Thư Viện Công Thức Vật Lý

Với $v\text{'}$: Vận tốc ánh sáng trong môi trường n $\left(m/s\right)$

       $f:$Tần số của sóng ánh sáng $\left(Hz\right)$

       $\lambda$: Bước sóng ánh sáng trong không khí $\left(m\right)$

       c : Vận tốc ánh sáng trong chân không $\left(m/s\right)$

       n: Chiết suất của môi trường với ánh sáng đó 

Công thức:

$n=A+\frac{B}{{\lambda }^2}$

Với A, B là hằng số.

     n : Chiết suất của môi trường

     $\lambda :$ Bước sóng ánh sáng $\left(m\right)$

Khái niệm: Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn (hai hạt nhân trung bình), kèm theo một vài neutron phát ra. Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường (phóng xạ).

VD: ${}_0{}^{1}n + {}_{92}{}^{235}U \to {}_{92}{}^{236}U \to {}_{53}{}^{139}I + {}_{39}{}^{94}Y + 3\left({}_0{}^{1}n\right) +\gamma$

- Mỗi hạt nhân ${}_{92}{}^{235}U$ khi phân rã tỏa năng lượng khoảng $200 \left(MeV\right).$

- Một vài nhiên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân: ${}_{92}{}^{235}U, {}_{92}{}^{238}U, {}_{94}{}^{239}Pu$.

- Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều neutron và phóng xạ ${\beta }^{-}.$

- Là loại phản ứng thường dùng trong các nhà máy hạt nhân.

( Nhà máy Cattenom)

Sau mỗi quá trình tạo ra thêm 2 hạt neutron : gọi k là bội số phân hạch (hệ số ${}_0{}^{1}n$ sau phản ứng).

+ Khi k <1 đây là phản ứng phân hạch không duy trì.

+ Khi k=1 đây là phản ứng dây chuyền có diều khiển. Số neutron dư đã được hút ra bên ngoài bằng những thanh chì , Cadimi.Khi đó công suất năng lượng sinh ra ổn định.

+ Khi k > 1 đây là phản ứng dây chuyền không kiểm soát sinh ra một lượng rất lớn và nguy hiểm. Nguyên nhân chính gây ra vụ nổ hạt nhân.

Khối lượng tới hạn : là khối lượng cần thiết của nguyên liệu phóng xạ để phản ứng có thể xảy ra

Khái niệm: Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Trong đó, hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con.

Đặc điểm:

- Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.

- Có tính tự phát và không điều khiển được.

- Là một quá trình ngẫu nhiên.

Phóng xạ $\alpha$:

Hạt nhân mẹ $X$ phân rã thành hạt nhân con $Y$, đồng thời phát ra tia phóng xạ $\alpha$ theo phản ứng sau:

${}_Z{}^{A}X\underset{}{\to }{}_{Z-2}{}^{A-4}Y+{}_2{}^{4}He$

Tia $\alpha$ là dòng các hạt nhân ${}_2{}^{4}He$ chuyển động với tốc độ vào cỡ $20000km/s.$Quãng đường đi được của tia $\alpha$ trong không khí chừng vài centimeter và và trong vật rắn chừng vài micrometer.

Phóng xạ ${\beta }^{-}$:

Phóng xạ ${\beta }^{-}$là quá trình phát ra tia ${\beta }^{-}$. Tia ${\beta }^{-}$ là dòng các electron $\left({}_{-1}{}^{0}e\right)$. 

Thực chất trong phân rã ${\beta }^{-}$còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là phản hạt neutrino).

Phóng xạ ${\beta }^{+}$:

Phóng xạ ${\beta }^{+}$là quá trình phát ra tia ${\beta }^{+}$. Tia ${\beta }^{+}$ là dòng các positron $\left({}_1{}^{0}e\right)$. Positron có điện tích $+e$ và khối lượng bằng khối lượng electron. Nó là phản hạt của electron.

Thực chất trong phân rã ${\beta }^{+}$còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là hạt neutrino).

- Hai quá trình phóng xạ ${\beta }^{+}$ và ${\beta }^{-}$ phát ra các hạt ${}_{-1}{}^{0}e$ và ${}_1{}^{0}e$ chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, tạo thành các tia ${\beta }^{+}$ và ${\beta }^{-}$. Các tia này có thể truyền đi được vài meter trong không khí và vài milimeter trong kim loại.

Phóng xạ $\gamma$:

Hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ $\gamma$, còn gọi là tia $\gamma$. Các tia $\gamma$ có thể đi qua được vài meter trong bê tông và vài centimeter trong chì.

Tia $\gamma$ có khả năng đâm xuyên lớn hơn nhiều so với tia $\alpha , \beta .$

So sánh đặc điểm giữa tia $\alpha , \beta , \gamma$:

- Trong điện trường:

+ Tia $\alpha$ bị lệch về phía bản tụ dương.

+ Tia $\beta$ lệch nhiều hơn tia $\alpha$, trong đó tia ${\beta }^{-}$ lệch về phía bản tụ dương và tia ${\beta }^{+}$ lệch về phía bản tụ âm.

+ Tia $\gamma$ không bị lệch trong điện trường đều.

- Khả năng ion hóa:

+ Tia $\alpha$ > Tia $\beta$ > Tia $\gamma$

- Khả năng đâm xuyên:

+ Tia $\alpha$ < Tia $\beta$ < Tia $\gamma$

Khái niệm: Laser là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.

Đặc điểm: Tia laser có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ rất lớn.

Nguyên tắc hoạt động: Nguyên tắc hoạt động quang trọng nhất của laze là sự phát xạ cảm ứng.

Ứng dụng của laser:

- Laser được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chì bảng.

- Trong y học, lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laser vào vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laser như một con dao mổ trong phẫu thuật...

- Laser được ứng dụng trong thông tin liên lạc vô tuyến và thông tin liên lạc bằng cáp quang.

- Trong công nghiệp, laser dùng trong các bệnh viện như khoan, cắt, tôi,... chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, composite,...

Chú thích:

${\lambda }_{nm}$: bước sóng phát ra khi nguyên tử chuyển mức năng lượng từ n->m $\left(m\right)$

$h$: hằng số Planck với $h=6,625.{10}^{-34}J.s$

$E_0=13,6eV=13,6.1,6.{10}^{-19}J$

Ngoài hiện tượng quang - phát quang còn có các hiện tượng phát quang khác như:

- Hiện tượng hóa - phát quang (đom đóm)

- Hiện tượng điện - phát quang (đèn LED)

- Hiện tượng quang - phát quang (lớp huỳnh quang ở đèn ống)

Phát biểu: Chiếu một dung dịch fluorescein đựng trong một ống nghiệm bằng một đèn led tử ngoại ta thấy dung dịch fluorescein phát ra ánh sáng màu xanh lục. Ở đây ánh sáng kích thích là bức xạ tử ngoại, ánh sáng phát quang là ánh sáng màu lục.

$\Rightarrow$Hiện tượng quang - phát quang là hiện tượng một chất hấp thụ ánh sáng có bước sóng này và phát ra ánh sáng có bước sóng khác.

Đặc điểm: Ánh sáng phát quang còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. Thời gian này dài hay ngắn phụ thuộc vào chất phát quang.

Phân loại: 

1/ Huỳnh quang:

+ Ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích $( t <{10}^{-8}s)$.

+ Thường xảy ra đối với chất lỏng và chất khí.

+ Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích.

2/ Lân quang:

+ Ánh sáng phát quang còn kéo dài một khoảng thời gian đáng kể sau khi tắt ánh sáng kích thích $( t >{10}^{-8}s)$.

+ Thường xảy ra đối với chất rắn.

+ Những chất rắn có khả năng phát lân quang gọi là chất lân quang.

Khái niệm: Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn (lớp chuyển tiếp).

Hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới $10\%.$

Cấu tạo: Tấm bán dẫn , bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại . Mặt trên cùng là lớp kim loại mỏng trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là một đế kim loại.

Ứng dụng: trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,... Ngày nay người ta đã chế tạo thành công oto và máy bay chạy bằng pin quang điện.