Đề cương ôn thi tốt nghiệp môn Vật Lý Lớp 12 - Nguyễn Đăng Thành

có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng: e = hfnm = En - Em. Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn. Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với sự nhảy của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính rm sang quãy đạo dừng có bán kính rn và ngược lại. b Quang phổ vạch của nguyên tử hidrô + Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hidrô sắp xếp thành các dãy khác nhau: - Trong miền tử ngoại có một dãy, gọi là dãy Lyman. - Dãy thứ hai, gọi là dãy Banme gồm có các vạch nằm trong vùng tử ngoại và 4 vạch nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy là: vạch đỏ Ha (la = 0,6563mm), vạch lam Hb (lb = 0,4861mm), vạch chàm Hg (lg = 0,4340mm), vạch tím Hd (ld = 0,4102mm). - Trong miền hồng ngoại có một dãy, gọi là dãy Pasen. - Dãy Lyman được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo ở phía ngoài về quỹ đạo K. - Dãy Banme được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo ở phía ngoài về quỹ đạo L. - Dãy Pasen được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo ở phía ngoài về quỹ đạo M. CHƯƠNG VII:HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1. Cấu tạo nguyên tử, khối lượng hạt nhân: a. Cấu tạo nguyên tử * Hạt nhân có kích thước rất nhỏ (khoảng 10-4 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. * Nếu một nguyên tố có số thứ tự Z trong bảng tuần hoàn Mendeleev (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó sẽ có Z electron ở vỏ ngoài hạt nhân của nguyên tử ấy chứa Z proton và N = A-Z nơtron. * Vỏ electron có điện tích -Ze ; Hạt nhân có điện tích +Ze Nguyên tử ở điều kiện bình thường là trung hòa về điện * Số nuclon trong một hạt nhân là: A = Z + N (A: gọi là số khối) + Kí hiệu hạt nhân - Hạt nhân của nguyên tố X được kí hiệu: - Kí hiệu này vẫn được dùng cho các hạt sơ cấp: , , . + Đồng vị: * Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số proton Z nhưng có số nơtron khác nhau gọi là đồng vị Ví dụ: - Hydro có 3 đồng vị: * Các đồng vị có cùng số electron nên chúng có cùng tính chất hóa học b. Khối lượng hạt nhân +. Đơn vị * Đơn vị khối lượng nguyên tử (ký hiệu là u) bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị các bon 12 do đó đôi khi đơn vị này còn gọi là đơn vị carbon (C), 1u = 1,66055.10 – 27(kg) +.Khối lượng và năng lượng hạt nhân Năng lượng E = mc2 c: vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.108m/s). 1uc2 = 931,5MeV ® 1u = 931,5MeV/c2 ; MeV/c2 được coi là 1 đơn vị k.lượng hạt nhân. - Chú ý : + Một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với Tuần:.. Ngày soạn:..// Ngày dạy:.././ Trong đó m0: khối lượng nghỉ và m là khối lượng động. + Năng lượng toàn phần: Trong đó: E0 = m0c2 gọi là năng lượng nghỉ. E – E0 = (m - m0)c2 chính là động năng của vật. 2. Lực hạt nhân: a. Lực hạt nhân Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh với bán kính tác dụng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân ( cỡ 10-15 m) . b.Năng lượng liên kết của hạt nhân +. Độ hụt khối - Khối lượng của một hạt nhân luôn 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 Dm = Zmp + (A – Z)mn – mx +. Năng lượng liên kết WLK = [ Zmp + (A- Z )mn – mx ] Hay WLK = Dm.c2 +. Năng lượng liên kết riêng - Năng lượng liên kết riêng, kí hiệu , là thương số giữa năng lượng liên kết Wlk và số nuclôn A. - Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân. 3. Phản ứng hạt nhân a. 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. b. 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 bằng nhau: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần + Định luật bảo toàn động lượng * Lưu ý : Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ c. Năng lượng phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng. W = (mtrước - msau)c2 + Nếu W > 0 ( mtrước > msau )® phản ứng toả năng lượng: + Nếu W < 0 ( mtrước < msau )® phản ứng thu năng lượng: 4 . Hiện tượng phóng xạ: a. 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 b. 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. c. Các dạng phóng xạ: +. Tia alpha: bản chất là hạt nhân . Bị lệch về bản âm của tụ điện mang điện tích +2e Vận tốc chùm tia : 107 m/s Có khả năng gây ra sự ion hóa chất khí +. Tia bêta: gồm 2 loại: - Tia −β là chùm electron mang điện tích âm. Bị lệch về bản dương của tụ điện - Tia +β Thực chất là chùm hạt có khối lượng như electron nhưng mang điện tích +e gọi là pôzitron. Bị lệch về bản âm của tụ điện * Các hạt được phóng xạ với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng * Có khả năng ion hóa chất khí (yếu hơn tia α ) * Có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α, có thể đi được hàng trăm mét trong không khí +. Tia gamma: γ Bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn ( l < 10-11m ) * Không bị lệch trong điện trường và từ trường .Đây là chùm photon có năng lượng cao, có khả năng đâm xuyên lớn và nguy hiểm cho người d. 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 bán rã 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-lt = hoặc m = mo. e-lt = (với x = t/T) T: là chu kỳ bán rã , là hằng số phóng xạ với = Độ phóng xạ: * Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu được đo bằng số phân rã trong 1 giây. * Đơn vị là Becqueren (Bq) hoặc Curie (Ci) ; 1Bq là phân rã trong 1 giây ; 1Ci = 3,7.1010Bq * Độ phóng xạ: H = λN = H0. với H0 = λN0 là độ phóng xạ ban đầu e. Quy tác dịch chuyển phóng xạ Áp dụng các định luật bảo toàn số nuclon và bảo toàn điện tích và quá trình phóng xạ ta thu được các quy tắc dịch chuyển sau: + Phóng xạ anpha So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con ở vị trí lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối nhỏ hơn 4 đơn vị. +. Phóng xạ β- * So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con ở vị trí tiến 1 ô và có cùng số khối. * Thực chất của phóng xạ là trong hạt nhân 1 nơtron (n) biến thành 1 prôton (p) cộng với 1 electron (e-) và phản nơtrino  (Neutrino là hạt nhân không mang điện, số khối A = 0, chuyển động với vận tốc ánh sáng) +. Phóng xạ : β+ * So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con ở vị trí lùi 1 ô và có cùng số khối. * Thực chất của sự phóng xạ là sự biến đổi của prôton (p) thành neutron (n) cộng với 1 pôzitron (e+) và 1 nơtrino. +. Phóng xạ : γ Là phóng xạ đi kèm trong các phóng xạ a, b+ hoặc b- 5 Phản ứng phân hạch và nhiệt hạnh a Sự phân hạch + Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân rất nặng hấp thụ một nơtron chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân nặng trung bình. + Đặc điểm của sự phân hạch: mỗi phản ứng phân hạch sinh ra từ 2 đến 3 nơtron và toả ra một năng lượng khoảng 200MeV. * Phản ứng dây chuyền + Phản ứng phân hạch sinh ra một số nơtrôn thứ cấp. Nếu sau mỗi lần phân hạch còn lại trung bình s nơtrôn gây được phân hạch mới và khi s > 1 thì sẽ có phản ứng hạt nhân dây chuyền. + Các chế độ của phản ứng dây chuyền: với s > 1: phản ứng dây chuyền vượt hạn, không khống chế được, với s = 1: phản ứng dây chuyền tới hạn, kiểm soát được, với s < 1: phản ứng dây chuyền không xảy ra. + Điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy ra - Các nơtrôn sinh ra phải được làm chậm lại. - Để có s > 1 thì khối lượng của khối chất hạt nhân phân hạch phải đạt tới một giá trị tối thiểu nào đó gọi là khối lượng tới hạn mh. b. Phản ứng nhiệt hạnh + Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn. + Là phản ứng tỏa năng lượng, tuy một phản ứng kết hợp tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch, nhưng tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn. + Phản ứng phải thực hiện ở nhiệt độ rất cao (hàng trăm triệu độ). Lý do: các phản ứng kết hợp rất khó xảy ra vì các hạt nhân mang điện tích dương nên chúng đẩy nhau. để chúng tiến lại gần nhau và kết hợp được thì chúng phải có một động năng rất lớn để thắng lực đẩy Culông. để có động năng rất lớn thì phải có một nhiệt độ rất cao. + Trong thiên nhiên phản ứng nhiệt hạch xảy ra trên các vì sao, chẵng hạn trong lòng Mặt Trời. Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được, ví dụ sự nổ của bom khinh khí (bom H).