Thuyết lượng tử ỏnh sỏng:

- Giả thuyết của Plăng:

Lượng năng lượng mà mỗi lấn một nguyờn tử hay phõn tử hấp thụ hay phỏt xạ cú giỏ trị hoàn toàn xỏc định và bằng hf; trong đú f là tần số của ỏnh sỏng bị hấp thụ hay phỏt xạ, h là một hằng số. (h = 6,625.10-34Js).

- Năng lượng một lượng tử ỏnh sỏng (hạt phụtụn) e=hf =hc

l

Trong đú h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng; c = 3.108m/s là vận tốc ỏnh

sỏng trong chõn khụng;

f, λ là tần số, bước súng của ỏnh sỏng (của bức xạ).

(Khi as truyền đi cỏc lượng tử as khụng bị thay đổi, khụng phụ thuộc k/c tới nguồn sỏng)

- Mụ̃i phụtụn của as đơn sắc có năng lượng: ε = hf = hc/λ = mc2

==> Khụ́i lượng tương đụ́i tính của phụtụn: m = ε/c2 = h/(cλ) ==> Đụ̣ng lượng của phụtụn: p = mc = h/λ

- Lưu ý: Khụng có phụtụn đứng yờn, phụtụn chỉ tụ̀n tại khi nó chuyờ̉n đụ̣ng – khi đứng yờn khụ́i lượng của nó bằng khụng.

- Thuyết lượng tử ỏnh sỏng:

+ AS được tạo thành bởi cỏc hạt gọi là phụtụn.

+ Với mỗi as đơn sắc cú tần số f, cỏc phụtụn đếu giống nhau, mỗi phụtụn mang năng lượng bằng hf.

+ Phụtụn bay đi với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo cỏc tia sỏng.

+ Mỗi lần 1 nguyờn tử hay phõn tử phỏt xạ hay hấp thụ as thỡ chỳng phỏt ra hay hấp thụ 1 phụtụn.

*Cụng thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: 2 0Max mv hc hf A 2 = = = + e l Trong đú 0 hc A =

λ là cụng thoỏt của kim loại dựng làm catốt; λ0 là giới hạn quang điện của kim loại dựng làm catốt

v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoỏt khỏi catốt f, λ là tần số, bước súng của ỏnh sỏng kớch thớch

* Để dũng quang điện triệt tiờu thỡ UAK ≤ Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hóm

20Max 0Max h mv eU = 2

Lưu ý: Trong một số bài toỏn người ta lấy Uh > 0 thỡ đú là độ lớn.

* Đối với tia Rơnghen X:

- Cường độ dũng điện trong ống Rơnghen: i = Ne Với N là số electron tới đập và đối catụ́t trong 1 giõy.

- Định lớ động năng: Eđ – Eđo = eUAK

Với Eđ = mv2/2 là động năng của electron ngay trước khi đập vào đối catụt và Eđo = mvo2/2 là động năng của electron ngay sau khi bứt ra khỏi catụt,

thường thỡ Eđo = 0. ==> Eđ = eUAK

- Định luật bảo toàn năng lượng: Eđ = ε + Q = hf + Q

+ Động năng của electron biến thành năng lượng tia X và làm núng đối catụt. + Với ε là năng lượng tia X và Q là nhiệt lượng làm núng đối catụt.

- Bước súng nhỏ nhất của bức xạ do ống Rơnghen phỏt ra ứng với trường hợp toàn bộ động năng của electron Eđ (ngay trước khi đập vào đối catụt) biến thành năng lượng ε của tia X:

Từ Eđ = ε + Q = hf + Q ==> Eđ ≥ hf = hc/λ ==> λ≥ hc/ Eđ ==> λmin = hc/ Eđ

Với: h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng, c = 3.108m/s là vận tốc as trong chõn khụng. 4. 1 số cụng thức liờn quan:

* Xột vật cụ lập về điện, cú điện thế cực đại VMax và khoảng cỏch cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện trường cản cú cường độ E được tớnh theo cụng thức: 2

Max 0Max Max

1

e V = mv = e Ed

2

* Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là tốc độ cực đại của electron khi đập vào anốt, vK = v0Max là tốc độ ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thỡ:

2 2 AK A K 1 1 e U = mv - mv 2 2 = EđA – EđK = EđA – (ε - A) * Cụng suất chiếu sỏng: P = Nε =N.hc/λ

Trong đú N là số phụtụn tới bề mặt KL hoặc được phỏt bởi nguồn trong 1 giõy. * Cường độ dũng quang điện bóo hũa: Ibh = n.e

Trong đú n là số electrụn quang điện đến anụt trong mỗi giõy, e = 1,6.10-19C * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): H = n

N

Với n và N là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phụtụn đập vào catốt trong 1 giõy.

* Bỏn kớnh quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B : α sin B e mv R= (α =( )v,B )

Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thỡ khi

tớnh cỏc đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hóm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tớnh ứng với bức xạ cú λMin (hoặc fMax)

5. Quang trở và pin quang điện:

- Quang điện trở là 1 điện trở làm bằng chất quang dẫn. Điện trở của nú cú thể thay đổi từ vài mờgaụm khi khụng được chiếu sỏng xuống đến vài chục ụm khi được chiếu sỏng.

- Pin quang điện (cũn gọi là pin mặt trời) là 1 nguồn điện chạy bằng năng lượng as. Nú biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bờn cạnh 1 lớp chặn.

6. Sự phỏt quang:

- Sự phỏt quang là một số chất cú khả năng hấp thụ as cú bước súng này để phỏt ra as cú bước súng khỏc.

- Đặc điểm của sự phỏt quang: là nú cũn kộo dài 1 thời gian sau khi tắt as kớch thớch. - Huỳnh quang: Là sự phỏt quang của cỏc chất lỏng và chất khớ, cú đặc điểm là as phỏt quang tắt rất nhanh sau khi tắt as kớch thớch. Ánh sỏng huỳnh quang cú bước súng dài hơn bước súng của as kớch thớch: λhq > λkt.

- Lõn quang: Là sự phỏt quang của cỏc chất rắn, cú đặc điểm là as phỏt quang cú thể kộo dài 1 khoảng thời gian nào đú sau khi tắt as kớch thớch. Ứng dụng: chế tạo cỏc loại sơn trờn cỏc biển bỏo giao thụng, tượng phỏt sỏng...

7. Tiờn đề Bo - Quang phổ nguyờn tử Hiđrụ

- Tiờn đề về trạng thỏi dừng: Nguyờn tử chỉ tồn tại trong những trạng thỏi cú năng lượng xỏc định, gọi là cỏc trạng thỏi dừng. Trong trạng thỏi dừng nguyờn tử khụng bức xạ.

Trong cỏc trạng thỏi dừng của nguyờn tử, ờlectrụn chỉ chuyển động quanh hạt nhõn trờn cỏc quĩ đạo cú bỏn kớnh hoàn toàn xỏc định

gọi là cỏc quĩ đạo dừng.

- Tiờn đề về sự bức xạ và haapf thị năng lượng của nguyờn tử:

+ Khi nguyờn tử chuyển từ trạng thỏi dừng cú năng lượng Ecao sang trạng thỏi dừng cú mức năng lượng Ethấp (với Ecao > Ethấp) thỡ nguyờn tử

phỏt ra 1 phụtụn cú năng lượng đỳng bằng hiệu Ecao - Ethấp:

ε = hf = = Ecao - Ethấp

+ Ngược lại, nếu 1 nguyờn tử đang ở trạng thỏi dừng cú năng lượng thấp Ethấp mà hấp thu được 1 phụtụn cú năng lượng hf đỳng bằng hiệu Ecao - Ethấp thỡ nú chuyển lờn trạng thỏi dừng cú năng lượng Ecao lớn hơn.

==> Nguyờn tử luụn cú xu hướng chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng lượng thấp hơn.

nhận phụtụn Ecao phỏt phụtụn

* Bỏn kớnh quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyờn tử hiđrụ: rn

= n2r0

Với r0 =5,3.10-11m là bỏn kớnh Bo (ở quỹ đạo K);

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6...

* Năng lượng electron trong nguyờn tử hiđrụ:

n 2

13,6

E = - (eV)

n Với n ∈ N*. * Sơ đồ mức năng lượng * Sơ đồ mức năng lượng

- Dóy Laiman: Nằm trong vựng tử ngoại

Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bờn ngoài về quỹ đạo K

Lưu ý: Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L → K

Vạch ngắn nhất λ∞K khi e chuyển từ ∞→ K.

- Dóy Banme: Một phần nằm trong vựng tử ngoại, một phần nằm trong vựng ỏnh sỏng nhỡn thấy

Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bờn ngoài về quỹ đạo L Vựng ỏnh sỏng nhỡn thấy cú 4 vạch: Vạch đỏ Hα ứng với e: M → L Vạch lam Hβ ứng với e: N → L Vạch chàm Hγ ứng với e: O → L Vạch tớm Hδ ứng với e: P → L Lưu ý: Vạch dài nhất λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn nhất λ∞L khi e chuyển từ ∞→ L. - Dóy Pasen: Nằm trong vựng hồng ngoại

Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bờn ngoài về quỹ đạo M

Lưu ý: Vạch dài nhất λNM khi e chuyển từ N → M. Vạch ngắn nhất λ∞M khi e chuyển từ ∞→ M.

- Mối liờn hệ giữa cỏc bước súng và tần số của cỏc vạch quang phổ của nguyờn từ hiđrụ:

13 12 23

1 1 1

λ =λ +λ và f13 = f12 +f23 (như cộng vộctơ)

8. Sơ lược về laze:

- Laze là phiờn õm của LASER, nghĩa là mỏy khuyếch đại as bằng sự phỏt xạ cảm ứng.

- Laze là 1 nguồn sỏng phỏt ra 1 chựm sỏng cú cường độ lớn dựa trờn ứng dụng của hện tượng phỏt xạ cảm ứng

- Đặc điểm của tia laze cú tớnh đơn sắc, tớnh định hướng, tớnh kết hợp rất cao và cường độ lớn.

- Tựy vào vật liệu phỏt xạ người ta chế tạo ra laze khớ, laze rắn và laze bỏn dẫn.

Laiman K M N O L P Banme Pasen Hα Hβ Hγ Hδ n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 12 λ 23 λ 13 λ 1 2 3

Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) là Al2O3 cú pha Cr2O3 màu đỏ của tia laze là do as đỏ của hồng ngọc do ion crụm phỏt ra khi chuyển từ trạng thỏi kớch thớch về trạng thỏi cơ bản

9. Lưỡng tớnh súng hạt của ỏnh sỏng:

- Ánh sỏng vừa cú t/c súng, vừa cú t/c hạt vậy as cú lưỡng tớnh súng hạt.

- Khi bước súng của as càng ngắn (thỡ năng lượng của phụtụn càng lớn), thỡ t/c hạt thể hiện càng đậm nột: Tớnh đõm xuyờn, td quang điện, td iụn húa, td phỏt quang. Ngược lại khi bước súng của as càng dài (thỡ năng lượng của phụtụn càng nhỏ), thỡ

t/c súng thể hiện càng đậm nột: dễ quan sỏt thấy hiện tượng giao thoa, hiện tượng tỏn

sắc của cỏc as đú.

CHƯƠNG VII. VẬT Lí HẠT NHÂN 1. Cấu tạo hật nhõn nguyờn tử, Đơn vị khối lượng nguyờn tử: a) Cấu tạo hạt nhõn nguyờn tử:

- Cấu tạo:

+ Hạt nhõn nguyờn tử được cấu tạo từ cỏc prụtụn (mang điện tớch nguyờn tố dương), và cỏc nơtron (trung hoà điện), gọi chung là nuclụn.

+ Hạt nhõn của cỏc nguyờn tố cú nguyờn tử số Z thỡ chứa Z prụton và N nơtron; A = Z + N đc gọi là số khối.

+ Cỏc nuclụn liờn kết với nhau bởi lực hạt nhõn. Lực hạt nhõn khụng cú cựng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nú là loại lực mới truyền tương tỏc giữa cỏc nuclụn trong hạt nhõn (lực tương tỏc mạnh). Lực hạt nhõn chỉ phỏt huy tỏc dụng trong phạm vi kớch thước hạt nhõn (cỡ 10-15m).

- Bán kính hạn nhõn tăng chọ̃m theo sụ́ khụ́i A: r = r0.A1/3 . Với r0 = 1,2 Fecmi; 1 Fecmi = 10-15m.

- Đồng vị: Cỏc nguyờn tử mà hạt nhõn cú cựng số prụton Z nhưng khỏc số nơtron N gọi là cỏc đồng vị.

b) 1 số đơn vị hay dựng trong VLHN:

- Đơn vị khối lượng nguyờn tử: Đơn vị u cú giỏ trị bằng khối lượng nguyờn tử của đồng vị 12

6C, cụ thể:

1u = 1,66055.10-27kg ; 1u = 931,5 ==> 1uc2 = 931,5MeV