Tổng hợp Lý thuyết Vật Lí 12 HKII - CHƯƠNG 6 -7 (hay, chi tiết) | Kiến thức trọng tâm Vật Lí 12

CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I. Hiện tượng quang điện

1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện

- Chiếu ánh sáng hồ quang giàu tử ngoại vào tấm kẽm tích điện âm làm bật êlectron khỏi mặt tấm kẽm.

2. Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài)

Nếu chắn chùm sáng hồ quang bằng một tấm thuỷ tinh dày thì hiện tượng trên không xảy ra => bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm.

3. Định luật về giới hạn quang điện

- Định luật: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện. λ ≤ λ0

- Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó.

- Thuyết sóng điện từ về ánh sáng không giải thích được mà chỉ có thể giải thích được bằng thuyết lượng tử.

II. Thuyết lượng tử ánh sáng

1. Giả thuyết Plăng

- Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và hằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là một hằng số.

2. Lượng tử năng lượng

, h gọi là hằng số Plăng, h = 6,625.10-34J.s

3. Thuyết lượng tử ánh sáng

a. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.

b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng ε = hf.

c. Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng

d. Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. Phôton luôn chuyển động. Không có phôton đứng yên.

4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng

- Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectron.

- Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát (A).

- Để hiện tượng quang điện xảy ra: hf ≤ A hay

Đặt

Chú ý để tính nhanh ta dùng:

5. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng:

Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt.

III. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

1. Chất quang dẫn - Là chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện khi bị chiếu sáng.

2. Hiện tượng quang điện trong

Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong.à Ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện

3. Quang điện trở :

- Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn.

- Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

- Điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ→ vài chục Ω.

4. Pin quang điện

1. Là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

2. Hiệu suất trên dưới 10%.

III. HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG

1. Khái niệm về sự phát quang

- Sự phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác.

- Đặc điểm: sự phát quang còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

2. Huỳnh quang và lân quang

- Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự huỳnh quang.

- Sự phát quang của các chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự lân quang. Các chất rắn phát quang loại này gọi là các chất lân quang.

3. Định luật Xtốc (Stokes) về sự huỳnh quang

Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích:λhq>λkt

IV. CÁC TIÊN ĐỀ BOHR VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ:

1. Tiên đề về các trạng thái dừng

- Nguyên tử chỉ tồn tại trong 1 số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.

- Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng.

- Đối với nguyên tử hiđrô rn = n2r0 ,r0 = 5,3.10-11m gọi là bán kính Bo.

Các mức K L M N O P ứng với n =1,2,3,4,5,6...

2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (En) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (Em) thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em: ε = hfnm = En−Em. Tính chú ý nhớ đổi 1eV =1,6.10-19 J

- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn En.

Ghi nhớ khi từ thấp lên cao hấp thụ và từ cao trở về thấp bức xạ

V. SƠ LƯỢC VỀ LAZE:

1. Cấu tạo và hoạt động của Laze

- Laze là một nguồn phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng của hiện tượng phát xạ cảm ứng.

- Đặc điểm:

+ Tính đơn sắc.

+ Tính định hướng.

+ Tính kết hợp rất cao.

+ Cường độ lớn.

2. Một vài ứng dụng của laze

- Y học: dao mổ, chữa bệnh ngoài da…

- Thông tin liên lạc: sử dụng trong vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin bằng cáp quang…

- Công nghiệp: khoan, cắt..

- Trắc địa: đo khoảng cách, ngắm đường thẳng…

- Trong các đầu đọc CD, bút chỉ bảng

CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ .

I. Tính chất, cấu tạo, năng lượng liên kết hạt nhân:

1. Cấu tạo hạt nhân , khối lượng hạt nhân:

a. Cấu tạo hạt nhân:

Hạt nhân: có kích thước rất nhỏ (khoảng 10-14 m đến 10-15 m) được cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn gọi là nuclon.

Có 2 loại nuclon:

- proton: ký hiệu p mang điện tích nguyên tố +e;

- nơtron: ký hiệu n, không mang điện tích.

Hạt nhân có điện tích +Ze

Số nuclon trong một hạt nhân là: A = Z + N

A: gọi là khối lượng số hoặc số khối lượng nguyên tử

b. Khối lượng hạt nhân. Đơn vị khối lượng hạt nhân

1u = khối lượng nguyên tử cacbon C,

1u = 1,66055.10-27kg

mp = 1,007276u; mn= 1,008665u

2. Lực hạt nhân:là lực liên kết các nuclôn với nhau

Đặc điểm của lực hạt nhân:

+ Lực hạt nhân là loại lực tương tác mạnh nhất

+ Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân 10-15m

+ Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích các nuclôn.

3.Năng lượng liên kết của hạt nhân:

a, Độ hụt khối: Δm

- Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó.

- Độ chênh lệch khối lượng đó gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu Dm

Δm = (Zmp + (A - Z)mn - mX), với mX : khối lượng của hạt nhân

b, Năng lượng liên kết

- Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng liên kết các nuclôn riêng lẻ thành 1 hạt nhân

Wlk = Δm.c2 = (Zmp + (A - Z)mn - mX) .c2

- Muốn phá vở hạt nhân cần cung cấp năng lượng W ≥ Wlk

c. Năng lượng liên kết riêng

- Năng lượng liên kết riêng của mỗi hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho mỗi nuclôn của hạt nhân đó: Wlk/A

- Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.

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

II. Phản ứng hạt nhân

1. Định nghĩa phản ứng hạt nhân

Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt khác theo sơ đồ:

A + B → C + D

Trong đó: A và B là hai hạt nhân tương tác với nhau. C và D là hai hạt nhân mới được tạo thành.

Lưu ý: Sự phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân đó là quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác.

+ Phản ứng hạt nhân tự phát: Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác.

+ Phản ứng hạt nhân kích thích: Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác.

- Đặc tính của phản ứng hạt nhân:

+ Biến đổi các hạt nhân.

+ Biến đổi các nguyên tố.

+ Không bảo toàn khối lượng nghỉ.

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Xét phản ứng hạt nhân:

+ Định luật bảo toàn số Nuclon (số khối A):

Tổng số nuclon của các hạt nhân trước phản ứng và sau phản ứng bao giờ cũng bằng nhau: A1 + A2 = A3 + A4

+ Định luật bảo toàn điện tích nguyên tử số Z)

Tổng điện tích của các hạt trước và sau phản ứng bao giờ cũng bằng nhau: Z1 + Z2 = Z3 + Z4

+ Định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng:

Hai định luật này vẫn đúng cho hệ các hạt tham gia và phản ứng hạt nhân. Trong phản ứng hạt nhân, năng lượng toàn phầnvà động lượng được bảo toàn

Lưu ý: Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ.

c. Năng lượng phản ứng hạt nhân

m0 = mA+mB khối lượng các hạt tương tác

m = mC+mD khối lượng các hạt sản phẩm

- Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng.

+ Nếu m0 > m: phản ứng hạt nhân toả năng lượng: Năng lượng tỏa ra: W = (mtrước - msau)c2

+ Nếu m0 < m: Phản ứng hạt nhân thu năng lượng, phản ứng không tự xảy ra .Muốn phản ứng xảy ra phải cung cho nó một năng lượng dưới dạng động năng của các hạt tương tác: W = (msau - mtrước)c2+ Wđ

III. Hiện tượng phóng xạ:

1. Hiện tượng phóng xạ

- Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra những bức xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

- Những bức xạ đó gọi là tia phóng xạ, tia phóng xạ không nhìn thấy được nhưng có thể phát hiện ra chúng do có khả năng làm đen kính ảnh, ion hóa các chất, bị lệch trong điện trường và từ trường…

Đặc điểm của hiện tượng phóng xạ:

- Hiện tượng phóng xạ hoàn toàn do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra, hoàn toàn không phụ thuộc vào tác động bên ngoài.

- Dù nguyên tử phóng xạ có nằm trong các hợp chất khác nhau, dù chất phóng xạ chịu áp suất hay nhiệt độ khác nhau… thì mọi tác động đó đều không gây ảnh hưởng đến quá trình phóng xạ của hạt nhân nguyên tử.

2. Các dạng phóng xạ:

a.Phóng xạ α:

Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ α:

+ Tia α là chùm hạt nhân hêli chuyển động với tốc độ vào cỡ 2.107 m/s, bị lệch về bản âm của tụ điện . Có khả năng ion hóa môi trường rất mạnh năng lượng giảm nhanh chỉ đi được tối đa 8 cm trong không khí, có khả năng đâm xuyên nhưng yếu.không xuyên qua được tờ bìa dày.

b. Phóng xạ β

* Phóng xạ β−

- Phóng xạ β− là quá trình phát ra tia β−. Tia β− là dòng các êlectron.

- Dạng tổng quát của quá trình phóng xạ β−:

- Tia β− chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

- Có khả năng làm iôn hóa chất khí yếu hơn tia α, nên có khả năng đâm xuyên mạnh hơn, đi được khoảng vài mét và có thể xuyên qua tấm nhôm vài mm

* Phóng xạ β+

- Phóng xạ β+ là quá trình phát ra tia β+. Tia β+ là dòng các pôzitron .

- Dạng tổng quát của quá trình phóng xạ β+:

- Tia β+ chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

- Hạt β+ mang điện tích +1e, lùi về sau 1 so với hạt nhân mẹ

c.Phóng xạ γ

- Các hạt nhân con được tạo thành trong quá trình phóng xạ ở trạng thái kích thích nhưng không làm thay đổi cấu tạo hạt nhân

- Tia gamma γ: có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10-11m) không nhìn thấy được. Đây là chùm phôtôn năng lượng cao, có khả năng làm đen kính ảnh, làm iôn hóa chất khí,có khả năng đâm xuyên rất mạnh, và rất nguy hiểm cho con người.

Tia γ không bị lệch trong điện trường và từ trường.

3. Định luật phóng xạ

- Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã. Cứ sau mỗi chu kì thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác.

- Gọi N0, m0 là số nguyên tử và khối lượng ban đầu của khối lượng phóng xạ.

Gọi N, m: là số nguyên tử và khối lượng ở thời điểm t.

Ta có: N = NO.e−λ.t =2 hoặc m = mo. e−λ.t = 2

T: là chu kỳ bán rã , λ là hằng số phóng xạ với λ =

Kết luận

Trên đây là tổng hợp các công thức Vật lý hk2, Các bạn có thể tham khảo và ôn tập cho các kỳ thi sắp tới. Hy vọng rằng bài viết này của Điểm 10+ sẽ hữu ích đối với bạn.

Tham khảo KHÓA HỌC VẬT LÝ 12: TẠI ĐÂY