Tải bản đầy đủ

TỔNG HƠP LÝ THUYẾT VẬT LÝ _NGUYỄN ĐÌNH SÁNG

Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

(Ngắn ngọn- Cơ Bản)
CHƢƠNG 1: DAO ĐỘNG CƠ
I. CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DAO ĐỘNG
1. Khái niệm chung
Dao động
Dao động
tuần hoàn
Dao động
điều hoà
Dao động
tự do (riêng)
Dao động tắt dần
Dao động
duy trì

Dao động
cưỡng bức

Sự cộng
hưởng

+Là chuyển động có giới hạn, qua lại quanh vị trí cân bằng.
+Là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ trong những
khoảng thời gian bằng nhau
+Là dao động tuần hoàn mà phương trình li độ (toạ độ) của vật là một hàm cos (hoặc sin) của
thời gian. Phương trình dao động: x = Acos(t + )
+Là dao động mà chu kì dao động của hệ không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài.
+Là dao động có biên độ A giảm dần theo thời gian do có ma sát.
+ Chế tạo lò xo giảm xóc trong ôtô, xe máy
+Dao động tắt dần không có chu kì xác định.
+Là dao động mà ta cung cấp năng lượng cho hệ để bù lại phần năng lượng bị mất do ma
sát mà không làm thay đổi biên độ chu kì riêng của nó. .
+Dùng để chế tạo đồng hồ quả lắc
+Dao động duy trì có chu kì bằng chu kì riêng của hệ và biên độ không đổi.
+Là dao động dưới tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn: F=F0cos(wt +φ)
+Có chu kì(tần số) bằng với chu kì(tần số) của ngoại lực biến thiên điều hòa
+ Biên độ A phụ thuộc biên độ của ngoại lực và hiệu số (fngoại lực - fo)
- (fngoại lực - fo) càng nhỏ thì biên độ càng lớn
- (fngoại lực - fo) càng lớn thì biên độ càng nhỏ
+Sự cộng hưởng: khi fngoại lực = f0 (tần số ngoại lực cưỡng bức bằng với tần số riêng của
hệ) thì xảy ra cộng hưởng, lúc này A đạt cực đại.
+ Chế tạo các loại nhạc cụ(Cộng hưởng có lợi).
+Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số của máy gắn vào nó(tránh
xảy ra cộng hưởng có hại)

2. Phân biệt giữa dao động cƣỡng bức với dao động duy trì:
Giống nhau:
- Đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực.
- Dao động cưỡng bức khi cộng hưởng cũng có tần số bằng tần số riêng của vật.
Khác nhau:
Dao động cƣỡng bức
Dao động duy trì
- Ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật.
- Cung cấp một lần năng lượng sau mỗi chu kì, sau đó
- Do ngoại lực thực hiện thường xuyên, bù đắp năng hệ tự bù đắp năng lượng cho vật dao động.
lượng từ từ trong từng chu kì.
- Dao động với tần số đúng bằng tần số dao động riêng
- Trong giai đoạn ổn định thì dao động cưỡng bức có f0 của vật.

tần số bằng tần số f của ngoại lực.
- Biên độ, chu kì không thay đổi
- Biên độ của hệ phụ thuộc vào F0 và |f – f0|

Page 1


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

II. Dao động điều hòa
1. Phƣơng trình dao động
+Phương trình li độ x = Acos(t + ) là nghiệm của phương trình vi phân bậc 2: x’’ + ω2x = 0 là phương trình động lực
2
2
học của dao động điều hòa ( x ''  a   x  x ''  x  0 )
Trong đó:
x: li độ dao động (-A  x  A)  xmax  A
A: Biên độ dao động, đó là giá trị cực đại của li độ x; đơn vị m, cm. A luôn dương
(t + ): là pha của dao động tại thời điểm t; đơn vị rad
 là pha ban đầu của dao động, đơn vị rad
: Tần số góc của dao động điều hòa; đơn vị rad/s
+ Các đại lượng: biên độ A phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu làm cho hệ dao động; pha ban đầu φ phụ thuộc vào
việc chọn mốc (tọa độ và thời gian) xét dao động, còn tần số góc ω (chu kì T, tần số f) chỉ phụ thuộc cấu tạo của hệ dao
động.
+ Hình chiếu của một chuyển động tròn đều lên 1 trục cố định qua tâm là một dao động điều hòa. Một dao động điều
hòa có thể biểu diễn tương đương 1 chuyển động tròn đều có bán kính R = A, tốc độ v = vmax = A.ω
+ Đồ thị dao động điều hòa (li độ, vận tốc, gia tốc) là đường hình sin, vì thế người ta còn gọi dao động điều hòa là dao
động hình sin.
2. Các đại lƣợng đặc trƣng của dao động điều hòa
+ Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị: giây (s).
+ Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phàn thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (H).
1 2

T  f  

So dao dong ( N )
+ Liên hệ giữa T, f và ω: 
f 
thoi gian (t )



  2 f 
T

Nhận xét:
+ Mỗi chu kì vật qua vị trí biên 1 lần, các vị trí khác 2 lần (1 lần theo chiều dương và 1 lần theo chiều âm).
+ Mỗi chu kì vật đi được quãng đường 4A( xuất phát ở vị trí bất kì). ½ chu kì vật đi được 2A( xuất phát ở vị trí bất kì).
¼ chu kì đi được quãng đường A (nếu xuất phát từ VTCB hoặc vị trí biên).
3. Vận tốc trong dao động điều hòa:
+ Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian: v = x’ = -ωAsin(ωt+φ) = ωAcos(ωt + φ +


)
2

+ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha /2 so với li độ(vuông pha so với li
độ) và trễ pha π/2 so với gia tốc(vuông pha so với gia tốc).
+ Vị trí biên: x = ± A → v = 0. Vận tốc đổi hướng khi qua vị trí biên.
+ Vị trí cân băng: x = 0, vận tốc của vật v =  A → vật có "tốc độ" cực đại(độ lớn cực đại) |v| = vmax = Aω
(Tốc độ của vật luôn dương, còn vận tốc có thể âm hoặc dương tùy chiều chuyển động)/
+ "Giá trị cực đại" của vận tốc vmax= Aw khi vật qua VTCB theo "chiều dương".
+ "Giá trị cực tiểu" của vận tốc vmin= -Aw khi vật qua VTCB theo "chiều âm".
4. Gia tốc trong dao động điều hòa
+ Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc (và là đạo hàm bậc 2 của li độ) theo thời gian:
a = v’ = x’’ = -ω2Acos(ωt+φ) = - ω2x = Aw2cos(wt+φ+π)
+ Gia tốc trong dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ(sớm pha π so với li độ) và
sớm pha /2 so với vận tốc(vuông pha so với vân tốc)
+ Vectơ gia tốc của vật dao động điều hòa cùng hướng với lực tác dụng(còn gọi là lực phục hồi hay lực kéo về: F= kx)
và luôn hướng về vị trí cân bằng, đổi hướng ở VTCB , có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
+ Ở vị trí biên: x = ±A → gia tốc có "độ lớn cực đại": amax = ω2A (Fmax=kA)
+ Ở VTCB:
x = 0 → Gia tốc có "độ lớn cực tiểu": amin = 0 (F = 0)
+ Ở biên âm:
x= -A -> Gia tốc có "giá trị cực đại": amin= w2A. (Fmax=kA)
+Ở biên dương: x= A -> Gia tốc có "giá trị cực tiểu": amax= - w2A. (Fmax=kA)
5. Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa:
+ F = -k.x luôn hướng về vị trí cân bằng, gọi là lực kéo về hay lực phục hồi.

Page 2


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868


+ F có độ lớn tỉ lệ với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng.

+ F đổi chiều khi qua VTCB
+ Dao động cơ đổi chiều chuyển động khi lực tác dụng đạt giá trị cực đại (ở vị trí biên)
6. Các hệ thức độc lập với thời gian và đồ thị:
2

2

x  v 
2
2
a)    
 1  A = x +
A
A

  


v
 
 

2

a) đồ thị của (v, x) là đường elip

b) a = - ω2x

b) đồ thị của (a, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ

2

2

a
v
 a   v 
2

 1  A  4  2
2 
 
 A   A 
2

2

c) 

c) đồ thị của (a, v) là đường elip
d) đồ thị của (F, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ

d) F = -k.x
2

2

F
v
 F   v 
2
 
 1  A  2 4  2
m  
 kA   A 
2

2

e) 

e) đồ thị của (F, v) là đường elip

7. Giản đồ

 x  A
 v0


2
 a  A
 a max   2 A
- A ( biên âm)

 x0
 v   A


 vmax   A
 a  0

 xA
 v0


2
 a   A
 a max   2 A

O ( VTCB)

A (biên dƣơng)

T/4

-A

T/4

-A/2

T/6

T/12

T/12

T/6

x

A/2

O
T/8

A

2
A
2

A

3
2

T/8 T/12

T/6
III. Con lắc lò xo nằm ngang và thẳng đứng
1. Cấu tạo: Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu kia gắn vật nặng
khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng.

2. Phƣơng trình dao động:
x = Acos(ωt +φ)
- Dao động điều hòa của con lắc lò xo là một chuyển động thẳng biến đổi nhưng không đều.
- Biên độ dao động của con lắc lò xo:
+ A = xmax: Vật ở VT biên (kéo vật khỏi VTCB 1 đoạn rồi buông nhẹ: x = A)
+ A = quãng đường đi được trong 1 chu kì chia 4
Page 3


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
+A=
+ω=

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

v m ax v tb .T a m ax Fhp m ax  max   min
2W
(W: cơ năng; k độ cứng)=
=
=
=
=
k

k
4
2
2
k
=
m

g
Δl

=2πƒ =


=
ω

2π.

N
t

3. Chiều dài lò xo trong quá trình dao động
- Xét con lắc lò xo gồm vật m treo vào lò xo k, chiều dƣơng hƣớng xuống dƣới:
+ Độ biến dạng của lò xo khi cân bằng: ∆ℓ =

mg
k

+ Chiều dài lò xo khi cân bằng: ℓcb = ℓ0 + ∆ℓ
+ Chiều dài lớn nhất: ℓmax = ℓcb + A= ℓ0 + ∆ℓ + A
+ Chiều dài nhỏ nhất: ℓmin = ℓcb - A= ℓ0 + ∆ℓ - A
+ Chiều dài lò xo khi ở li độ x: ℓx = ℓcb + x= ℓ0 + ∆ℓ +x ( li độ x có thể âm hoặc dương)
+ Con lắc lò xo nằm ngang: ∆ℓ = 0
4. Lực phục hồi:
+ Lực gây ra dao động.
+ Biểu thức: Fhp = ma = -kx (Lực phục hồi tỉ lệ với li độ x )
+ Độ lớn: Fhp = m|a| = k.|x|. Trong đó: x có đơn vị m; m có đơn vị kg; F có đơn vị N
Hệ quả:
- Lực hồi phục luôn có xu hướng kéo vạt về vị trí cân bằng → Luôn hướng về VTCB
- Lực hồi phục biến thiên cùng tần số nhưng ngược pha với li độ x, cùng pha với gia tốc
- Lực hồi phục đổi chiều khi vật qua vị trí cân bằng.
5. Lực đàn hồi
+ Fđh = k|∆ℓ + x|
Trong đó: ∆ℓ, x phải được đổi ra đơn vị chuẩn
+ Lực đàn hồi cực đại: Fđhmax = k(∆ℓ + A)
+ Lực đàn hồi cực tiểu:
- Nếu A ≥ ∆ℓ → Fđhmin = 0 ↔ x = - ∆l
- Nếu A < ∆ℓ → Fđhmin = k(∆ℓ - A) ↔ x = - A
Lưu ý:
+ Con lắc lò xo nằm ngang: ∆ℓ = 0 → Fđh = k|x| = Fph → lực đàn hồi chính là lực phục hồi (lực kéo về)
+ Lực kéo về luôn hướng về vị trí cân bằng, tỉ lệ và trái dấu với li độ.
+ Lực kéo về, li độ, vận tốc và gia tốc dao động điều hòa cùng tần số.
+ Khi tính toán, các đại lượng phải dùng đơn vị trong hệ SI như: x, l và A phải tính bằng mét; khối lượng tính
bằng kg ; …
+ Lực đàn hồi tác dụng lên vật chính là lực đàn hồi tác dụng lên giá treo
6. Thời gian nén giãn trong 1 chu kì
- Lò xo đặt nằm ngang: Tại VTCB không biến dạng; trong 1 chu kì: thời gian nén = giãn: ∆tnén = ∆tgiãn =
- Lò xo thẳng đứng:
+ Nếu A ≤ ∆ℓ: Lò xo chỉ bị giãn không bị nén.
+ Nếu A > ∆ℓ: lò xo vừa bị giãn vừa bị nén.
Thời gian lò xo nén: ∆t =

 0
2
; với cosα =

A

Thời gian lò xo giãn: ∆tgiãn = T - Tnén
7. Năng lƣợng của con lắc lò xo: ( Khi bỏ qua mọi lực cản và ma sát)

1 2 1 2 2
1
mv = kA sin (ωt + φ) → Wđmax = m v 2m ax tại VTCB
2
2
2
1 2 1 2 2
1 2
+ Thế năng: Wt = kx = kA cos (ωt + φ) → Wtmax = kA tại VT biên
2
2
2
+ Động năng: Wđ =

Page 4

T
2


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

+ Cơ năng (năng lượng dao động): W = Wđ + Wt =

1 2 1
kA = mω2A2 = Wđmax = Wtmax
2
2

Yêu cầu: Các đại lượng liên quan đến năng lượng phải được đổi ra đơn vị chuẩn
Ngoài ra:
+ Cơ năng bảo toàn, không thay đổi theo thời gian
+ Động năng, thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T’ =
+ Khi Wđ = Wt → x = 

T
, tần số f’ = 2f, ω’ = 2ω
2

A
, trong 1 chu kì có 4 lần động năng = thế năng, thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng
2

bằng thế năng là T/4
+ Thời gian ngắn nhất mà vật lại cách VTCB một khoảng như cũ là T/4 thì vị trí đó là 

A
2

IV. Con lắc đơn
1. Cấu tạo: Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều
dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng của vật nặng.
2. Điều kiện dao động điều hòa: Bỏ qua mọi ma sát và dao động bé (α0 ≤ 100)
3. Phƣơng trình dao động (li độ)
- Phương trình li độ cong: s = S0cos(ωt+φ) (m ;cm)
- Phương trình li độ góc: α = α0cos(ωt + φ) (rad).
với 0 : là biên độ góc (rad).  =

s
s
, 0 = 0
l
l

s0: là biên độ dài
- Vận tốc dài : v = s’ = -ωS0sin(ωt+φ) = -ωℓα0sin(ωt+φ)
- Gia tốc dài : a = v’ = -ω2S0cos(ωt+φ) = -ω2ℓα0cos(ωt+φ) = -ω2s = - ω2αℓ
Nhận xét: Dao động điều hòa của con lắc đơn là chuyển động cong, biến đổi nhưng không đều.
4. Công thức:
- Độc lập với thời gian:

v2
l
S  s  2 và  02   2  v 2

g
2
0

2

2

2

 a  v
s  s  2  s0  s  2 và v   s  s và s   2     với a   2 s


   
g
1 g

- Chu kì, tần số, tần số góc của con lắc đơn:  
→ T = 2
;f 

2 
g
2
0

2

v2

2

v2

2
0

2

2
0

- Tốc độ dài: v  2gl(cos  cos0 )
+ Vận tốc cực đại: v max  2g(1  cos0 ) ↔ Vật qua VTCB α = 0
+ Vận tốc nhỏ nhất: v min  0 ↔ Vật qua vị trí biên α = α0
- Lực căng dây: T = mg(3cosα - 2cosαo)
+ Lực căng dây cực đại: Tm ax  mg (3  2 cos  0 ) →Vật qua VTCB: α = 0
+ Lực căng dây cực tiểu: Tmin = mgcosα0 ↔ Vật qua vị trí biên: α = α0
5. Năng lƣợng của con lắc đơn:
+ Động năng: Wđ =

1 2
mv .
2

+ Thế năng: Wt = mgℓ(1 - cosα) =

1
mgℓα2 (α ≤ 100, α (rad)).
2

Page 5


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
+ Cơ năng: W = Wt + Wđ = mgℓ(1- cosα0) =

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868
1
1
mgℓ  02 = mω2s02
2
2

Yêu cầu: Các đại lượng liên qua năng lượng phải được đổi ra đơn vị chuẩn. ( m ; kg ; rad)
+ Động năng, thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kì T’ = T/2, tần số ƒ’ = 2ƒ
+ Cơ năng bảo toàn, không thay đổi theo thời gian
V. Tổng hợp dao động
1. Tổng hợp hai dao động điều hòa: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2)
+ Điều kiện: hai dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi
+ Biên độ tổng hợp: A 2  A12  A 22  2A1 A 2 cos2  1 
+ Pha ban đầu tổng hợp: tan  

A1 sin 1  A 2 sin  2
; với 1    2 , nếu (φ1 ≤ φ2) , φ1 ≤ φ2 ϵ (-π, π)
A1 cos 1  A 2 cos  2

* Lưu ý:
+ Nếu có dao động viết dưới dạng sin thì đổi về cos bằng cách trừ pha đi lượng
π

π

π

π
2

VD: x= 5sin(wt + ) -> x=5cos(wt + - )= 5cos(ωt)
2
2 2
+ Nếu ∆φ = 2kπ = 0; ±2π; ±4π,...(x1, x2 cùng pha) → Amax = A1 + A2
+ Nếu ∆φ = (2k+1)π = ±π; ±3π,...(x1, x2 ngược pha) → Amax = |A1 - A2|
→ Khoảng giá trị biên độ tổng hợp: → |A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2
+ Nếu ∆φ = (2k+1)π/2 = ±π/2; ±3π/2,...(x1, x2 vuông pha) → A 
+ Nếu A1 = A2 → A = 2A1.cos

A12  A 22

  2

và φ = 1
. Trong đó: ∆φ = φ2 – φ1
2
2

+ Khoảng cách lớn nhất giữa hai dao động: ∆x = x1 – x2 = A1φ1 – A2φ2
→ ∆xmax biên độ tổng hợp máy tính
+ Biên độ max, min: sử dụng định lý hàm số sin trong tam giác:

a
b
c


ˆ sin B
ˆ sin C
ˆ
sin A

3. Tìm dao động thành phần x2 khi biết x và x1

A2  A12  A22  2 A1 A2 cos  và tan  

A1 sin 1  A2 sin  2
; với 1    2 , nếu φ1 ≤ φ2
A1 cos1  A2 cos 2

Hƣớng dẫn sử dụng máy tính cầm tay tổng hợp dao động
Cài đặt máy tính và phƣơng pháp sử dụng (máy tính 570 ES plus hoặc 570VN plus)
Bước 1: Cài đặt máy
- Đưa máy tính về chế độ mặc định (Reset all): SHIFT 9 3 = =
- Cài đặt chế độ số phức: MODE 2
- Cài chế độ hiển thị r  θ (ta hiểu A  φ) : SHIFT MODE  3 2
- Cài đơn vị rad: SHIFT MODE 4
- Để nhập ký hiệu góc : SHIFT (-)
Bước 2: Thao tác bấm máy
Ví dụ: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 =
π/2) cm và x2 = cosωt cm. Viết phương trình dao động tổng hợp.
Hướng dẫn: x = x1 + x2 = A1φ1 + A2φ2

3 cos(ωt +

+ Nhập máy: 3  SHIFT (-)  (-π/2) + 1 SHIFT (-)  0
+ Kết quả hiển thị màn hình: 2  -π/3 → Phương trình tổng hợp: x = 2cos(ωt – π/3) cm
Lưu ý: Để tìm dao động x2 khi biết phương trình dao động thành phần x1 và dao động tổng hợp x thì ta có x = x1 + x2 →
x2 = x – x1 = = Aφ – A1φ1

Page 6


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

CHƢƠNG II: SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
I. Khái niệm về sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc
1. Sóng cơ: Là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất , sóng cơ không truyền được trong chân không
- Khi sóng cơ lan truyền, các phân tử dao động tại chỗ, pha dao động và năng lượng sóng chuyển dời theo sóng.
- Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
2. Phân loại
a. Sóng ngang:
- Phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
- Môi trường lan truyền: rắn và trên bề mặt chất lỏng
-Xuất hiện trong môi trường có lực đàn hồi khi bị biến dạng "lệch".
a. Sóng dọc:
-Phương dao động trùng với phương truyền sóng.
- Môi trường lan truyền: rắn, lỏng, khí (bên trong)
-Xuất hiện trong môi trường có lực đàn hồi khi bị biến dạng ''nén, dãn''.
3. Nguyên nhân gây ra sóng
- Sóng cơ tạo thành nhờ lực liên kết giữa các phần tử của môi trường truyền dao động
- Khi có sóng các phần tử môi trường chỉ dao động tại chỗ, pha của dao động được truyền đi
- Càng xa tâm (nguồn) dao động thì dao động càng trễ pha
4. Các đại lƣợng đặc trƣng của sóng cơ:
a. Chu kì, tần số: Các phần tử môi trường nơi có sóng truyền qua đều dao động cùng chu kì, tần số với nguồn phát dao
động. Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác chỉ có tần số không thay đổi.

T

1
;
f

f 

1
;
T

ω  2πf 


T

b. Tốc độ truyền sóng: Là tốc độ lan truyền pha dao động. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất môi trường (tính
đàn hồi và mật độ vật chất môi trường). Đối với mỗi môi trường tốc độ có giá trị xác định ( v 

s
) và giảm theo thứ tự
t

rắn, lỏng, khí. khí(VR > VL > VK)
-Tốc độ truyền sóng còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường(nhiệt độ môi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh)
c. Bƣớc sóng: + là quãng đường sóng lan truyền được trong 1 chu kì. Công thức: λ = v.T =

v
f

+ Là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.




2


4

T

Lưu ý:
+ Đối với sóng ngang: khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng một bước sóng.
+ Khoảng cách giữa n ngọn sóng liên tiếp: (n -1) bước sóng
+ Số dao động = (số lần nhô cao – 1) Để tính tần số (f= số dđộng/thời gian)
+ Số dao động = số lần sóng đập vào mạn thuyền – 1
+ Thời gian giữa hai lần dây duỗi thẳng: T/2
d. Biên độ sóng: là biên độ dao động của phần tử môi trường nơi có sóng truyền qua
d. Biên độ sóng: là biên độ dao động của phần tử môi trường nơi có sóng truyền qua
e. Năng lƣợng sóng: Là năng lượng mà sóng truyền cho phần tử vật chất nơi nó đi qua. Quá trình truyền sóng là quá trình
truyền năng lượng.
(Trong thực tế, càng xa nguồn thì năng lượng càng giảm và biên độ càng giảm).
Hệ quả:
+ Sóng truyền trên dây: Biên độ và năng lượng sóng không đổi
→ Năng lượng tỉ lệ nghịch với quãng đường sóng truyền, biên độ giảm theo căn bậc hai quãng đường sóng truyền

Page 7


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868
x

f. Phƣơng trình sóng:

x

O

M
+Tại điểm O: uO = Acos(t + ). Nếu chọn gốc thời gian sao cho   0  uO = Acost.
+Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng:
x
x
* Nếu sóng tuyền tới M sau O:
uM = AMcos(t -  ) = AMcos(t - 2 )

v
x
x
* Nếu sóng tuyền tới M trước O: uM = AMcos(t +  ) = AMcos(t + 2 )

v
Phương truyền sóng

M




uM = acos  t   

dM = OM

2d M 

 

O

dN = ON

N

uO = acos t  




uN = acos  t   

2d N 

 

g. Sự tuần hoàn của sóng cơ: Theo thời gian với chu kì T, theo không gian với bước sóng λ
d
h. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau một đoạn d trên phương truyền sóng:   2 ; ( d = d2 – d1)



+ Hai điểm dao động cùng pha:  = 2k
(k Z )
 d  k
→ Các điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên cùng 1 phương truyền luôn dao động cùng pha.

 d  (2k  1)

+ Hai điểm dao động ngược pha:  = (2k + 1)



2

( k Z )

→ Các điểm cách nhau một số lẻ lần nữa lần bước sóng trên cùng 1 phương truyền luôn dao động ngược pha.
+ Hai điểm dao động vuông pha:   (2k  1)



2

 d  (2k  1)



4

( k Z )

→ Các điểm cách nhau một số lẻ lần một phần tư bước sóng trên cùng 1 phương truyền luôn dao động vuông pha.
+ Khoảng cách d giữa n ngọn sóng liên tiếp: d = (n – 1) 
+ Thời gian sóng truyền được n ngọn sóng liên tiếp: t = (n – 1)T
II. NHIỄU XẠ VÀ GIAO THOA SÓNG:
1. Nhiễu xạ: là hiện tượng sóng không tuân theo quy luật truyền thẳng khi truyền qua lổ nhỏ hoặc khe hẹp.
2. Giao thoa sóng: Chú ý: Quá trình giao thoa là quá trình đặc trưng của sóng
- Nguồn kết hợp, sóng kết hợp:
+ Nguồn kết hợp: là những nguồn dao động cùng phương, cùng tần số, có độ lệch pha không thay đổi theo thời gian,
hoặc cùng pha.
+ Sóng kết hợp: là sóng do các nguồn kết hợp phát ra (có cùng tần số và tại 1 vị trí xác định thì độ lêch pha không
đổi).
- Khái niệm giao thoa sóng: là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong đó có những điểm cố định mà biên độ
sóng được tăng cường hoặc giảm bớt. Tập hợp các điểm có biên độ tăng cường tạo thành các dãy cực đại, tập hợp các
điểm có biên độ giảm bớt tạo thành các dãy cực tiểu
k=0
- Điều kiện giao thoa: Các sóng gặp nhau phải là sóng kết hợp
k= -1
k=1
Lưu ý:
k= - 2
k=2
+ Cực đại gồm cả gợn lồi và gợn lõm.
+ Khoảng cách giữa 2 cực đại hoặc 2 cực tiểu liên tiếp: λ/2
+ Khoảng cách giữa 2 gợn lồi liên tiếp: λ
S1
S2
+ Khoảng cách giữa cực đại và cực tiểu liền kề: λ/4
+ Hai nguồn cùng pha: trung trực là cực đại, số cực đại là số lẻ, cực tiểu là số chẵn.
+ Hai nguồn ngược pha: trung trực là cực tiểu, số cực tiểu là số lẻ, cực đại là số
chẵn.
k= - 2
k=1
k= -1
k=0
+ Nếu 2 nguồn kếp hợp dao động cùng biên độ: Biên độ cực đại = 2A, biên độ cực
tiểu = 0 (triệt tiểu)
* Chú ý:

Page 8


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868
 d2  d1  

 với ∆φ = φ2 – φ1

2 


+ Biên độ dao động tại M: AM = 2A cos  

3. Phƣơng trình sóng tại M cách 2 nguồn S1, S2 các khoảng d1, d2:
Xét 2 nguồn dao động đồng bộ: ( Cùng pha:   k 2 )

M

Phường trình sóng tại 2 nguồn là: u1  u2  acost

2 d1

 u1M  acos(t   )

u  acos(t  2 d 2 )
 2 M


d1
u1
S1

d2

Phương trình dao động tổng hợp tại M:

S2

 (d2  d1 )
 (d2  d1 )
cos(t 
)


 (d2  d1 )
Với: Pha ban đầu của dao động tổng hợp tại M: M  

 (d2  d1 )
Biên độ của dao động tổng hợp tại M: A  2acos


u2

uM  u1M  u2 M  2acos

 (d 2  d1 )
 1  d 2  d1  k 

1
 (d 2  d1 )
 0  d 2  d1  (k  )
+ Cực tiểu: Amin = 0 khi cos

2
+ Cực đại: Amax = 2a khi cos

Mở rộng:
Nếu 2 nguồn lệch pha    2  1 thì:
+ Hiệu đường đi đến vị trí cự đại là:
+ Hiệu đường đi đến vị trí cự tiểu là:


)
2
1 
d 2  d1  (k  
)
2 2

d 2  d1  (k 

(k  0, 1, 2,...)

Lưu ý:
+ uM = u1M + u2M (Dùng máy tính tổng hợp)
+ Có thể dùng công thức tổng hợp dao động để viết phương trình dao động tổng hợp
+ Trong giao thoa khoảng cách giữa 2 cực đại hoặc 2 cực tiểu liên tiếp là : i 


2

III .SÓNG DỪNG
1. Phản xạ sóng:
- Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bƣớc sóng và luôn luôn ngƣợc pha với sóng tới.
- Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bƣớc sóng và luôn luôn cùng pha với sóng tới.
2. Hiện tƣợng tạo ra sóng dừng: Sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phƣơng, giao thoa với nhau, và tạo
ra một hệ sóng dừng. số điểm đứng yên gọi là nút, điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng sóng.
3. Đặc điểm của sóng dừng:
- Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. Đầu tự do là bụng sóng.
λ
- Khoảng cách hai điểm nút hoặc hai điểm bụng gần nhau nhất là .
2
λ
- Khoảng cách giữa điểm bụng và điểm nút gần nhau nhất là:
4
- Nếu sóng tới và sóng phản xạ có biên độ A thì biên độ dao động tại điểm bụng là 2A, bề rộng của bụng sóng là 4A.
- Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là T/2.
- Vị trí các điểm dao động cùng pha, ngƣợc pha:
+ Các điểm đối xứng qua một bụng thì cùng pha (đối xứng với nhau qua đường thẳng đi qua bụng sóng và vuông
Page 9


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

góc với phương truyền sóng). Các điểm đối xứng với nhau qua một nút thì dao động ngược pha.
+ Các điểm thuộc cùng một bó sóng (khoảng giữa hai nút liên tiếp) thì dao động cùng pha vì tại đó phương trình
biên độ không đổi dấu. Các điểm nằm ở hai phía của một nút thì dao động ngược pha vì tại đó phương trình biên độ đổi
dấu khi qua nút.
 Các điểm trên sợi dây đàn hồi khi có sóng dừng ổn định chỉ có thể cùng hoặc ngược pha.
4. Điều kiện để có sóng dừng:
λ
a) Trƣờng hợp hai đầu dây cố định (nút): l = k (k € N* ) ;
2
* số bó sóng = số bụng sóng = k
* số nút sóng - 1 = k

v
→ fk  k →
2l

 max  2l


v
fmin   fk  k.fmin  fmin  fk 1  fk

2l


Trƣờng hợp tần số do dây đàn phát ra (hai đầu cố định): fk  k

v
2l

Ứng với:
k = 1 .âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = f k 

v
2l

k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1)…
Vậy: Tần số trên dây 2 đầu cố định tỉ lệ với các số nguyên liên tiếp: 1, 2, 3, ...
b) Trƣờng hợp một đầu là nút, một đầu là bụng:
λ
λ
λ

l = (2k +1) = k + (k € N) ;
2
4
4
* số bó sóng = k
* số bụng sóng - 1= số nút sóng - 1 = k

v
→ fk  ( 2k  1)
4l

 max  4l


f f
v
fmin   fk  ( 2k  1).fmin  fmin  k 1 k

4l
2


Trƣờng hợp tần số do ống sáo phát ra (một đầu kín, một đầu hở)

fk  ( 2k  1)

v
4l

Ứng với
v
4l
k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)…
Vậy: Tần số trên dây 1 đầu cố định tỉ lệ với các số nguyên lẻ liên tiếp: 1, 3, 5, ...
5. Biên độ tại 1 điểm trong sóng dừng
* Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ:
k = 0  âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 =

 x
A M  2A sin 2 
 
* Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ:

 x
A M  2A cos 2 
 
IV. Sóng âm
1. Nguồn âm, sóng âm
- Nguồn âm: là những vật dao động phát ra âm
- Sóng âm: là những dao động cơ lan truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí. Sóng âm không lan truyền được trỏng môi
trường chân không.
2. Tính chất:
Page 10


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

+ Trong không khí và chất lỏng: Sóng âm là sóng dọc và chỉ có biến dạng nén hoặc dãn.
+ Trong chất rắn: Sóng âm gồm cả sóng dọc và sóng ngang vì có 2 loại biến dạng: nén – dãn và lệch
+ Âm nghe được (âm thanh) là những âm có tần số trong khoảng: 16Hz < f < 20 000Hz
* Âm có f < 16Hz gọi là hạ âm
* Âm có f > 20 000Hz được gọi là siêu âm
Cả 2 loại hạ âm và siêu âm thì tai người không nghe được
3. Cảm giác âm. Nhạc âm, tạp âm
- Cảm giác âm: phụ thuộc vào nguồn âm và tai người nghe.
- Nhạc âm: có tần số xác định, đồ thị âm là những đường cong tuần hoàn, gây ra cảm giác âm dễ chịu.
- Tạp âm: không có tần số xác định, đồ thị âm là những đường cong không xác định, gây ra cảm giác âm khó chịu
4. Vận tốc truyền âm
- Vận tốc truyền âm: Phụ thuộc vào bản chất môi trường: tính đàn hồi và mật độ vật chất của môi trường
Nhìn chung: vrắn > vlỏng > vkhí.
Ngoài ra: Trong một môi trường xác định vận tốc âm còn thay đổi theo nhiệt độ
- Vật cách âm: đàn hồi yếu, khả năng truyền âm kém
- Bài toán: Xác định tốc độ truyền âm trong kim loại: ∆t = t1 - t2=




v kk v kl

5. Các đặc trƣng vật lí của sóng âm
- Tần số: mọi điểm trong môi trường dao động cùng tần số = tần số của nguồn, khi truyền từ môi trường này sang môi
trường khác thì tần số không đổi (đặc trưng cơ bản và quan trọng nhất)
- Cƣờng độ âm: cường độ âm là năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương

W P
P
 
(W/m2) (Sóng cầu – đẳng hướng)
S.t S 4R 2
I
I
- Mức cƣờng độ âm: L = log (B) = 10 log
(dB)
I0
I0

truyền trong một đơn vị thời gian: I =

Lưu ý:
+ I0 = 10-12 W/m2 cường độ âm chuẩn ở ƒ = 1000 Hz
+ Tại một vị trí có nhiều nguồn âm: I = I1 + I2 + I3 …
+ Nếu cường độ âm tăng hay giảm 10n lần thì mức cường độ âm tăng hay giảm 10n (dB)

I'  10n I  L'  L  10n (dB)

I'  I  L'  L  10n (dB)
 10n
+ Nếu cường độ âm tăng hay giảm k lần thì mức cường độ âm tăng hay giảm 10log(k) (dB)

I'  k.I  L'  L  10 . log( k ) (dB)

I'  I  L'  L  10 . log( k ) (dB)
k

- Đồ thị sóng âm: phụ thuộc vào tần số, biên độ sóng âm.
6. Các đặc trƣng sinh lý của sóng âm
- Độ cao: là đặc trưng sinh lý của âm, gắn liền với tần số âm. Tần số âm càng lớn thì âm càng cao, độ cao cho biết độ
trầm, bổng của âm
- Độ to: là đặc trưng sinh lý của âm gắn liền với mức cường độ âm. Ở cùng một tần số, mức cường độ âm càng lớn thì
độ to càng lớn.
- Âm sắc: là đặc trưng sinh lý của âm giúp ta phân biệt được âm do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sắc gắn liền với
đồ thị sóng âm (→ phụ thuộc vào tần số, biên độ, số họa âm,…). Các âm do các nguồn khác nhau có thể cùng biên độ, tần
số, độ cao, độ to nhưng không cùng âm sắc.
Ngoài ra:
+ Tác dụng của hộp cộng hưởng: Tăng cường độ âm và tạo ra âm sắc riêng của nhạc cụ.
+ Ngưỡng nghe: là mức cường độ âm bé nhất có thể gây ra cảm giác âm, ngưỡng nghe thay đổi theo tần số.
+ Ngưỡng đau: là mức cường độ âm lớn nhất mà tai người có thể chịu được. Ngưỡng đau ứng với mức cường độ âm 130
dB và hầu như không phụ thuộc tần số.
7. Nguồn nhạc âm:
- Dây đàn và ống sáo hai đầu hở:
Page 11


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868


v
v
k
→ƒ=k
2
2f
2
v
v
+ Tần số âm cơ bản: ƒcb =
, họa âm bậc 2: ƒ2 = 2.
= 2ƒcb, … Họa âm có bậc là những số nguyên liên tiếp.
2
2
+ Âm nghe được to nhất khi có sóng dừng: ℓ = k

- Ống sáo 1 đầu kín, 1 đầu hở:

v
1
v
v
 k '.
→ ƒ = k’
  (2k  1)
2 2
4f
4f
4
v
v
+ Tần số âm cơ bản: ƒcb =
, họa âm bậc 3: ƒ3 = 3.
= 3ƒcb, … Họa âm có bậc là những số nguyên lẻ
4
4



+ Âm nghe được to nhất khi có sóng dừng: ℓ =  k 

liên tiếp.
CHƢƠNG 3: ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. ĐẠI CƢƠNG DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ: khi từ thông qua khung dây biến thiên sinh ra trong khung dây một suất điện
động cảm ứng.
- Khung dây đặt trong từ trường sao cho vectơ B vuông góc trục quay
2. Từ thông, suất điện động

 

- Từ thông Φ = NBS.cos(ωt + φ) = Φ0cos(ωt + φ) (Wb). Với Φ0 = N.B.S = NΦ0(1 vòng) ; φ = n, B t 0
φ: Pha ban đầu của từ thông, là góc hợp bởi véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây n và véc tơ cảm ứng từ B .
Φ0 là từ thông cực đại của N vòng dây, Φ0(1 vòng) là từ thông cực đại của 1 vòng dây.
- Suất điện động: e = -


d
π
= ω.N.B.S.sin(ωt + φ) = E0.cos(ωt + φ - ) (V) với Chú ý: Φ0 sớm pha hơn e một lượng 2
2
dt

3. Dòng điện xoay chiều: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ (hoặc điện áp) có chiều và độ lớn biến thiên
tuần hoàn theo thời gian theo qui luật của hàm số sin hay cosin:
+ i: cường độ tức thời ( giá trị của cường độ dòng điện ở thời điểm t)
+ I0 = imax : cường độ cực đại
i  I 0 cos(t  i )
+  : tần số góc

u  U 0 cos(t  u )

+  i : pha ban đầu của dđ.
+ u : điện áp tức thời ( giá trị của điện áp ở thời điểm t)
+ U0 = umax : điện áp cực đại
+  : tần số góc

+  u : pha ban đầu của điện áp.
- Độ lệch pha của điện áp u so với dòng điện i: φ = φu - φi
+ Nếu φ > 0: u nhanh pha hơn i một góc φ
+ Nếu φ = 0: u cùng pha với i
+ Nếu φ < 0: u trễ pha hơn i một góc |φ|
4. Giá trị hiệu dụng: đặc trưng cho tác dụng gây ra trong một thời gian dài
+ Hieu_dung =

E
U
I
Cuc _ dai
→E= 0 ;U= 0 ;I= 0 ;
2
2
2
2

+ Số chỉ của các dụng cụ đo là giá trị hiệu dụng.
II. MẠCH XOAY CHIỀU RLC NỐI TIẾP
Ta luôn có   u  i là độ lệch pha của u đối với i
1. Mạch điện chỉ chứa điện trở thuần R
- Cho dòng điện 1 chiều và xoay chiều chạy qua, gây ra tác dụng nhiệt và không phụ thuộc chiều dòng điện.
- Điện áp và dòng điện luôn cùng pha: φu – φi = 0

Page 12


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
- Định luật ôm cực đại (hiệu dụng): I0 =
- Định luật ôm tức thời: i =

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

U 0R
U
→I=
R
R

uR
(Chỉ R mới có)
R

2. Mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn dây thuần cảm L
- Cho dòng điện 1 chiều chạy qua hoàn toàn, cho dòng điện xoay chiều chạy qua và gây ra tác dụng cản trở gọi là cảm
kháng: ZL = L.ω = 2πƒ.L
- Điện áp uL luôn nhanh pha π/2 so với cường độ dòng điện trong mạch: φu – φi = π/2

U 0L
U
→I= L
ZL
ZL

- Định luật ôm: I0 =

* Công thức độc lập:

u2
i2

1
U 02L I 02L

A

L

B

3. Mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện C
- Không cho dòng điện 1 chiều và cho dòng điện xoay chiều chạy qua gây ra tác dụng cản trở gọi là cảm kháng: ZC =

1
1

. Trong đó [C] = [F]
C 2fC
- Dòng điện xoay chiều qua tụ gọi là dòng điện dịch - gây ra bởi sự biến thiên điện trường giữa hai bản tụ.
- Điện áp uC luôn trễ pha π/2 so với cường độ dòng điện trong mạch: φu – φi = - π/2
C
U 0C
UC
u2
i2
A
B
- Định luật ôm: I0 =
→I=
* Công thức độc lập: 2  2  1

ZC

ZC

U 0C

I 0C

4. Mạch RLC nối tiếp
- Tổng trở: Z =

R 2  Z L  ZC  hoặc Z =
2

(R  r ) 2  Z L  ZC 

- Độ lệch pha của điện áp so với dòng điện : tanφ =
- Điện áp:
+ Tức thời: u = uR + uL + uC







2

Z L  ZC U L  U C

R
UR



+ Vectơ: U0  U0R  U0L  U0C
+ Cực đại: U0 =
+ Hiệu dụng: U =

U 02R  U 0 L  U 0C 

2

U 2R  U L  U C 

2

U UR UC UL

I  Z  R  Z  Z
C
L


U 0 U 0 R U 0C U 0 L
- Cường độ dòng điện : I 0 



Z
R
Z
ZL
C


U
1
I m ax   Z L  Z C   
Z
LC

* Chú ý:
+ Nếu cần tính U ở các đoạn mạch thì nhớ: “Z đâu U đó”.
+ Chỉ có R tiêu thụ điện năng; L,C không tiêu thụ điện năng.
+ Mạch thiếu phần tử nào thì đại lượng tương ứng của phần tử đó băng 0.
5. Tính chất của mạch:
+ Nếu ZL > ZC (UL> UC):  > 0  u sớm pha so với i: Mạch có tính cảm kháng.
+ Nếu ZL < ZC (UL< UC):  < 0  u trễ pha so với i: Mạch có tính dung kháng.
+ Nếu ZL = ZC (UL= UC):  = 0  u cùng pha với i: Mạch xảy ra hiện tƣợng cộng hƣởng điện.
* Cộng hƣởng điện:
+ Hiện tượng cộng hưởng điện là hiện tượng cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại.
+ Khi có hiện tượng cộng hưởng điện: Trong mạch có ZL = ZC hay  2LC = 1.
Hiệu điện thế luôn cùng pha với dòng điện trong mạch, UL = UC  URmax=U;
Lúc đó: Z = Zmin =R  I = I max = U/R
Page 13


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

Hệ số công suất cos  1
Công suất tiêu thụ P = Pmax = UI =

U2
R

+ Để có hiện tượng cộng hưởng điện thì ta có thể điều chỉnh 1 trong 3 đại lượng L, C, f
6. Bảng tóm tắt cho đoạn mạch R, L, C không phân nhánh loại đơn giản:
Các loại
mạch

Chỉ có R

Chỉ có L

Chỉ có C

Z  R2  R

Z  Z L  .L

RLC nối tiếp

Hình vẽ
Giản đồ
véc tơ

Tổng
trở của
mạch

Độ lệch
pha của
u &i

Z  ZC 

(ZL: Cảm kháng)

1
C

Z  R 2  ( Z L  ZC ) 2

(ZC: Dung kháng)

  u  i  0
u & i cùng pha

  u   i 



  u   i  

2


2

u sớm pha π/2 so với i u trễ pha π/2 so với i

Điện áp

U  U R2  (U L  U C ) 2
2

U L  U C Z L  ZC

UR
R
R
Hệ số công suất: cos 
Z

tan  

+ Nếu ZL> ZC (UL>UC):
 >0  u sớm pha so với i.
+ Nếu ZL< ZC (UL <0  u trễ pha so với i.
Định
luật ôm

I

U
R

Hay I 0 

U
ZL
U
I0  0
ZL

I

U0
R

hay

U
ZC
U
I0  0
ZC

I 
hay

I

U U R U L UC



Z
R
ZL
ZC

III. CÔNG SUẤT ĐIỆN XOAY CHIỀU:
+ Công suất tiêu thụ: P  UI cos  =
Với cos  

U2
U2
U2
cos = RI2  R 
cos 2  Pmax .cos 2
R
R
Z

UR R

là hệ số công suất
U Z

Lưu ý: + Khi mạch chứa thêm điện trở thuần r (ở cuộn cảm L)
- Hệ số công suất: cos =

R  r UR  Ur

Z
U

- Công suất: P = UI.cos=I2(R+r)
+ Tụ điện, cuộn dây thuần cảm: không tiêu thụ điện  Hệ số công suất= 0, công suất tiêu thụ= 0
+ Ý nghĩa hệ số công suất: Hệ số công suất càng lớn  công hao phí trên dây càng bé và ngược lại.

Page 14


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

a. Các trường hợp:
* Mạch không có R:   


2

 cos  0  P  0

* Mạch chỉ có R: Mạch cộng hưởng:   0  cos  1 ( max)
* Mạch bình thường: 


2

 


2

 0  cos  1

b. Nhận xét:

P
 cos  giảm thì I tăng  P = RI2 tăng : Có hại
Ucos
* Những dụng cụ điện chỉ đạt yêu cầu nếu cos  0,85
* I

IV. MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1. Máy biến áp: Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều ( Máy biến áp không có khả năng biến đổi
tần số, không hoạt động trực tiếp dòng điện không đổi)
2. Cấu tạo máy biến áp: Cuộn sơ cấp N1 (dùng đưa điện áp vào), cuộn thứ cấp N2 (dùng lấy điện áp ra) và lõi biến áp:
Tác dụng tăng từ và dẫn từ, cấu tạo gồm các lá thép kỹ thuật mỏng, sơn cách điện, ghép sát nhau tạo thành khối.
3. Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
4. Công thức máy biến áp:
- Điện áp:

U2 N2

Trong đó: U1 là điện áp đặt vào cuộn sơ cấp, U2 là điện áp lấy ra ở cuộn thứ cấp, k = N1/ N2 là hệ số
U 1 N1

máy biến áp
+ Nếu N2 >N1  U2 >U1: máy tăng áp
+ Nếu N2< N1  U2 < U1: máy hạ áp
5. Truyền tải điện năng.
2
- Điện năng hao phí trên dây: Php  I R 

P2
R
U 2 cos 2 

Trong đó: + P: Công suất điện truyền đi, đơn vị: W
+ U: Điện áp truyền tải trên dây
+ R: Điện trở dây truyền tải
+ cos: Hệ số công suất trên dây truyền tải (thường cos=1)
Lưu ý:
Để giảm hao phí có 2 cách:
+ Giảm R: Tốn nhiều chi phí ví dụ như thay dây dẫn điện bằng "vàng" -> không khả thi
+ Tăng Uphát. Thực hiện dể dàng nhờ máy biến áp. Nếu Uphat tăng n lần thì Php giảm n2 lần
V. MÁY PHÁT VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1. Nguyên tắc hoạt động máy phát: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ: Từ thông qua khung biến thiên, sinh ra trong
khung dây một suất điện động biến thiên cùng tần số
2. Cấu tạo và cách tạo ra suất điện động xoay chiều:
- Cấu tạo: gồm hai phần chính
+ Phần cảm: là phần tạo ra từ trường (thường là các nam châm)
+ Phần ứng: là phần tạo ra suất điện động (thường là khung dây)
- Cách 1: Từ trường cố định, khung dây quay
- Cách 2: Khung dây cố định, từ trường quay
Nhận xét: + Từ trường vuông góc với trục quay khung dây
+ Phần quay: Roto, phần đứng yên: Stato.
+ Thông thường số cực từ = số cuộn dây của máy.
3. Máy phát điện xoay chiều một pha:
- Suất điện động: e  

d

 NBS.sin(t   0 )  E 0 cos(t   0  ) (V)
dt
2

- Tần số dòng điện: f  p.n  p

60
Page 15


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
Trong đó: p là số cặp cực nam châm, n 

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

N
: Tốc độ quay của roto, đơn vị: vòng/s. N: vòng/ phút
60

Lưu ý: - Máy phát công suất bé: phần quay (Roto)là khung dây quay, phần đứng yên là nam châm
- Máy phát công suất lớn: phần quay (Roto)là nam châm điện, phần đứng yên là khung dây
- Máy phát khung dây quay có thêm bộ góp: máy xoay chiều là 2 vòng khuyên, máy một chiều là hai bán vòng
khuyên.
- Mạch chỉnh lưu 1/2 chu kì: dùng 1 diot, dòng điện 1 chiều nhấp nháy, chỉ có điện trong 1/2 chu kì.
- Mạch chỉnh lưu 2 nữa chu kì: dùng 4 diot, dòng điện 1 chiều nhấp nháy, có điện trong 2 nữa chu kì.
4. Máy phát điện xoay chiều ba pha, dòng điện ba pha.
- Cấu tạo: gồm hai phần chính
+ Phần cảm: 1 nam châm quay quanh một trục cố định (phần cảm là roto)
+ Phần ứng: gồm 3 cuộn dây hoàn toàn giống nhau, đặt lệch nhau một góc

2
3

- Dòng điện ba pha: là hệ thống ba dòng điện xoay chiều gây ra bởi ba suất điện động xoay chiều cùng biên độ, cùng
tần số nhưng lệch pha nhau một góc

2
3



e1  E 0 cos(t )
i1  I 0 cos(t )


2
2


e

E
cos(

t

)
Nếu
tải
đối
xứng
thì
 2
i 2  I 0 cos(t  )
0
3
3


2

2



e 3  E 0 cos(t  3 )
i 3  I 0 cos(t  3 )
5. Động cơ không đồng bộ ba pha.
- Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và mô men lực từ tác dụng lên roto
- Cấu tạo: gồm hai phần chính
+ Stato: gồm ba cuộn dây hoàn toàn giống nhau, đặt lệch nhau một góc

2
3

+ Roto: là khối trụ lồng xóc quay quanh trục cố định, roto quay tốc độ < tốc độ quay của từ trường.
Trong đó:
+ Pi = P-Phao-phi: Công suất có ích
+ P: Công suất tiêu thụ điện.
Lưu ý:
+ Biên độ từ trường tại tâm máy: B = 1,5B0. Với B0 là biên độ từ trường ở tâm do một cuộn dây tạo ra

Page 16


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

Bảng tóm tắt các dụng cụ

Dụng
cụ
Máy
biến
áp

Máy
phát
điện
xoay
chiều
1 pha

Nguyên tắc hoạt động

Công dụng

Cấu tạo ( hình)

biến đổi điện áp
xoay chiều mà
không làm biến
đổi f

+ Lõi thép:
+ 2 cuộn dây:
Sơ cấp: N1 vòng, nối với
nguồn.
Thứ cấp: N2 vòng, nối với tải
tiêu thụ

Tạo ra dòng
điện xoay chiều

+Phần cảm: là nam châm,
dùng để tạo ra từ thông biến
thiên.

Dựa trên hiện tượng:
Cảm ứng điên từ

Dựa trên hiện tượng:
Cảm ứng điên từ

*n : tốc độ quay của rôto
(vòng/s).
*p : số cặp cực của nam
châm.
*f : tần số của dòng điện (Hz).

Phần đứng: Stato

Là máy tạo ra
ba suất điện
động xoay
chiều hình sin
cùng tần số,
cùng biên độ và
lệch pha nhau

2
.
3

Động

không
đồng
bộ 3
pha

Biến điện năng
thành cơ năng

+ Tần số của dòng điện:
f = n.p

+Phần ứng: là các cuộn dây
giống nhau đặt cố định trên
một vòng tròn

Tạo ra dòng
điện xoay chiều
3 pha

U1
N
I
 1  2
U 2 N 2 I1
+ Nếu U2 > U1 (N2 > N1)
 Máy tăng áp.
+ Nếu U1 > U2 (N1 > N2)
 Máy hạ áp.

Phần quay: Rôto

Máy
phát
điện
xoay
chiều
3 pha

Công thức

+ Để giảm tốc độ quay của
rôto nhưng vẫn giữ được tần
số f của dòng điện xoay chiều,
người ta thường tăng số cặp
cực p của nam châm.

+Phần cảm: là nam châm,
dùng để tạo ra từ thông biến
thiên.

+ Dựa trên hiện tượng:
Cảm ứng điên từ

Giảm tải

Dựa trên hiện tượng:
Cảm ứng điên từ và sử
dụng từ trường quay

Giảm tải

+Phần ứng: gồm 3 cuộn dây
giống nhau được đặt định,
lệch nhau 1200 trên một vòng
tròn
Phần quay: Rôto
Phần đứng: Stato

+Stato: là bộ phận tạo từ
trường quay với tốc độ góc 
, gồm ba cuộn dây giống
nhau, đặt lệch nhau 1200 trên
đường tròn.
+Rôto lồng sóc hình trụ:
giống như 1 khung dây dẫn,
có thể quay dưới tác dụng của
từ trường quay

Page 17


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

CHƢƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
C

L

I. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
1. Cấu tạo mạch dao động điện từ LC: Mạch kín gồm tụ điện C và cuộn cảm thuần L ghép nối tiếp.
2. Hoạt động: Tích điện cho tụ C (kích thích cho mạch dao động), sau đó chuyển khóa K nối cuộn dây L tạo thành mạch
kín cho mạch dao động.
3. Nguyên nhân gây ra dao động: do hiện tượng tự cảm ở cuộn dây (Trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ).
4. Định nghĩa dao động điện từ tự do:
- Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao
động được gọi là dao động điện từ tự do.
- Sự biến thiên điện tích trên một bản:
* q: Điện tích tức thời ( ở thời điểm t)
* q0: Điện tích cực đại của một bản tụ
q = q0cos(t + ) (C) *  : tần số góc
*  : pha ban đầu của điện tích.
- Sự biến thiên về dòng điện trong mạch:



i  q '   q0 sin(t   )   q0cos(t    )
2
* i: cường độ tức thời ( giá trị của cường độ dòng điện ở thời điểm t)
* I0 = q0: cường độ cực đại
*  : tần số góc

π

 i= I0cos(wt + φ + 2) (A)

π

π

* (φ + 2) : pha ban đầu của dòng điện ( i sớm pha 2 so với q)
- Sự biến thiên điện áp giữa 2 bản tụ.

u

q
q
 0 cos(t   )
C
C
* u: Điện áp tức thời ( ở thời điểm t)
* U0 

 u  U 0 cos(t   ) (V)

q0
: Điện áp cực đại
C

*  : tần số góc
*  : pha ban đầu của điện áp ( u và q cùng pha)
Lưu ý: - Điện áp, điện tích trên tụ luôn biến thiên cùng tần số, cùng pha.


so với điện áp, điện tích.
2
u U
- Điện trường biến thiên trong khoảng giữa hai bản tụ: E   0 . cos(t  )  Biến thiên cùng tần số f,
d
d
- Dòng điện biến thiên cùng tần số nhưng nhanh pha

cùng pha với điện áp, điện tích tụ.
- Từ trường (cảm ứng từ) ở cuộn dây: B=B0cos(t++


)  Biến thiên cùng tần số f, cùng pha với dòng điện.
2

5. Chu kì, tần số, tần số gó riêng của mạch dao động:

T  2 LC ;

f 

1
2 LC

;



1
;
LC

T

Lưu ý: Chu kì khi mạch ghép thêm C hoặc L
- Mạch ghép thêm C:
6. Các công thức độc lập:

I0  q 0 

q0
;
LC

U0 

q0
I
L
 0  I0.
;
C C
C

CU02 = LI02 =

Page 18

q 2o
C

1
f


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
i
q02  q 2  ( )2



Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

i2 u2

 1;
I 02 U 02

i2 q2
 1
I 02 q02

7. Năng lƣợng trong mạch LC (đã bị giảm tải và không thi)
Năng lượng điện từ:
- Tổng năng lượng điện trường tức thời trong tụ điện và năng lượng từ trường tức thời trong cuộn cảm của mạch
dao động gọi là năng lượng điện từ.
( Đối với mạch dao động tự do thì năng lượng điện từ luôn là một hằng số không đổi)


1 2 q2 1
1
W

Wc

Cu 
 qu  .Cu 02 . cos2 (t   )
 đ
2
2C 2
2
- Năng lượng điện trường (của tụ điện): 
WL
2
q0
1
2
W
 CU 0 
 đ max 2
2C
1
1 2

1

2
2
W

WL

Li

Li
.
cos
(

t



)

.Cu02 . sin 2 (t   )
t
0

2
2
2
2
- Năng lượng từ trường (của cuộn cảm): 
1
2
W
 t m ax  2 Li0
1
1 2 1 Q 20
2
- Năng lượng điện từ: W=Wđ + Wt= CU 0  LI 0 =
2 C
2
2
Lưu ý: + Năng lượng điện từ mạch LC lý tưởng bảo toàn.
+ Nếu q, u, i dao động điều hoà với chu kì T ( tần số f và tần số góc  ) thì W đ và Wt biến thiên tuần hoàn
với chu kì T ' 

T
(tần số f '  2 f và tần số góc  '  2 )
2

+ Thời gian giữa hai lần liên tiếp dòng điện triệt tiêu, cực đại,…là T/2
8. Các dạng dao động khác
- Dao động điện từ tắt dần: hao phí do tỏa nhiệt trên điện trở của dây dẫn, cuộn cảm.
- Dao động duy trì:
- Sử dụng tranzito bù lại năng lượng từ nguồn điện cho mạch dao động đúng bằng năng lượng hao phí trong một chu
kì.
- Dao động tuần hoàn: chu kì, tần số dao động duy trì = chu kì, tần số dao động riêng của mạch.
- Công suất điện cần cung cấp duy trì dao động:
+Công suất cần cung cấp: PCC  Php  I 2 R ( I =
+Điện năng cần cung cấp: Q=Pt

𝐼0
2

)

II. ĐIỆN TỪ TRƢỜNG. SÓNG ĐIỆN TỪ
1. Điện từ trƣờng
- Điện trường xoáy: các đường sức điện là những đường cong kín.
- Từ trường xoáy: các đường sức từ là những đường cong kín.
- Điện trường và từ trường có mối liên hệ mật thiết với nhau, là hai thành
phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường.
-Điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra xung quanh nó một từ
trường xoáy biến thiên theo thời gian và ngược lại.
2. Sóng điện từ:
- Định nghĩ: Sóng điện từ là quá trình lan truyền của điện từ trường trong
không gian.
- Đặc điểm sóng điện từ:
- Là sóng ngang.





- Trong quá trình truyền sóng, vec tơ B , E luôn "vuông góc" với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Ba

  

vec tơ v , E , B tuân theo quy tắc tam diện thuận (hướng từ E sang B)
- Điện trường E và từ trường B biến thiên tuần hoàn theo thời gian, không gian và luôn "cùng pha "tại một điểm
Page 19


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

- Sóng điện từ truyền được cả trong 4 môi trường: rắn, lỏng, khí và chân không. Trong chân không sóng điện từ

c
.
v

lan truyền với tốc độ ánh sáng: v = c = 3.108 m/s, Trong môi trường chiết suất n: n 

- Sóng điện từ mang theo năng lượng và tuân theo các quy luật phản xạ, khúc xạ,…
- Bước sóng:   v.T  2.v. LC
3. Phân loại sóng điện từ:
- Sóng điện từ mang năng lượng.
- Sóng điện từ bước sóng từ vài cm đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến:
Loại sóng
Tần số
Bƣớc sóng
Đặc tính
Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ, dùng thông tin liên lạc
Sóng dài
3 - 300 KHz
105 - 103 m dưới nước.
Sóng trung

0, 3 - 3 MHz

Sóng ngắn

3 - 30 MHz

Sóng cực
ngắn

30 - 30000 MHz

103 - 102 m

2

10 - 10 m

-2

10 - 10 m

Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm ít bị hấp thụ =>
ban đêm nghe đài sóng trung rõ hơn ban ngày
Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần
=> thông tin trên mặt đất kể cả ngày và đêm.
Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện li hấp thụ, xuyên
qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ, vô tuyến truyền
hình.

4. Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến (Sự phát và thu sóng điện từ):
- Anten: là thiết bị thu hoặc phát sóng điện từ, có cấu tạo là mạch LC hở.
- Mạch thu và phát sóng điện từ: Gồm mạch dao động LC ghép với anten.
- Nguyên tắc chung gồm 4 nguyên tắc:
+ Phải dùng sóng điện từ cao tần.
+ Tại nơi phát thực hiện biến điệu sóng: gửi sóng âm tần vào sóng cao tần  Tạo thành sóng mang (biên độ của
sóng điện từ cao tần (gọi là sóng mang) biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của dao động âm tần).
+ Ở nơi thu phải thực hiện tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần.
+ Tính hiệu âm tầng thu được khuyếch đại bằng mạch khuyếch đại trước khi ra loa.
- Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến điện đơn giản:
Máy phát

Máy thu

1
5
3

4

5

1

2

3

4

2

(1): Micrô.
(1): Anten thu
(2): Mạch phát sóng điện từ cao tần.
(2): Chọn sóng.
(3): Mạch biến điệu.
(3): Mạch tách sóng.
(4): Mạch khuếch đại.
(4): Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần.
(5): Anten phát.
(5): Loa
- Nguyên tắc thu sóng điện từ: Dựa vào nguyên tắc cộng hưởng điện từ trong mạch LC (f = f0)

Page 20


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

CHƢƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG
I. TÁN SẮC ÁNH SÁNG. QUANG PHỔ
1. Tán sắc ánh sáng: là sự phân tách ánh sáng phức tạp thành nhiều ánh sáng đơn sắc thành phần . Với ánh sáng trắng ta
thu được dãy màu biến thiên liên tục từ: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Trong đó: tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch
nhiều nhất; 7 màu nêu trên gọi là 7 màu cơ bản.
2. Ánh sáng đơn sắc:
- Không bị tán sắc khi qua lăng kính, được đặc trưng bởi tần số f.
- Chiết suất của môi trường có giá trị khác nhau đối với những ánh sáng đơn sắc khác nhau: Chiết suất nhỏ nhất nmin với
tia đỏ, lớn nhất nmax với tia tím, bước sóng lớn nhất vơi tia đỏ (0,76m), nhỏ nhất với tia tím (0,38m).
3. Ánh sáng trắng:
Là tập hợp của "vô số" ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím, bước sóng từ 0,38m(Tim)  0,76m
(đo).
4. Bƣớc sóng và màu sắc ánh sáng
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định. Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tốc
độ truyền sóng, bước sóng,… có thể thay đổi nhưng tần số không đổi. Có tần số lớn nhất là tia tím, nhỏ nhất là tia đỏ (Xét
trong vùng nhìn thấy).
- Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38m
(ánh sáng tím) đến 0,76m (ánh sáng đỏ).
- Ngoài các màu đơn sắc còn các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau.
5. Công thức về chiết suất
- Bước sóng khi truyền trong môi trường chiết suất n: '=  / n (  là bước sóng trong chân không ,không khí).
c
- Vận tốc a/sáng trong môi trường chiết suất n: v' = n (c: vận tốc a/sáng trong chân không ,không khí).
i

- Khoảng vân trong môi trường chiết suất n: i' = (i: khoảng vân trong môi trường không khí).
n
6. Máy quang phổ: là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc. Máy quang
phổ dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra. Hoạt động của máy
quang phổ dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng của lăng kính. Máy quang phổ gồm có 3 bộ phận chính:
- Ống chuẩn trực: để tao ra "chùm tia song song" (tất cả các tia // với nhau)
- Hệ tán sắc: Gồm 1 hay nhiều lăng kính, tạo ra "nhiều chùm tia đơn sắc song song" (đỏ//đỏ, tím// tím, lục//lục)
- Buồng tối (buồng ảnh): Gồm nhiều chùm tia đơn sắc hội tụ (đỏ vs đỏ, tím vs tím)  tạo ra ảnh của vạch quang phổ.
7. Các loại quang phổ:
Quang phổ liên tục
Quang phổ vạch phát xạ
Quang phổ vạch hấp thụ
Định nghĩa
Là một dãy màu biến thiên liên Là hệ thống các vạch màu Là quang phổ liên tục thiếu
tục từ đỏ đến tím
riêng rẽ ngăn cách nhau bằng một số vạch màu do đám khí
những khoảng tối
(hơi) hấp thụ.
Nguồn phát
Các chất rắn, chất lỏng và chất Các chất khí (hơi) ở áp suất Vật có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt
khí ở áp suất lớn bị nung nóng
thấp bị kích thích nóng sáng.
độ của nguồn sáng trắng phát
ra quang phổ liên tục.
Tính chất
- Không phụ thuộc bản chất và - Phụ thuộc vào bản chất vật - Ở một nhiệt độ xác định, vật
thành phần cấu tạo của vật, chỉ phát xạ, các nguyên tố khác chỉ hấp thụ những bức xạ mà
phụ thuộc nhiệt độ của vật.
nhau thì quang phổ vạch rất nó có khả năng phát xạ, và
- Ở mọi nhiệt độ, vật đều bức khác nhau, đặc trưng của ngược lại.
xạ.
nguyên tố về số lượng, vị trí, - Các nguyên tố khác nhau có
- Khi nhiệt độ tăng dần thì màu sắc, độ sáng tỉ đối của các quang vạch hấp thụ riêng đặc
cường độ bức xạ càng mạnh và vạch đó.
trưng cho nguyên tố đó về số
miền quang phổ lan dần từ bức → quang phổ vạch đặc trưng lượng và vị trí các vạch.
xạ có bước sóng dài sang bức xạ riêng cho nguyên tố.
có bước sóng ngắn.
Ứng dụng Dựa vào quang phổ có thể xác +Xác định thành phần (nguyên tố), hàm lượng các thành phần
phép phân định được nhiệt độ và áp suất trong vật dù nồng độ rất nhỏ.
tích quang của vật phát sáng, kể cả những +Cho kết quả nhanh hơn, nhạy hơn và chính xác hơn phép phân
phổ
vật ở rất xa như mặt trời, sao.
tích hóa học.
Page 21


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

8. Hiện tƣợng đảo vạch quang phổ:
Nguyên tố có khả năng hấp thụ bức xạ nào thì cùng có khả năng phát xạ bức xạ đó.
II. NHIỄU XẠ VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG
1. Nhiễu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ là hiện tượng truyền sai lệch (bị lệch phương truyền)
S1
so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản (lỗ nhỏ, khe hẹp, mép vật).
2. Giao thoa ánh sáng
a I
- Giao thoa: là sự tổng hợp của hai hay nhiều ánh sáng kết hợp trong
S2
không gian, trong đó có những vị trí cường độ sáng tăng cường tạo thành vạch
sáng (vân sáng), xen kẽ vị trí cường độ sáng triệt tiêu tạo thành vạch tối (vân tối).
(bong bóng xà phòng màu sặc sỡ  giao thoa). Các vạch sáng (vân sáng) và các
vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa.
- Điều kiện giao thoa:
hai chùm sáng là hai chùm kết hợp, do các nguồn kết hợp sinh ra.
Nhận xét: Nhiễu xạ, giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
3. Công thức giao thoa:

d1
d2

M
x
O

D

ax
 k (k ∈ Z)
D
D
b. Khoảng vân: Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp i 
a
a. Hiệu quang trình (Hiệu quang lộ, hoặc hiệu đường đi): d  d 2  d1 

Luu ý: - Khoảng cách 1 vân sáng và 1 vân tối liền kề là: i/2.
+ Khoảng cách giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp là: (n – 1)i.
+ Khoảng cách từ vân sáng thứ m đến vân sáng thứ n (cùng phía O) cho ta (n – m) khoảng vân.
+ Khoảng cách từ vân sáng thứ m đến vân sáng thứ n ( hai phía O) cho ta (n + m) khoảng vân.
- Nếu thực hiện giao thoa trong môi trường chiết suất n: i ' 

i
n

- Ý nghĩa của khoảng vân: Xác định bước sóng ánh sáng.
c. Vị trí vân sáng bậc k: d2 – d1 = k ; (k ∈ Z)
 xs( k )  k

D
a

= ki ; (k  Z ) k: bậc giao thoa của vân sáng. Trong đó: k = 0 là vân sáng trung tâm, k =  1 là vân sáng

bậc 1,….
d. Vị trí vân tối thứ k: d2 - d1 = (k -1/2) (k ∈ Z)
1 λD
1
x = ( k - 2) a = ( k - 2) i (k  Z ) ( Vì vân tối thứ nhất cách vân trung tâm 1/2 bước sóng)
III. TIA HỒNG NGOẠI, TỬ NGOẠI, RƠN-GHEN VÀ THANG SÓNG ĐIỆN TỪ
* Tính chất chung :
+ Đều là sóng điện từ.
+ Đều không nhìn thấy.
+ Đều tác dụng lên kính ảnh. ( Riêng tia hồng ngoại, chỉ tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại)
1. Các đặc điểm
Tia hồng ngoại
Tia tử ngoại
Tia X
- Là bức xạ không nhìn thấy - Là bức xạ không nhìn thấy nằm - Là bức xạ không nhìn thấy
nằm trên vùng ánh sáng đỏ, dưới vùng ánh sáng tím, có bước sóng nằm dưới vùng tử ngoại, có
Định
có bước sóng dài hơn bước ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím: Từ bước sóng ngắn hơn bước sóng
nghĩa
sóng ánh sáng đỏ:
tia tử ngoại: Từ 10-8m  10-11m
0,38m (tím) đến vài nm (10-9m).
Từ 0,76m (đỏ) đến vài mm
- Mọi vật (dù có nhiệt độ - Các vật nhiệt độ >20000C
- Ống Rơn ghen, ống cu-lít-giơ.
thấp) cao hơn nhiệt độ môi - Hồ quang điện có nhiệt độ 30000C, - Khi cho chùm tia e có vận tốc
trường đều phát ra hồng ngoại đèn hơi thủy ngân, là những nguồn lớn đập vào một đối âm cực
Nguồn
VD : Cơ thể người, lò than, phát tia tử ngoại mạnh. Mặt trời là bằng kim loại khó nóng chảy
phát
lò điện, bóng đèn dây tóc...
nguồn phát ra tia tử ngoại rất mạnh như vonfam hoặc platin.
(9% năng lượng ánh sáng mặt trời)
Tính chất - Tác dụng nhiệt mạnh (tính - Bị nước, thủy tinh,…hấp thụ mạnh - Có khả năng đâm xuyên mạnh
Page 22


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH
chất nổi bậc - đặc trưng).
- Bị hơi nước, khí CO2 hấp
thụ mạnh.
- Gây ra một số phản ứng hóa
học.
- Tác dụng lên phim và kính
ảnh hồng ngoại. (không tác
dụng lên phim, kính ảnh
thường)
- Gây ra hiện tượng "quang
điện trong".
- Có thể biến điệu như sóng
điện từ.

Ứng dụng

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868
nhưng truyền qua được thạch anh.
- Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh.
- Có thể làm một số chất phát quang.
- Có tác dụng ion hóa không khí.
- Có tác dụng gây ra một số phản ứng
quang hóa, quang hợp.
- Có một số tác dụng sinh lý: diệt
khuẩn, hủy diệt tế bào.

nhưng bị lớp chì (kim loại
năng) vài mm cản lại. Khi
  : Tia X càng cứng, đâm
xuyên càng mạnh và ngược lại.
- Tác dụng rất mạnh lên kính
ảnh.
- Làm phát quang nhiều chất.
- Có khả năng ion hóa các chất
khí.
- Gây hiện tượng "quang điện
ngoài".
- Có tác dụng sinh lý mạnh:
Diệt khuẩn, huỷ diệt tế bào,…
- Sấy khô, sưởi ấm.
- Khử trùng (nước uống, thực phẩm, - Chiếu điện, chụp điện dùng
- Quay phim và chụp ảnh
dụng cụ y tế,…)
trong y tế để chẩn đoán bệnh.
hồng ngoại.
- Chữa bệnh còi xương.
- Chữa bệnh ung thư.
- Điều khiển từ xa.
- Xác định vết nức trên bề mặt kim - Kiểm tra vật đúc, dò bọt khí,
- Chụp ảnh bề mặt trái đất từ loại.
vết nức trong kim loại.
vệ tinh.
-Dùng trong máy soi tiền
- Kiểm tra hành lí hành khách
- Quân sự (tên lửa tự động
đi máy bay.
tìm mục tiêu, camera hồng
ngoại, ống nhòm hồng
ngoại…)

2. Thang sóng điện từ:
- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơn ghen, tia gamma đều có cùng bản chất là sóng
điện từ, chỉ khác nhau về tần số (bước sóng). Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ.

 votuy endien   hongngoai   nh int hay   tungoai   Ronghen   gamma



f votuy endien  f hongngoai  f nh int hay  f tungoai  f Ronghen  f gamma
- Các tia có bước sóng càng ngắn thì có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất
và dễ ion hóa chất khí. Các tia có bước sóng càng dài, ta càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa nhiễu xạ.
Ngoài ra: Các tia có bản chất khác với các bức xạ điện từ nêu trên
- Tia âm cực (Tia catot): là dòng các electron chuyển động tốc độ lớn, mang điện tích âm.
- Tia : là dòng các hạt nhân heeli (hạt anpha 24 He ) mang điện tích (+)
THANG SÓNG ĐIỆN TỪ :


0
+Theo thứ tự tăng dần của bước sóng :Gamma-> Tia X-> Tử ngoại-> Á/sáng nhìn thấy-> Hồng ngoại-> Sóng vô tuyến.
+Từ trái qua phải:
*Bước sóng tăng (λmin=λgamma, λmax=λvô tuyến )
*Năng lượng giảm (εmax=εgamma, εmin=εvô tuyến )
*Tần số giảm ( fmax=fgama , fmin=fvô tuyến)
+Khi   :Thể hiện tính sóng càng rõ, tính hạt càng mờ và ngược lại
--------------------CHƢƠNG VI: LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG.
I. HIỆN TƢỢNG QUANG ĐIỆN (NGOÀI). THUYẾT LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1. Hiện tƣợng quang điện (ngoài)
- Thí nghiệm Hez: Dùng nguồn sáng hồ quang điện giàu tia tử ngoại chiếu vào tấm kẽm tích điện âm.
- Hiện tượng quang điện ngoài: là hiện tượng chiếu bức xạ (ánh sáng) có bước sóng thích hợp làm các e bật ra khỏi bề mặt
kim loại. Các e bật ra gọi là các quang electron.
2. Các định luật quang điện.
- Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng
giới hạn quang điện o của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện (  0).
Page 23


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

- Định luật dòng quang điện bão hòa: cường dộ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng.
- Định luật động năng ban đầu cực đại: Động năng phụ thuộc vào bước sóng, bản chất kim loại là không phụ thuộc vào
cường độ chùm sáng.
3. Lƣợng tử năng lƣợng (Giả thuyết plăng): Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử, phân tử,…phát xạ hay hấp thụ có
giá trị xác định gọi là lượng tử năng lượng:  = hf =

hc



.

Trong đó: h = 6,625.10-34J.s hằng số Plăng
Lưu ý: Sự phát xạ hay hấp thụ của nguyên tử, phân tử,…có tính gián đoạn, không liên tục.
4. Thuyết lƣợng tử ánh sáng
+Ánh sáng được tạo thành bỡi các hạt gọi là phôtôn.
+Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng hf.
+Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c=3.108m/s dọc theo tia sáng.
+Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn.
Chú ý: - Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
- Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1s.
- Nguyên tử, phân tử,…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng cũng là phát xạ hay hấp thụ phôtôn
Nhận xét:
- Hiện tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt.
- Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt: ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. Trong mỗi hiện tượng
ánh sáng thể hiện rỏ nét 1 trong hai tính chất trên. Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất
điện từ.
+ Ánh sáng bước sóng càng lớn: tính sóng rõ nét, thể hiện ở khả năng giao thoa, nhiễu xạ, khúc xạ...
+ Ánh sáng bước sóng càng ngắn: tính hạt càng rõ nét, thể hiện ở khả năng đâm xuyên, ion hóa,…
* Giải thích định luật về giới hạn quang điện
Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn công thoát :
hc
hf = hc  A =
=>   o ; với o = hc : giới hạn quang điện.
o

A
5. Công thức bài tập
a. Dạng bài tập về lƣợng tử năng lƣợng, hiện tƣợng quang điện
e.Uh
Sơ đồ công thức:

  hf  A  Wd max
hc





hc

1
 mv02max
0 2

Trong đó h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng.
c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.
f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ).

A=

hc
là công thoát của kim loại dùng làm catốt
l0

0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt
m = 9,1.10-31 kg là khối lượng electron
v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt
Uh gọi là Hiệu điện thế hãm: Là hiệu điện thế ngược (âm) đặt vào hai cực A-K sao cho triệt tiêu hoàn toàn
dòng quang điện (mọi e bật ra đều quay trở lại catot):

1 2
mv0(max)  e.U h . Trong đó: Uh = -UAK.
2

Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn.
Lƣu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu
cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … thì ta chỉ cần xét cho bức xạ có bước sóng nhỏ nhất hoặc
tần số lớn nhất (Min hoặc fMax)
- Dòng quang điện bão hòa: Cường độ lớn nhất, mọi e bật ra đều đi đến được anot.

Page 24


Vật lý 12- Luyện thi CĐ, ĐH

Nguyễn Đình Sáng- ĐT: 0163 310 9868

n

- Hiệu suất quang điện: H= N trong đó:
Ibh= ne (Ibh cường độ dòng quang điện bão hòa, n: số e đến được anot)
P= Nε ( P: công suất nguồn sáng, N: số photon ánh sáng chiếu vào catot, ε: năng lượng mỗi photon ánh sáng)
II. QUANG ĐIỆN TRONG. QUANG - PHÁT QUANG VÀ LAZE
1. Quang điện trong.
* Chất quang dẫn: Một số chất bán dẫn Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe…có tính chất: chúng là những
chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp.
* Quang dẫn: Là hiện tượng giảm mạnh điện trở (tăng độ dẫn điện) khi được chiếu sáng thích hợp.
* Hiện tượng quang điện trong : Là hiện tượng ánh sáng giải phóng 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 xãy ra quang điện trong:   0 (0 là giới hạn quang dẫn, có giá trị nằm trong vùng hồng ngoại).
* Quang điện trở (Quang trở) là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Quang trở được dùng trong các mạch điều
khiển tự động.
Chú ý: Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài megaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm
khi được chiếu sáng.
- Nguyên tắc hoạt động: dựa vào quang điện trong - quang dẫn.
- Cấu tạo: Lớp bán dẫn trên đó gắn các điện cực.
- Hoạt động: Khi chưa chiếu sáng điện trở lớn không cho dòng chạy qua, khi chiếu sáng điện trở giảm mạnh cho dòng
chạy qua  Tác dụng như một khóa điện điều khiển bằng anhs sáng.
- Ứng dụng: Trong các thiết bị khuếch đại và điều khiển bằng ánh sáng.
* Pin quang điện:
- Là thiết bị dùng biến đổi trực tiếp quang năng (bức xạ điện từ) thành điện năng.
- Nguyên tắc hoạt động: dựa vào quang điện trong - quang dẫn.
- Cấu tạo: Một tấm bán dẫn loại , lưới kim loại mỏng, lớp cách điện.
- Hiệu suất: dưới 10%.
- Ứng dụng: cung cấp điện sinh hoạt, các thiết bị viễn thông, vệ tinh, tàu thăm dò,…
2. Quang - phát quang
* Quang - phát quang: Là hiện tượng các chất hấp thụ bức xạ này để phát ra bức xạ khác.
* Điều kiện (Định lý stốc): Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng ánh sáng kích thích. kt  hq
* Đặc điểm của sự phát quang là ánh sáng phát quang vẫn còn kéo dài một khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích
thích và thời gian phát quang dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang. Mỗi chất phát quang có một phổ đặc
trưng.
* Huỳnh quang: hiện tượng phát quang gần như tắt ngay sau khi ngừng chiếu ánh sáng kích thích (dưới 10-8 (s). Huỳnh
quang thường xảy ra ở chất khí hoặc lỏng.
* Lân quang: Hiện tượng phát quang còn có thể kéo dài sau khi đã ngừng chiếu ánh sáng kích thích. Lân quang thường
xảy ra ở chất rắn.
* Ứng dụng: đèn ống phát sáng, sơn phát quang,…
3. Sơ lƣợc về LAZE
- Laze là một nguồn sáng có cường độ lớn, hoạt động dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.
- Cách tạo laze: bằng việc tạo ra sự đảo mật độ (tạo môi trường hoạt hóa) và dựa vào tác dụng hộp cộng hưởng quang
học.
- Phân loại: Laze rắn, laze khí, laze bán dẫn.
- Đặc điểm Laze:
- Tính đơn sắc rất cao, độ sai lệch tần tương đối:

f
 10 15 (rất nhỏ)
f

- Là một chùm sáng kết hợp.
- Là chùm tia song song, tính định hướng rất cao.
- Có cường độ rất lớn.
- Một vài ứng dụng của laze
+ Trong y tế: dao mổ, chữa bệnh ngoài da,…
+ Trong thông tin liên lạc: sử dụng trong vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin bằng cáp quang…
+ Trong công nghiệp: khoan, cắt,..kim loại
+ Trong trắc địa: đo khoảng cách, ngắm đường thẳng…
+ Trong giải trí: Công nghệ biểu diễn ánh sáng laze, trong các đầu đọc CD, bút chỉ bảng…
Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×