt x n 1 A b. Khi Wt nWđ v n 1 Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 2
  3. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 8. Lực hồi phục (lực kéo về): là nguyên nhân làm cho vật dao động, luơn hướng về vị trí cân bằng và biến thiên điều hịa cùng tần số với li độ & vật đổi chiều khi lực hồi phụcđạt giá trị cực đại. 2 Fhp = - kx = m x (Fhpmin = 0 tại VTCB; Fhpmax = kA tại vị trí biên) 9. Lực đàn hồi: xuất hiện khi lị xo bị biến dạng và đưa vật về vị trí lị xo khơng bị biến dạng. F k l x lmin l0 - - CLLX nằm ngang l =0 lcb A mg l0 - CLLX thẳng đứng: l O k lmax mg sin A - CLLX trên mặt phẳng nghiêng: l k x - Lực đàn hồi cực đại – cực tiểu: + Fđhmax = k( l0 +A) : Biên dưới: ở vị trí thấp nhất 0; khi l0 A + Fđh min k( l0 A); khi l0 A 10. Chiều dài lị xo: - Chiều dài của CLLX khi cĩ li độ x: l l0 l x lCB x Nếu CLLX nằm ngang: lCB l0 Nếu CLLX thẳng đứng lCB l0 l Dấu + khi LX treo thẳng đứng, dấu – khi LX đặt thẳng đứng + Chiều dài cực đại (ở vị trí thấp nhất): lmax = lcb + A + Chiều dài cực tiểu (ở vị trí cao nhất): lmin = lcb – A lmax lmin mg g + Chiều dài lị xo tại vị trí cân bằng: lcb l0 l0 ; l 2 0 k  2 CHỦ ĐỀ 3: CON LẮC ĐƠN Con lắc đơn: gồm một vật nặng treo vào sợi dây khơng giãn, vật nặng kích thước khơng đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng khơng đáng kể so với khối lượng của vật nặng.  g 1 g 1. Chu kì, tần số và tần số gĩc: T 2 ;  ; f g  2  Nhận xét: Chu kì của con lắc đơn + tỉ lệ thuận căn bậc 2 của l; tỉ lệ nghịch căn bậc 2 của g + chỉ phụ thuộc vào l và g; khơng phụ thuộc biên độ A và m. + ứng dụng đo gia tốc rơi tự do (gia tốc trọng trường g) 2. Chu kì và sự thay đổi chiều dài: Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l 1 cĩ chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l2 cĩ chu kỳ T 2, con lắc đơn chiều dài l 1 + l2 cĩ chu kỳ T2,con lắc đơn chiều dài l 1 - l2 (l1>l2) cĩ chu kỳ T4. Ta cĩ: 2 2 2 2 2 2 T3 T1 T2 và T4 T1 T2 3. Tỉ số số dao động, chu kì tần số và chiều dài: Trong cùng thời gian con lắc cĩ chiều dài l 1 thực hiện được n 1 n1 T2 l2 f1 dao động, con lắc l2 thực hiện được n2 dao động. Ta cĩ: n1T1 = n2T2 hay n2 T1 l1 f 2 Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 3
  4. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHỦ ĐỀ 4: CÁC LOẠI DAO ĐỘNG KHÁC Dao động tự do, dao Dao động cưỡng bức Dđ tắt dần động duy trì Cộng hưởng Do tác dụng của Lực tác Do tác dụng của nội lực cản Do tác dụng của ngoại lực tuần hồn dụng lực tuần hồn (do ma sát) Phụ thuộc điều kiện Giảm dần theo Phụ thuộc biên độ của ngoại lực và hiệu số Biên độ A ban đầu thời gian ( fcb f0 ) Chỉ phụ thuộc đặc Chu kì T Khơng cĩ chu kì tính riêng của hệ, Bằng với chu kì ( hoặc tần số) của ngoại lực tác (hoặc tần số hoặc tần số do khơng phụ thuộc các dụng lên hệ f) khơng tuần hồn yếu tố bên ngồi. Hiện tượng Sẽ khơng dao Sẽ xãy ra HT cộng hưởng (biên độ A đạt max) đặc biệt Khơng cĩ động khi ma sat khi tần số f f trong DĐ quá lớn cb 0 Chế tạo đồng hồ quả Chế tạo lị xo Chế tạo khung xe, bệ máy phải cĩ tần số khác lắc. Ưng dụng giảm xĩc trong xa tần số của máy gắn vào nĩ. Đo gia tốc trọng ơtơ, xe máy Chế tạo các loại nhạc cụ trường của trái đất. CHỦ ĐỀ 5: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ. PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN Dao động tổng hợp của 2 dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số là một dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số với 2 dao động đĩ. Giả sử cĩ hai dao động cùng phương cùng tần số: x1 A1cos(t 1); x2 A2cos(t 2 ) . Thì biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định : 2 2 A A1 A2 2A1A2 cos( 2 1) A sin A sin tan 1 1 2 2 A1 cos 1 A 2 cos 2 Ảnh hưởng của độ lệch pha: * Độ lệch pha của x2 và x1: (t 2 ) (t 1) 2 1 - Nếu 0 : x2 nhanh (sớm) pha so với x1. - Nếu 0 : x2 chậm (trễ) pha so với x1. - Nếu 0 hay = 2k : x2 cùng pha x1 thì Amax = A1 + A2 - Nếu = (2k + 1) : x2 và x1 ngược pha nhau thìAmin A1 A2 1 2 2 - Nếu (k ) : x2 và x1 vuơng pha với nhau thì A A A 2 1 2 * Chú ý: A1 A2 A A1 A2 3. Dùng máy tính tìm phương trình (dùng cho FX 570ES trở lên) B1: mode 2 (Chỉnh màn hình hiển thị CMPLX R Math) B2: nhập máy: A1 1 + A2  2 nhấn = B3: ấn SHIFT 2 3 = Máy sẽ hiện A Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 4
  5. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHƯƠNG II. SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG SĨNG CƠ. 1. Khái niệm về sĩng cơ, sĩng ngang, sĩng dọc? a. Sĩng cơ: là dao động dao động cơ lan truyền trong một mơi trường Đặc điểm: - Sĩng cơ khơng truyền được trong chân khơng. - Khi sĩng cơ lan truyền, các phân tử vật chất chỉ dao động tại chổ, pha dao động và năng lượng sĩng chuyển dời theo sĩng. - Trong mơi trường đồng tính và đẳng hướng, tốc độ khơng đổi. b. Sĩng dọc: là sĩng cơ cĩ phương dao động trùng với phương truyền sĩng. Sĩng dọc truyền được trong chất khí, lỏng, rắn. Ví dụ: Sĩng âm trong khơng khí. c. Sĩng ngang: là sĩng cơ cĩ phương dđ vuơng gĩc với phương truyền sĩng. Sĩng ngang truyền được trong chất rắn và trên mặt chất lỏng.Ví dụ: Sĩng trên mặt nước. 2. Các đặc trưng của sĩng cơ: a. Chu kì (tần số sĩng): là đại lượng khơng thay đổi khi sĩng truyền từ mơi trường này sang mơi trương khác. b. Biên độ sĩng: là biên độ dđộng của một phần tử cĩ sĩng truyền qua. c. Tốc độ truyền sĩng: là tốc độ lan truyền dao động trong mơi trường; phụ thuộc bản chất mơi trường (V R > VL > VK) và nhiệt độ (nhiệt độ của mơi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh) v d. Bước sĩng (m):  vT : Với v(m/s); T(s); f(Hz) ( m) f C1: là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sĩng dao động cùng pha với nhau. C2: là quãng đường sĩng lan truyền trong một chu kì e. Năng lượng sĩng: Qtrình truyền sĩng là quá trình truyền năng lượng. 3. Phương trình truyền sĩng a. Phương trình dđ: Ph­¬ng truyỊn sãng M O N dM OM dN ON 2 d 2 dM uo acos(t ) N u acos(t ) uN acos(t ) M   x1 x2 x b. Độ lệch pha của 2 dđ tại 2 điểm cách nguồ n: 2 2   + Cùng pha: k2 + Ngược pha: (2k 1) + Vuơng pha: (2k 1) 2 Chú ý: + Nếu nguồn kích thích bằng dịng điện cĩ tần số f thì sĩng dđ với 2f. + Hai điểm gần nhau nhất cùng pha cách nhau 1 bước sĩng + Hai điểm gần nhau nhất ngược pha cách nhau nửa bước sĩng + Hai điểm gần nhau nhất vuơng pha cách nhau một phần tư bước sĩng Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 5
  6. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA SĨNG 1. Hiện tượng giao thoa sĩng: là sự tổng hợp của 2 hay nhiều sĩng kết hợp trong khơng gian, trong đĩ cĩ những chỗ biên độ sĩng được tăng cường (cực đại giao thoa) hoặc triệt tiêu (cực tiểu giao thoa). Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sĩng. 2. Điều kiện giao thoa. Sĩng kết hợp: Đk để cĩ giao thoa: 2 nguồn sĩng là 2 nguồn kết hợp o Dao động cùng phương, cùng chu kỳ o Cĩ hiệu số pha khơng đổi theo thời gian 3. Phương trình: Giao thoa của hai sĩng phát ra từ hai nguồn sĩng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l: (d 2 d1 ) (d 2 d1 ) (d 2 d1 ) uM = 2Acos cos(t - ) trong đĩ Biên độ sĩng: uM = 2Acos    2 (d d ) @ Độ lệch pha của 2 sĩng từ 2 nguồn truyền tới M: = 2 1  4. Số điểm hoặc số đường dđ: a. Hai nguồn dđ cùng pha * Điểm dđ cực đại: d1 – d2 = k (k Z) s s s s Số đường hoặc số điểm (khơng tính hai nguồn): 1 2 k 1 2    1 * Điểm dđ cực tiểu (khơng dđ): d1– d2 = (2k +1) = (k + ) (k Z) 2 2 s s 1 s s 1 Số điểm (khơng tính 2 nguồn): 1 2 k 1 2  2  2 b. Hai nguồn dđ ngược pha:  1 * Điểm dđ cực đại: d1 – d2 = (2k+1) (k + ) (k Z) 2 2 s s 1 s s 1 Số điểm (khơng tính 2 nguồn): 1 2 k 1 2  2  2 * Điểm dđ cực tiểu (khơng dđ): d1 – d2 = k (k Z) s s s s 1 2 k 1 2 Số đường hoặc số điểm (khơng tính hai nguồn):   c. Hai nguồn dđ vuơng pha: (2k 1) 2 1 2 * Điểm cực đại cĩ d2 – d1 = k + /4 s1s2 1 s1s2 1 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn AB là bằng nhau và bằng: k  4  4 Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 6
  7. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHỦ ĐỀ 3: SĨNG DỪNG 1. Phản xạ sĩng: - Khi phản xạ trên vật cản cố định, sĩng phản xạ cùng tần số, cùng bước sĩng và luơn luơn ngược pha với sĩng tới. - Khi phản xạ trên vật tự do, sĩng phản xạ cùng f, cùng bước sĩng và luơn luơn cùng pha với sĩng tới. 2. Hiện tượng tạo ra sĩng dừng: Sĩng tới và sĩng phản xạ truyền theo cùng một phương, thì cĩ thể giao thoa với nhau, và tạo ra một hệ sĩng dừng. Trong sĩng dừng cĩ một số điểm luơn luơn đứng yên gọi là nút, và một số điểm luơn luơn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng sĩng. 3. Đặc điểm của sĩng dừng: - Sĩng dừng khơng truyền tải năng lượng. - Biên độ dđ của phần tử vật chất ở mỗi điểm khơng đổi theo thời gian.  - Kc giữa hai nút liên tiếp (2 bụng) liên tiếp thì bằng nửa bước sĩng ( ) 2 - Kc giữa một nút và một bụng kề nhau bằng một phần tư bước sĩng 4. Điều kiện để cĩ sĩng dừng: a. Hai đầu là nút sĩng:  l k (k N * ) 2 Số bụng sĩng = số bĩ sĩng = k; Số nút sĩng = k + 1 b. Một đầu là nút sĩng cịn một đầu là bụng sĩng:  l (2k 1) (k N) 4 Số bĩ sĩng nguyên = k Số bụng sĩng = số nút sĩng = k + 1 c. Ứng dụng: của sĩng dừng là đo bước sĩng CHỦ ĐỀ 4: SĨNG ÂM a Cơng thức tốn: lg10x = x; a = lgx x = 10a; lg lga lgb b 1. Sĩng âm là sĩng cơ truyền trong các mơi trường khí, lỏng, rắn (Âm khơng truyền được trong chân khơng) - Trong chất khí và chất lỏng, sĩng âm là sĩng dọc. - Trong chất rắn, sĩng âm gồm cả sĩng ngang và sĩng dọc. 2. Âm nghe được cĩ tần số từ 16Hz đến 20000Hz mà tai con người cảm nhận được. Âm này gọi là âm thanh. - Siêu âm: là sĩng âm cĩ tần số > 20 000Hz - Hạ âm: là sĩng âm cĩ tần số vlỏng > vkhí Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 7
  8. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 5. Các đặc trưng vật lý của âm (tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm), năng lượng và đồ thị dao động của âm) a. Tần số của âm: Là đặc trưng quan trọng. Khi âm truyền từ mơi trường này sang mơi trường khác thì tần số khơng đổi, tốc đơ truyền âm thay đổi, bước sĩng của sĩng âm thay đổi b. Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sĩng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đĩ, vuơng gĩc với phương truyền sĩng trong một đơn vị thời gian; đơn vị W/m2. W P I t.S S c. Mức cường độ âm: I I Đại lượng L(B) = lg Hoặc L(dB) =10.lg I0 I0 Khi mức cường độ âm tăng n B thì cường độ âm tăng 10n lần -12 2 I0 là cường độ âm chuẩn (thường I0=10 W/m cĩ tần số 1000Hz) Đơn vị của mức cường độ âm là ben (B). Đơn vị thường dùng của mức cường độ âm là đêxiben (dB): 1B = 10dB. d. Đồ thị dao động âm: là đồ thị của tất cả các họa âm trong một nhạc âm gọi là đồ thị dao động âm. 6. Đặc trưng sinh lí của âm: (3 đặc trưng là độ cao, độ to và âm sắc) - Độ cao của âm gắn liền với tần số của âm. (Độ cao của âm tăng theo tần số âm) phụ thuộc vào tần số (phân biệt các nốt nhạc) - Độ to của âm là đặc trưng gắn liền với mức cường đơ âm (Độ to tăng theo mức cường độ âm) - Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn âm, nhạc cụ khác nhau. Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ của các hoạ âm. (phân biệt các loại nhạc cụ, giọng hát của ca sĩ) v 7. Tần số do đàn phát ra (hai đầu là nút sĩng) f k ( k N*) 2l v f Ứng với k = 1 âm phát ra âm cơ bản cĩ tần số 1 2l k = 2,3,4 cĩ các họa âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1) d d Chú ý: Thời gian truyền âm là t = vkk vnt Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 8
  9. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHƯƠNG III. DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 1: CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Dạng 1: Đại cương về dịng điện xoay chiều 1. Khái niệm dịng điện xoay chiều: Dịng điện cĩ cường độ biến thiên tuần hồn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cosin i I0 cos(t ) 2. Nguyên tắc tạo ra dịng AC: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ 2 1 3. Chu kì và tần số của khung: T ; f  T * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu i = hoặc i = thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f – 1 lần. 2 2  4. Các biểu thức: (Chọn gốc thời gian t = 0 lúc (n, B) 00) a. Biểu thức từ thơng của khung:  N.B.S.cost o.cost Với  = LI và Hệ số tự cảm L = 4 .10-7 N2.S/l b. Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:  Nếu tính số vịng dây: e = ' NBS.sint E0cos(t ) t 2 E0 = N0 Lúc này 0 = BS c. Biểu thức của điện áp tức thời: E0 = NBS u = U0 cos(t u) ( u là pha ban đầu của điện áp) d. Biểu thức của cường độ dịng điện tức thời trong mạch: i = I0 cos(t i) ( i là pha ban đầu của dịng điện) I 0 U 0 E 0 e. Giá trị hiệu dụng:I = ; U = ; E = 2 2 2 f. Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dịng điện Đặt φ = φu – φi, được gọi là độ lệch pha của điện áp và dịng điện trong mạch. Nếu φ > 0 thi khi đĩ điện áp nhanh pha hơn dịng điện hay dịng điện chậm pha hơn điện áp. Nếu φ < 0 thi khi đĩ điện áp chậm pha hơn dịng điện hay dịng điện nhanh pha hơn điện áp. 5. Các loại đoạn mạch: a. Đoạn mạch chỉ cĩ điện trở thuần R Đặc điểm: uR U 0R cos(t) U R 2 cos(t) * Điện áp và dịng điện trong mạch cùng pha với nhau (tức φu = φi): i I 0 cos(t) u i R R * Định luật Ohm cho mạch: U U I 0R I R 0 R R * Giản đồ véc tơ: * Đồ thị của uR theo i (hoặc ngược lại) cĩ dạng đường thẳng đi qua gốc tọa độ. I 2 Rt * Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t là: Q = I2Rt = 0 2 * Nếu hai điện trở R1 và R2 ghép nối tiếp thì ta cĩ cơng thức R = R1 + R2, 1 1 1 ngược lại hai điện trở mắc song song thì R R1 R2 Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 9
  10. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 b. Đoạn mạch chỉ cĩ cuộn thuần cảm L: Đặc điểm: u U cos(t) U 2 cos(t) L L L * Điện áp nhanh pha hơn dịng điện gĩc π/2 (tức φu = φi + π/2): i I 0 cos(t ) 2 * Cảm kháng của mạch: Z L = ωL = 2πf.L Đồ thị của cảm kháng theo L là đường thẳng đi qua gốc tọa độ (dạng y = ax). U 0L U 0L U 0L I 0 Z L L. 2 fL * Định luật Ohm cho mạch U U U U I L L 0L 0L Z L. L 2Z L 2L Giản đồ véc tơ: * Do uL nhanh pha hơn i gĩc π/2 nên ta cĩ phương trình liên hệ của uL và i độc lập với thời gian Từ hệ thức trên ta thấy đồ thị của uL theo i (hoặc ngược lại) là đường elip + Ý nghĩa của cảm kháng: Cản trở dịng điện (L và f càng lớn thì ZL càng lớn cản trở nhiều) - Cuộn dây thuần cảm khi cho dịng một chiều qua thì chỉ cĩ tác dụng như một dây dẫn. U - Cuộn dây khơng thuần cảm khi cho dịng một chiều qua thì chỉ cĩ tác dụng như một điện trở r ; I r c. Đoạn mạch chỉ cĩ tụ điện C: C Đặc điểm: A B u U cos(t) U 2 cos(t) C 0C C * Điện áp chậm pha hơn dịng điện gĩc π/2 (tức φu = φi - π/2): i I 0 cos(t ) 2 * Dung kháng của mạch: ZC = = Đồ thị của dung kháng theo C là đường cong hupebol (dạng y = ). U U I 0C 0C CU 0 Z 1 0C C C. * Định luật Ohm cho mạch U U U CU I C C CU 0L 0C 1 C Z C 2Z C 2 C Giản đồ véc tơ: * Do uC chậm pha hơn i gĩc π/2 nên ta cĩ phương trình liên hệ của u L và i độc lập với thời gian Từ hệ thức trên ta thấy đồ thị của uC theo i (hoặc ngược lại) là đường elip Lưu ý: Tụ điện khơng cho dịng điện khơng đổi đi qua; dung kháng cản trở dịng điện (C và f càng lớn thì Zc càng nhỏ cản trở ít) d. Đoạn mạch RLC khơng phân nhánh: R L C 2 2 - Tổng trở: Z R (ZL ZC ) U U U U - Cường độ hiệu dụng: I AB R C L Z R ZC Z L 2 2 2 - Điện áp hiệu dụng:U U R (U L U C ) Z Z U U - Độ lệch pha: tan L C L C R U R Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 10
  11. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 1 + Nếu ZL>ZC hay => >0 => u sớm pha hơn i (tính cảm kháng). LC 1 + Nếu ZL u trễ pha hơn i (tính dung kháng). LC - Cộng hưởng điện: * Khái niệm về cộng hưởng điện 2 Khi ZL = ZC L =  =  = thì trong mạch cĩ xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. * Đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện + Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện thì tổng trở của mạch đạt giá trị nhỏ nhất, Z min = R cường độ hiệu dụng của dịng điện đạt giá trị cực đại với Imax= . + Điện áp giữa hai đầu điện trở R bằng với điện áp hai đầu mạch, UR = U. + Cường độ dịng điện trong mạch cùng pha với điện áp hai đầu mạch + Các điện áp giữa hai đầu tu điện và hai đầu cuộn cảm cĩ cùng độ lớn (tức UL = UC) nhưng ngược pha nên triệt tiêu nhau. 1 + Điều kiện cộng hưởng điện ω = f 2LC = 1 2 LC Chú ý: Khi đang xảy ra cộng hưởng thì tổng trở của mạch đạt cực tiểu, cường độ dịng điện đạt cực đại. Nếu ta tăng hay giảm tần số dịng điện thì tổng trở của mạch sẽ tăng, đồng thời cường độ dịng điện sẽ giảm. 6. Cơng suất của mạch điện xoay chiều: a. Cơng suất + Cơng suất thức thời: P = ui = Ri2 + Cơng suất trung bình, cơng suất tỏa nhiệt: P = UIcos = RI2 + Điện năng tiêu thụ: W = Pt R U b. Hệ số cơng suất: cos = R (0 cos 1) Z U P P2 Ý nghĩa: I P rI 2 r. U cos hp U 2 cos2  Nếu cos nhỏ thì hao phí trên đường dây sẽ lớn. Thường chon cos = 0,85 7. Định luật Jun-Lenxơ: Q RI 2t Chú ý: - Cơng suất P = UIcosφ là cơng suất tiêu thụ trên tồn mạch điện, cịn cơng suất P = I 2R là cơng suất tỏa nhiệt khi mạch cĩ điện trở R, một phần cơng suất của mạch bị hao phí dưới dạng cơng suất tỏa nhiệt cịn phần lớn là cơng 2 suất cĩ ích, khi đĩ P = Pcĩ ích + Phao phí Uicosφ = Pcĩ ích + I R 2 P Mà I = Phao phí = R U cos Từ cơng thức tính cơng suất hao phí trên cho thấy để làm giảm đi cơng suất hao phí thì người ta tìm cách nâng cao hệ số cơng suất. Và trong thực tế thì khơng sử dụng những thiết bị mà cĩ hệ số cơng suất cosφ < 0,85. P - Hiệu suất của mạch điện (thiết bị tiêu thụ điện) là H = cĩích .100% P CHỦ ĐỀ 2: CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN 1. Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều: a. Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ b. Cĩ hai cách tạo ra suất điện động AC trong các máy phát điện: Từ trường cố định và các vịng dây quay trong từ trường. Từ trường quay, các vịng dây nằm cố định. 2. Máy phát điện xoay chiều một pha: a. Các bộ phận chính: Phần cảm và ứng. Phần cảm: Nam châm điện hay nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường. Phần ứng: Là những cuộn dây trong đĩ xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động. Phần đứng yên gọi là stato, phần quay quanh một trục gọi là rơ to. Để tăng suất điện động của máy phát: + Phần ứng gồm các cuộn dây cĩ nhiều vịng mắc nối tiếp nhau và đặt lệch nhau trong từ trường của phần cảm. Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 11
  12. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 + Các cuộn dây của phần cảm ứng và nam châm điện của phần cảm được quấn trên các lỏi thép kĩ thuật gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện nhau, nhằm tăng cường từ thơng qua các cuộn dây và giảm dịng Phucơ. b. Hoạt động: Cĩ 2 cách. Cách 1: Phần ứng quay phần cảm cố định. Trong cách này muốn đưa điện ra mạch ngồi người ta hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây và cùng quay với khung dây. Khi khung dây quay thì hai vành khuyên trượt lên hai thanh quét. Vì hai chổi quét đứng yên nên dịng điện trong khung dây qua vành khuyên và qua chổi quét ra ngồi mạch tiêu thụ. Cách 2: Phần ứng đứng yên cịn phần cảm quay. Tần số dịng điện: f = np; với n (vịng/giây): tốc độ quay rơto, p số cặp cực của máy phát. pn Nếu vịng/phút thì: f 60 3. Máy phát điện xoay chiều ba pha: a. Định nghĩa dịng điện ba pha: Dịng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dịng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động cĩ cùng tần số, cùng biên độ, nhưng lệch pha nhau 2 /3. 2π 2 E1 = E0cos(t); e2 = E0cos(t -3 ); e3 = E0cos(t +3 ) Hay: Dịng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dịng điện xoay chiều, cĩ cùng tần số, nhưng lệch pha nhau 2 /3. 2π 2 I1 = I01cos(t); i2 = I02cos(t -3 ); i3 = I03cos(t +3 ). Nếu ba tải đối xứng thì: I01 = I02 = I03 = I0 b. Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha: Giống máy phát điện một pha nhưng ba cuộn dây phần ứng giống nhau đặt lệch nhau một gĩc 2 /3 trên đường trịn Stato. Khi rơ to quay thì từ thơng qua ba cuộn dây dao động điều hịa cùng tần số và biên độ nhưng lệch pha nhau một gĩc là 2 /3 . Từ thơng này gây ra ba suất điện động dao động điều hịa cĩ cùng biên độ và tần số nhưng lệch pha nhau 2 /3 ở ba cuộn dây. Nối các đầu dây của ba cuộn dây với ba mạch tiêu thụ giống nhau ta được ba dịng điện xoay chiều cùng tần số, biên độ nhưng nhau về pha 2 /3. *Lưu ý: Khi máy hoạt động, nếu chưa nối với tải tiêu thụ thì suất điện động hiệu dụng bằng điện áp 2 đầu khung dây của phần ứng 4. Máy biến áp a. Bài tốn truyền tải điện năng đi xa: Giảm hao phí cĩ 2 cách: - Giảm r: cách này rất tốn kém chi phí - Tăng U: dùng máy biến áp, cách này cĩ hiệu quả * Tăng U n lần thì cơng suất hao phí giãm n2 lần. b. Cơng suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng: P 2 l P R với R U 2cos2 S Trong đĩ: P là cơng suất truyền đi ở nơi cung cấp U là điện áp ở nơi cung cấp; cos là hệ số cơng suất của dây tải điện Lưu ý: dẫn điện bằng 2 dây Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = IR P P Hiệu suất tải điện: H .100% P c. Máy biến áp: * Định nghĩa: Thiết bị cĩ khả năng biến đổi điện áp AC và khơng làm thay đổi tần số của nĩ. * Cấu tạo: Gồm 1 khung sắt non cĩ pha silíc (Lõi biến áp) và 2 cuộn dây dẫn quấn trên 2 cạnh của khung. Cuộn dây nối với nguồn điện AC gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp * Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. * Cơng thức: N1, U1, I1 là số vịng dây, điện áp, cường độ cuộn sơ cấp N2, U2, I2 là số vịng dây, điện áp, cường độ cuộn thứ cấp Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 12
  13. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 Cuộn nối dịng AC: cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ: cuộn thứ cấp U E I N 1 1 2 1 U2 E2 I1 N2 + Nếu: N1 U1 N2 => U1 > U2: máy hạ áp. * Ứng dụng: Truyền tải điện năng, nấu chảy kl, hàn điện 5. Động cơ khơng đồng bộ a. Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và từ trường quay. (Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đĩ với tốc độ nhỏ hơn) b. Động cơ khơng đồng bộ ba pha: Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch 1200 trên 1 vịng trịn Rơto: Khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ CHỦ ĐỀ 1: MẠCH DAO ĐỘNG 1. Mạch dao động: Cuộn cảm cĩ độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín (R = 0) Nếu điện trở của mạch rất nhỏ coi như bằng khơng thì mạch là một mạch lí tưởng 2. Các biểu thức: a. Biểu thức điện tích: q(Chọn q 0 tc =o s0 saot cho = 0) q q q0 0 b. Biểu thức điện áp: uvới cos(t ) U cos(t ) U0 C C 0 C b. Biểu thức dịng điện: i I cos(t ) với I q 0 2 0 0 1 d. Cảm ứng từ: B B0cos(t ) Trong đĩ:  là tần số gĩc 2 LC q0 1 T 2 LC 2 chu kỳ riêng f là tần số riêng I0 2 LC Nhận xét: - Điện tích q và điện áp u luơn cùng pha với nhau - Cường độ dịng điện i luơn sớm pha hơn (q và u) một gĩc π/2 - Cảm ứng từ B luơn sớm pha hơn (q và u) một gĩc π/2 .S Chú ý: Cơng thức tính điện dung của tụ điện phẳng là C , trong đĩ d là khoảng cách giữa hai bản tụ k.4 d điện. Khi tăng d (hoặc giảm d) thì C giảm (hoặc tăng), từ đĩ ta được mối liên hệ với T, f. 3. Năng lượng điện từ: Tổng năng lượng điện trường tụ điện và năng lượng từ trường trên cuộn cảm gọi là năng lượng điện từ BẢO TỒN 1 1 q2 1 a. Năng lượng điện từ: W=W W ; W CU 2 q U 0 LI 2 đ t 2 0 2 0 0 2C 2 0 2 2 1 2 1 q q b. Năng lượng điện trường: W Cu qu ; W 0 cos2 (t ) đ 2 2 2C đ 2C 1 q2 c. Năng lượng từ trường: W Li2 0 sin2 (t ) t 2 2C Nhận xét: Mạch dđ cĩ tần số gĩc , tần số f và chu kỳ T thì W đ và Wt biến thiên với tần số gĩc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 CHỦ ĐỀ 2: SĨNG ĐIỆN TỪ 1. Sĩng điện từ: là điện từ trường lan truyền trong khơng gian Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 13
  14. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 a. Đặc điểm sĩng điện từ: - Sĩng điện từ lan truyền được trong chân khơng với tốc độ c=3.108 m/s - Sĩng điện từ là sĩng ngang. - Dao động của điện trường và từ trường tại 1 điểm luơn đồng pha - Sĩng điện từ cũng phản xạ và khúc xạ như ánh sáng - Sĩng điện từ mang năng lượng - Sĩng điện từ bước sĩng từ vài m đến vài km dùng trong thơng tin vơ tuyến gọi là sĩng vơ tuyến. b. Sự truyền sĩng vơ tuyến trong khí quyển: Khơng khí hấp thụ mạnh sĩng dài, sĩng trung, sĩng cực ngắn; Sĩng ngắn phản xạ tốt trên tầng điện li. Loại sĩng Bước sĩng Tần số Sĩng dài 1 km – 10 km 0,1 MHz – 1 MHz Sĩng trung 100 m – 1000 m (1 km) 1 MHz – 10 MHz Sĩng ngắn 10 m – 100 m 10 MHz – 100 MHz Sĩng cực ngắn 1 m – 10 m 100 MHz – 1000 MHz Đặc điểm của các loại sĩng vơ tuyến - Tầng điện li: Là tầng khí quyển ở độ cao từ 80 - 800 km cĩ chứa nhiều hạt mang điện tích là các electron, ion dương và ion âm. - Sĩng dài: Cĩ năng lượng nhỏ nên khơng truyền đi xa được. Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thơng tin liên lạc trên mặt đất và trong nước. - Sĩng trung: Ban ngày sĩng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên khơng truyền đi xa được. Ban đêm bị tần điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được. được dùng trong thơng tin liên lạc vào ban đêm. - Sĩng ngắn: Cĩ năng lượng lớn, bị tần điện li và mặt đất phản xạ mạnh. Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sĩng ngắn cĩ thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất. Dùng trong thơng tin liên lạc trên mặt đất. - Sĩng cực ngắn:Cĩ năng lượng rất lớn và khơng bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ. được dùng trong thơng tin vũ trụ. d. Bước sĩng của sĩng điện từ:  2 (3.108 ) LC Vận tốc lan truyền trong khơng gian v = c = 3.108m/s Máy phát hoặc máy thu sĩng điện từ sử dụng mạch LC thì tần số sĩng điện từ phát hoặc thu được = tần số riêng của mạch. v q Bước sĩng của sĩng điện từ  2 v LC = 2 c 0 f I0 CHỦ ĐỀ 3: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Các giả thuyết của Măcxoen Giả thuyết 1: - Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra một điện trường xốy. - điện trường xốy là điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ. Giả thuyết 2: - Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra một từ trường biến thiên. - Từ trường xốy là từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường. Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một loại trường duy nhất gọi là điện từ trường. CHỦ ĐỀ 4: NGUYÊN TẮC THƠNG TIN LIÊN LẠC 1. Nguyên tắc chung: a. Phải dùng sĩng điện từ cao tần để tải thơng tin gọi là sĩng mang b. Phải biến điệu các sĩng mang: “Trộn” sĩng âm tần với sĩng mang c. Ở nơi thu phải tách sĩng âm tần ra khỏi sĩng mang d. Khuếch đại tín hiệu thu được. 2. Sơ đồ khối một máy phát thanh: Micrơ, bộ phát sĩng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại và ăng ten. 3. Sơ đồ khối một máy thu thanh: Anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sĩng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần và loa. CHƯƠNG V. SĨNG ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: SĨNG ÁNH SÁNG Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 14
  15. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1) Hiện tượng tán sắc ánh sáng Là hiện tượng lăng kính phân tách một chùm ánh sáng phức tạp (ánh sáng trắng) thành các chùm ánh sáng đơn sắc. 2) Ánh sáng đơn sắc - Là ánh sáng chỉ bị lệch về phía đáy của lăng kính mà khơng bị tán sắc qua lăng kính. - Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một màu duy nhất được gọi là màu đơn sắc, tương ứng cũng cĩ một giá trị tần số xác định. 3) Ánh sáng trắng Là ánh sáng bị lăng kính phân tách thành các chùm ánh sáng đơn sắc đồng thời chùm ánh sáng đơn sắc bị lệch về đáy của lăng kính, hoặc cĩ thể coi ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số các ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên từ đỏ tới tím. - Thứ tự sắp xếp của bước sĩng và chiết suất lăng kính với các ánh sáng đơn sắc cơ bản:λ λđỏ > λcam > λvàng > λlục > λlam > λchàm > λtím và nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG - Ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích một chùm ánh sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc. - Các hiện tượng trong tự nhiên như cầu vồng, bong bĩng xà phịng xay ra do tán sắc ánh sáng. CHỦ ĐỀ 2. Giao thoa ánh sáng: là hiện tượng 2 sĩng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau sẽ giao thoa với nhau, tạo thành các vân giao thoa (hai sĩng cùng bước cùng phương và độ lệch pha khơng đổi) Thí nghiệm Y-âng: Chứng minh ánh sáng cĩ tính chất sĩng, là cơ sở đo bước sĩng ánh sáng; Kết quả thí nghiệm và giải thích: Xuất hiện những vạch sáng và những vạch tối nằm xen kẽ nhau một cách đều đặn + Vạch sáng: là do 2 sĩng ánh sáng gặp nhau tăng cường lẫn nhau + Vạch tối: là do 2 sĩng ánh sáng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau D a. Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp i a b. Vị trí vân sáng: + Hiệu đường đi: d 2 d1 k D + Vị trí vân sáng: x k ki s a Vân sáng bậc n ứng với: k = n (k = 0: VS trung tâm) 1 c. Vị trí vân tối: + Hiệu đường đi: d d (k ) 2 1 2 1 D 1 + Vị trí vân sáng: x (k ) (k )i t 2 a 2 Vân tối thứ n ứng với: k = (n – 1) 4. Bước sĩng và màu sắc ánh sáng: - Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một bước sĩng λ xác định (tần số f ) xác định. - Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy cĩ 0,38 m ≤ λ ≤ 0,76 μm - Ánh sáng mặt trời cĩ bước sĩng từ 0 đến Màu ás Bước sĩng  m Màu ás Bước sĩng  m Đỏ 0,640 0,760 Lam 0,450 0,510 Cam 0,590 0,650 Chàm 0,430 0,460 Vàng 0,570 0,600 Tím 0,380 0,440 Lục 0,500 0,575 CHỦ ĐỀ 3: CÁC LOẠI QUANG PHỔ I. MÁY QUANG PHỔ Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 15
  16. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 1) Khái niệm Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc. L 2) Cấu tạo Máy quang phổ lăng kính gồm cĩ ba bộ phận chính: - Ống chuẩn trực (a): là một cái ống, một đầu cĩ một thấu kính hội tụ L 1, đầu kia cĩ một khe hẹp F đặt ở tiêu điểm chính của L1. Ánh sáng đi từ F sau khi qua L1 sẽ là một chùm sáng song song. - Hệ tán sắc (b): gồm một (hoặc hai, ba) lăng kính P. Chùm tia song song ra khỏi ống chuẩn trực, sau khi qua hệ tán sắc, sẽ phân tán thành nhiều tia đơn sắc, song song. - Buồng tối (c): hiển thị ảnh 3) Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ Máy quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. II. CÁC LOẠI QUANG PHỔ 1.CÁC LOẠI QUANG PHỔ 2. CÁC LOẠI TIA Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 16
  17. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 Bảng thang sĩng điện từ so sánh theo thứ tự tăng dần của bước sĩng λ: Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 17
  18. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 - Tia gamma γ: λ < 10–11 m - Tia X: 10–11 m < λ < 10–8 m - Tia tử ngoại: 10–9 m < λ < 0,38.10–6 m - Ánh sáng nhìn thấy: 0,38.10–6 m < λ < 0,76.10–6 m - Tia hồng ngoại: 0,76.10–6 m < λ < 10–3 m - Sĩng vơ tuyến: 10–4 m < λ < 103 m === CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGỒI 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngồi). 2. Định luật về giới hạn quang điện: Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện  0 3. Cơng thức Anhstanh về hiện tượng quang điện: hc hc 1 2  A Wd mv0max  0 2 4. Thuyết lượng tử ánh sáng: Giả thuyết Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ cĩ giá trị hồn tồn xác định và bằng hf, trong đĩ: f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra, cịn h là 1 hằng số. c Lượng tử năng lượng:  hf h.  Với: h = 6,625.10 34 (J.s): gọi là hằng số Plăng. Thuyết lượng tử ánh sáng - Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phơtơn. - Với as cĩ tần số f, các phơtơn đều giống nhau và cĩ năng lượng = hf. - Trong chân khơng các phơtơn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng - Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ 1 phơtơn. Chỉ cĩ phơtơn ở trạng thái chuyển động, khơng cĩ phơtơn đứng yên. 5. Lưỡng tính sĩng hạt của ánh sáng: Ás vừa cĩ tính chất sĩng vừa cĩ tính chất hạt. Vậy ánh sáng cĩ lưỡng tính sĩng - hạt. CHỦ ĐỀ 2: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 1. Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ás giải phĩng các electron liên kết để cho chúng trở thành electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong * Điều kiện:  0 ( 0 nằm trong vùng ánh sáng hồng ngoại). 2. So sánh hiện tượng quang điện trong và quang điện ngồi: * Giống: Ás làm bứt các electron ra khỏi liên kết, cĩ giới hạn quang điện xác định * Khác nhau: - Hiện tượng quang điện ngồi: Bứt các electron ra khỏi kim loại, giới hạn quang điện nằm ở vùng tử ngoại - Hiện tượng quang điện trong: + Giải phĩng các electron liên kết thành các electron dẫn chuyển động trong chất bán dẫn + Giới hạn quang điện cĩ thể nằm ở vùng hồng ngoại 2. Hiện tượng quang dẫn: là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi cĩ ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn. * Chất quang dẫn: Chất dẫn điện kém khi khơng bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. 3. Quang trở: - Định nghĩa: Là điện trở làm bằng chất quang dẫn - Cấu tạo: gồm 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện Chú ý: Điện trở của quang điện trở cĩ thể thay đổi từ vài megaơm khi khơng được chiếu sáng xuống đến vài chục ơm khi được chiếu sáng - Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng quang điện trong. - Ứng dụng: được lắp với các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng. 4. Pin quang điện: Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 18
  19. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 - Định nghĩa: Là nguồn điện trong đĩ quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. - Cấu tạo: gồm 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên cĩ phủ lớp mỏng bán dẫn loại p. Mặt trên cùng là 1 lớp kim loại mỏng, trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là 1 đế kim loại. Giữa n, p hình thành lớp tiếp xúc p-n, lớp này ngăn khơng cho e khuếch tán từ n sang p và lỗ trống khuếch tán từ p sang n (lớp chặn) - Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng quang điện trong - Ứng dụng: nguồn điện cho vùng sâu, vùng xa, hải đảo, vệ tinh nhân tạo, máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi 5. Hiện tượng quang – phát quang: Là sự hấp thụ ánh sáng cĩ bước sĩng này để phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng khác. a. Huỳnh quang và lân quang: - Sự huỳnh quang: Ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. - Sự lân quang: Ánh sáng phát quang kéo dài 1 khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. b. Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang: Ánh sáng huỳnh quang cĩ bước sĩng dài hơn bước sĩng của ánh sáng kích thích CHỦ ĐỀ 3: MẪU NGUYÊN TỬ BO 1. Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-rơ-pho: Ở tâm nguyên tử cĩ một hạt nhân mang điện tích dương. Xung quanh hạt nhân cĩ các êlêctrơn chuyển động trên những quỹ đạo trịn hoặc elip. Bế tắc của mẫu nguyên tử của Rơ- rơ-pho: khơng giải thích được sự bền vững của hạt nhân nguyên tử và sự hình thành quang phổ vạch. 2. Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mơ hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo Hai tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử: a. Tiên đề về các trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái cĩ năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng, khi ở trạng thái dừng thì nguyên tử BO khơng bức xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhântrên những quỹ đạo cĩ bán kính hồn tồn xác định gọi là các quỹ đạo dừng 2 -11 Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử Hiđrơ: rn = n r0 Với r0 = 5,3.10 m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) Quỹ đạo K L M N O P Bán kính r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 13,6 Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrơ: E (eV ) Với n N*. n n2 b. Tiên đề về sự bức xạ, hấp thụ năng lượng của nguyên tử Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng cĩ năng lượng (En ) sang trạng thái dừng cĩ năng lượng thấp hơn ( hc Em ) thì nĩ phát ra một phơtơncĩ năng lượng đúng bằng hiệu En -Em :  hfmn Em En mn Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng cĩ năng lượng Em mà hấp thụ được một phơtơn cĩ năng lượng đúng bằng hiệu En -Em thì nĩ chuyển lên trạng thái dừng cĩ năng Em lượng cao hơn.E nhận phát phơtơn n phơtơn hfmn hfmn En Em > En CHỦ ĐỀ 4: SƠ LƯỢC VỀ LAZE 1. Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cĩ cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. Tia laze cĩ đặc điểm: Tính đơn sắc cao, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn. 2. Nguyên tắc: Dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng. 3. Ứng dụng laze: Trong y học: Làm dao mổ, chữa 1 số bệnh ngồi da Trong thơng tin liên lạc: Vơ tuyến định vị, truyền tin bằng cáp quang Trong cơng nghiệp: Khoan, cắt kim loại, compơzit Trong trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 19
  20. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN 1. Hạt nhân: Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt là proton (m p = 1,00728u; qp = +e) và nơtron (mn = 1,00866u; A khơng mang điện tích), gọi chung là nuclon.Kí hiệu của hạt nhân nguyên tố hĩa học X: Z X Z: nguyên tử số (số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hồn  số proton ở hạt nhân  số electron ở vỏ nguyên tử). A: Số khối  tổng số nuclon. N = A - Z: Số nơtron 1 Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10-15.A3 m 2. Đồng vị: Cùng Z nhưng khác A (cùng prơtơn và khác số nơtron) Vd: Hidro cĩ ba đồng vị: 1 + Hidro thường1 H chiếm 99,99% hidro thiên nhiên 2 2 + Hidro nặng 1 H cịn gọi là đơtêri1 D chiếm 0,015% hidro thiên nhiên 3 3 + Hidro siêu nặng 1 H cịn gọi là triti 1 T 3. Khối lượng hạt nhân: Khối lượng hn rất lớn so với khối lựơng của êlectron, vì vậy khối lượng nguyên tử gần như tập trung tồn bộ ở hn. 1 Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu: u = khối lượng của đồng vị Cacbon 12C 12 6 1u = 1,66055.10-27kg Theo đơn vị MeV/c2: 1u = 931,5 MeV/c2 (1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J) Vậy khối lượng hạt nhân cĩ 3 đơn vị: u, kg và MeV/c2 4. Lực hạt nhân: Lực tương tác giữa các nuclon gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân khơng cĩ cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân. 5. Độ hụt khối của hạt nhân: m = Zmp + (A - Z)mn - mX A mX là khối lượng hạt nhân Z X 2 6. Năng lượng liên kết: WLK = m.c W 7. Năng lượng liên kết riêng: là năng lượng liên kết tính cho một nuclon: lk Năng lượng liên kết riêng càng lớn A thì hạt nhân càng bền vững (khơng quá 8,8MeV/nuclơn). Hạt nhân trung bình là hạt nhân bền vững nhất Dạng 3: Phản ứng hạt nhân A A A A 1. Phương trình phản ứng: 1 X 2 X 3 X 4 X Z1 1 Z2 2 Z3 3 Z4 4 2. Các định luật bảo tồn + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Bảo tồn động lượng: p1 p2 p3 p4haym1v1 m2v2 m3v3 m4v4 K K E K K + Bảo tồn năng lượng: X1 X 2 X 3 X 4 Trong đĩ: E là năng lượng phản ứng hạt nhân 1 2 K m v là động năng cđ của hạt X X 2 x x + Khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng. 3. Năng lượng của phản ứng hạt nhân: 2 W = (mtrước - msau ).c 0 W > 0 mtrước > msau: Tỏa năng lượng. W < 0 mtrước < msau: Thu năng lượng m 4. Năng lượng tỏa 1mol khí: W = N W nN W A A lk A lk CHỦ ĐỀ 3: PHĨNG XẠ Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 20
  21. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 1. Hiện tượng phĩng xạ: là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân khơng bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và cĩ thể kèm theo sự phát ra các bức xạ địên từ. Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau khi phân hủy gọi là hạt nhân con. 2. Đặc tính: + Phĩng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. + Phĩng xạ mang tính tự phát khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi như: nhiệt độ, áp suất 3. Các dạng tia phĩng xạ: Phĩng xạ Alpha ( ) Phĩng Bêta: cĩ 2 loại là - và + Phĩng Gamma (). Bản chất Là dịng hạt nhân Hêli - 0 Là sĩng điện từ cĩ  rất  : là dịng electron ( 1e ) ()4He ngắn ( 10-11m), cũng là 2 +: là dịng pơzitron (0e ) 1 dịng phơtơn cĩ năng lượng cao. Phương A X A 4Y 4He - A A 0 Z Z 2 2  : Z X Z 1Y 1e Sau phĩng xạ hoặc  xảy trình Rút gọn: A A 4 14 14 0 ra quá trình chuyển từ trạng Z X  Z 2Y Ví dụ: C N e 6 7 1 thái kích thích về trạng thái Vd: 226Ra 222Rn 4He + A A 0 88 86 2  : X Y e Z Z 1 1 cơ bản phát ra phơ tơn. 226 222 Rút gọn 12 12 0 88 Ra  86 Rn Ví dụ: 7 N 6 C 1 e Tốc độ v 2.107m/s. v c = 3.108m/s. v = c = 3.108m/s. Khả năng Mạnh Mạnh nhưng yếu hơn tia Yếu hơn tia và  Ion hĩa Khả năng + Đi được vài cm trong + Smax = vài m trong khơng khí. + Đâm xuyên mạnh hơn tia đâm xuyên khơng khí (Smax = 8cm); vài + Xuyên qua kim loại dày vài mm. và . Cĩ thể xuyên qua vài m trong vật rắn (Smax = m bê-tơng hoặc vài cm chì. 1mm) Trong điện Lệch Lệch nhiều hơn tia alpha Khơng bị lệch trường Chú ý Trong chuổi phĩng xạ Cịn cĩ sự tồn tại của hai loại hạt Khơng làm thay đổi hạt thường kèm theo phĩng A A 0 0 nơtrinơ. nhân. Z X Z 1Y 1e 0 xạ  nhưng khơng tồn tại AX AY 0e 0phản nơtrinơ đồng thời hai loại . Z Z 1 1 0 4. Chu kì bán rã: là khoảng thời gian để ½ số hạt nhân nguyên tử biến đổi thành hạt nhân khác. ln 2 0,693 T  : Hằng số phĩng xạ (s 1 )   5. Định luật phĩng xạ: Số hạt nhân (khối lượng) phĩng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ t N0 t m0 N = N0e = t ; m = m0 .e = t 2T 2T N0, m0: số hạt nhân và khối lượng ban đầu tại t = 0. N, m: số hạt nhân và khối lượng cịn lại vào thời điểm t. m m m 0 m, N : số hạt nhân và khối lượng bị phân rã (thành chất khác) N N0 N Chú ý: Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 21
  22. Tài liệu củng cố kiến thức và ơn thi THPT quốc qia Tĩm tắt lý thuyết Vật lý 12 m + % cịn lại: 100% ? m0 m + % phân rã: 100% ? m0 SO SÁNH PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH Phân hạch Nhiệt hạch Là phản ứng trong đĩ 2 hay nhiều hạt nhân Là phản ứng trong đĩ một hạt nhân nặng nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn (cĩ số hơn và vài nơtron. khối trung bình) và vài nơtron Vídụ: Định nghĩa 1 235 236 139 94 1 2 H 2 H 3 He 1n + 4MeV. 0 n +92 U 92U 53 I +39Y +3(0 n ) 1 1 2 0 + . 2 3 4 1 1H 1H 2 He 0 n + 17,6MeV Là toả năng lượng nhưng ít Là phản ứng tỏa năng lượng, phản ảng Đặc điểm hơn phân hạch - Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ. k 1 - Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ + k = 1: kiểm sốt được. lớn. Điều kiện + k > 1: khơng kiểm sốt được, gây - Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt bùng nổ (bom hạt nhân) độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn. Ưu và Gây ơ nhiễm mơi trường (phĩng xạ) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. nhược CHÚC CÁC EM HỌC TỐT VÀ THI ĐẬU ĐẠI HỌC! Sưu tầm & Biên soạn: CN. Phan Thị Thanh Hồi – 0988.595.562 – 31 YPlơ Êban – Tp. BMT 22