Tài liệu môn Lý 11: Chương 1. Điện tích - điện trường

Chia sẻ: M&E Engineering Minh Le | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

173
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện. Mọi nguồn điện đều có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-). Để đơn giản hoá ta coi bên trong nguồn điện có lực lạ làm di chuyển các hạt tải điện (êlectron; Ion) để giữ cho: * một cực luôn thừa êlectron (cực âm). * một cực luôn thiếu ẽlectron hoặc thừa ít êlectron hơn bên kia (cực dương). · Khi nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn kim loại thì các êlectron từ cực (-) di chuyển qua vật dẫn về cực...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu môn Lý 11: Chương 1. Điện tích - điện trường

CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG I. Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng II. Định luật Cu lông: Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q 1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là  F12 ; F21 có: - Điểm đặt: trên 2 điện tích. - Phương: đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.q2 < 0 (q1; q2 trái dấu)  N .m 2  q .q  2÷ F = k 1 22 C  - Độ lớn: (ghi chú: F là lực tĩnh điện) k = 9.109 ; ε .r r - Biểu diễn:   r F21 F21 F12 F12  F21 q1.q2 < 0 q1.q2 >0 3. Vật dẫn điện, điện môi: + Vật (chất) có nhiều điện tích tự do → dẫn điện + Vật (chất) có chứa ít điện tích tự do → cách điện. (điện môi) 4. Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì t ổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số III. Điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.  F   E = ⇒ F = q.E Đơn vị: E(V/m) q   q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E .   q < 0 : F cùng phương, ngược chiều với E . + Đường sức điện trường: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ CĐĐT tại điểm đó. Tính chất của đường sức: - Qua mỗi điểm trong đ.trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường. - Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xu ất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm. - Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. - Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau. - Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau  + Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M. - Phương: đường nối M và Q - Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 Hướng vào Q nếu Q 0 r q
→ → → → E = E1 + E2 + ..... + En + Nguyên lí chồng chất điện trường: Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường thành phần:  E = E1 + E 2   + E1 ↑↑ E2 ⇒ E = E1 + E2 .   + E1 ↑↓ E2 ⇒ E = E1 − E2 .   + E1 ⊥ E2 ⇒ E = E12 + E2 2 ) ( ·  + E1 ; E2 = α ⇒ E = E12 + E2 + 2 E1 E2 .cosα 2 α E1 = E2 ⇒ E = 2.E1.cos 2 IV. Công của lực điện trường: Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào d ạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường AMN = q.E. M ' N ' = q.E.dMN (với d MN = M ' N ' là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox v ới chi ều d ương của trục ox là chiều của đường sức) . Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích AMN = WM - WN = q VM - q.VN =q.UMN + Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng th ực hi ện công c ủa điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó . Liên hệ giữa E và U U MN U E= E= hay : d M 'N ' * Ghi chú: công thức chung cho 3 phần 6, 7, 8: AMN U MN = VM − VN = = E.d MN q V. Vật dẫn trong điện trường - Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong v ật thì ta g ọi là v ật d ẫn cân b ằng điện (vdcbđ) + Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không. + Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài + Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau + Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật,sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn) VI. Điện môi trong điện trường - Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra m ột chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài VII. Tụ điện - Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đ ặt đ ối di ện nhau, song song v ới nhau - Điện dung của tụ : Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ Q C= (Đơn vị là F, mF….) U Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:
ε .S C= . Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản. 9.10 9.4π .d Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 b ản t ụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. - Ghép tụ điện song song, nối tiếp GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ của tụ 2, cứ thế tiếp tục nhất của tụ 2, 3, 4 … Điện tích QB = Q1 = Q2 = … = Qn QB = Q1 + Q2 + … + Qn Hiệu điện thế UB = U1 + U2 + … + Un UB = U1 = U2 = … = Un Điện dung CB = C1 + C2 + … + Cn 1 1 1 1 = + + ... + C B C1 C 2 Cn Ghi chú CB < C1, C2 … Cn CB > C1, C2, C3 Q.U C.U 2 Q 2 - Năng lượng của tụ điện: W = = = 2 2 2C - Năng lượng điện trường: Năng lượng của tụ điện chính là năng lượng của điện trường trong tụ điện. ε .E 2 .V W= Tụ điện phẳng 9.109.8.π với V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng W ε E2 w= = Mật độ năng lượng điện trường: V k 8π Đổi các đơn vị do lường thường dùng: Theo ước số Theo bội số ví dụ: = 10-3 ... 1 mm = 10-3 m 1 k... = 10-3 ... = 103 g 1 m... 1 kg ví dụ: 1 µm = 10-6 m 1 M... = 10-6 ... = 106 g 1 Mg -6 1 nm = 10-9 m 1 G... = 10-9 ... = 109 g 1 µ... = 10 ... 1 Gg -9 1 pm = 10-12 m 1 T... = 10-12 ... = 1012 g 1 n... = 10 ... 1 Tg -12 1 p... = 10 ...
CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI I. DÒNG ĐIỆN • Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) di chuyển có hướng Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. • Dòng điện có: * tác dụng từ (đặc trưng) (Chiếu quy ước I) * tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học tuỳ theo môi trường. • Cường độ dòng điện là đại lượng cho biết độ mạnh của dòng điện được tính bởi: q: điện lượng di chuyển qua các tiết diện thẳng của vật dẫn Δq ∆ t: thời gian di chuyển I= Δt (∆ t→0: I là cường độ tức thời) Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo th ời gian đ ược g ọi là dòng đi ện không đ ổi (cũng g ọi là dòng điệp một chiều). Cường độ của dòng điện này có thể tính bởi: q I= t trong đó q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật d ẫn trong thời IA gian t. Ghi chú: a) Cường độ dòng điện không đổi được đo bằng ampe k ế (hay miliampe k ế, . . . ) mắc xen vào mạch điện (mắc nối tiếp). b) Với bản chất dòng điện và định nghĩa của cường độ dòng điện như trên ta suy ra: * cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm trên mạch không phân nhánh. * cường độ mạch chính bằng tổng cường độ các mạch rẽ. II. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIÊN TRỞ 1) Định luật: • Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch có có điện trở R: - tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch. - tỉ lệ nghịch với điện trở. U R I I= (A) R A B U • Nếu có R và I, có thể tính hiệu điện thế như sau : ; I.R: gọi là độ giảm thế (độ sụt thế hay sụt áp) trên điện trở. U = VA - VB = I.R • Công thức của định luật ôm cũng cho phép tính điện trở: U (Ω ) R= I 2) Đặc tuyến V - A (vôn - ampe) I Đó là đồ thị biểu diễn I theo U còn gọi là đường đặc trưng vôn - ampe. Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) ở nhiệt độ nhất định đặc tuyến V –A là đoạn đường thẳng qua gốc các trục: R có giá trị không phụ thu ộc U. (v ật d ẫn tuân theo đ ịnh lu ật ôm). Ghi chú : Nhắc lại kết quả đã tìm hiểu ở lớp 9. O U a) Điện trở mắc nối tiếp: điện trở tương đương được tính bởi: Rm = Rl + R2+ R3+ … + Rn U R1 R2 R3 Rn Im = Il = I2 = I3 =… = In Im = m Um = Ul + U2+ U3+… + Un Rm b) Điện trở mắc song song: điện trở tương đương được anh bởi: 1 1 1 1 1 + + + × ×+ × = Um Rm R1 R2 R3 Rn Im = R1 R2 R3 Rn Rm Im = Il + I2 + … + In Um = Ul = U2 = U3 = … = Un
c) Điện trở của dây đồng chất tiết diện đều: ρ: điện trở suất (Ω m) l R= ρ l: chiều dài dây dẫn (m) S S: tiết diện dây dẫn (m2) III NGUỒN ĐIỆN: • Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện. Mọi ngu ồn đi ện đều có hai c ực, c ực dương (+) và cực âm (-). Để đơn giản hoá ta coi bên trong nguồn điện có lực lạ làm di chuyển các h ạt t ải điện (êlectron; Ion) đ ể gi ữ cho: * một cực luôn thừa êlectron (cực âm). * một cực luôn thiếu ẽlectron hoặc thừa ít êlectron hơn bên kia (cực dương). • Khi nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn kim loại thì các êlectron t ừ c ực (-) di chuyển qua vật dẫn về cực (+). Bên trong nguồn, các êlectron do tác dụng của lực lạ di chuyển t ừ cực (+) sang cực (-). Lực lạ thực hiện công (chống lại công cản của trường tĩnh đi ện). Công này được gọi là công của nguồn điện. • Đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện gọi là su ất A E= điện động E được tính bởi: (đơn vị của E là V) q trong đó : A là công của lực lạ làm di chuyển điện tích từ cực này sang cực kia. của ngu ồn điện. |q| là độ lớn của điện tích di chuyển. Ngoài ra, các vật dẫn cấu tạo thành nguồn điện cũng có điện trở gọi là điện trở trong r của ngu ồn đi ện. IV. PIN VÀ ACQUY 1. Pin điện hoá: • Khi nhúng một thanh kim loại vào một chất điện phân thì giữa kim loại và chất điện phân hình thành một hiệu điện thế điện hoá. Khi hai kim loại nhúng vào chất điện phân thì các hiệu điện th ế điện hoá của chúng khác nhau nên giữa chúng tồn tại một hiệu điện thế xác định. Đó là cơ sở để chế tạo pìn điện hoá. • Pin điện hoá được chế tạo đầu tiên là pin Vôn-ta (Volta) gồm m ột thanh Zn và m ột thanh Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Chênh lệch giữa các hiệu điện thế điện hoá là suất điện động của pin: E = 1,2V. 2. Acquy • Acquy đơn giản và cũng được chế tạo đầu tiên là acquy chì (còn g ọi là acquy axit để phân biệt với acquy kiềm chế tạo ra về sau) gồm: * cực (+) bằng PbO2 * cực (-) bằng Pb nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Do tác dụng của axit, hai cực của acquy tích điện trái d ấu và ho ạt đ ộng nh ư pin điện hoá có suất điện động khoảng 2V. • Khi hoạt động các bản cực của acquy bị biến đổi và trở thành giống nhau (có l ớp PbSO4 Ph ủ bên ngoài). Acquy không còn phát điện được. Lúc đó phải mắc acquy vào một nguồn điện để phục hồi các bản cực ban đ ầu (n ạp điện). Do đó acquy có thể sử dụng nhiều lần. • Mỗi acquy có thể cung cấp một điện lượng lớn nhất gọi là dung lượng và th ường tính b ằng đ ơn v ị ampe-gi ờ (Ah). 1Ah = 3600C ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA MỘT ĐOẠN MẠCH 1. Công: Công của dòng điện là công của lực điện thực hiện khi làm di chuyển các điện tích tự do trong đo ạn m ạch. Công này chính là điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ và được tính bởi: A = U.q = U.I.t (J) U : hiệu điện thế (V) I I : cường độ dòng điện (A) A B U
q : điện lượng (C) t : thời gian (s) 2 .Công suất Công suất của dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nó. Đây cũng chính là công su ất đi ện tiêu th ụ b ởi đoạn mạch. A P= = U .I Ta có : (W) t 3. Định luật Jun - Len-xơ: Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R, công của lực điện chỉ làm tăng nội năng của v ật d ẫn. K ết qu ả là v ật d ẫn nóng lên và toả nhiệt. Kết hợp với định luật ôm ta có: U2 (J) A = Q = R.I 2 .t = ×t R 4. Đo công suất điện và điện năng tiêu thụ bởi một đoạn mạch Ta dùng một ampe - kế để đo cường độ dòng điện và một vôn - kế để đo hiệu đi ện th ế. Công su ất tiêu th ụ đ ược tính hởi: P = U.I (W) - Người ta chế tạo ra oát-kế cho biết P nhờ độ lệch của kim chỉ thị. - Trong thực tế ta có công tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết công dòng đi ện t ức đi ện năng tiêu th ụ tính ra kwh. (1kwh = 3,6.106J) II CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN 1. Công Công của nguồn điện là công của lực lạ khi làm di chuyển các đi ện tích gi ữa hai c ực đ ể duy trì hi ệu đi ện th ế ngu ồn. Đây cũng là điện năng sản ra trong toàn mạch. Ta có : A = q.E = E .I.t (J) E: suất điện động (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích (C) 2. Công suất A Ta có : P = = E . .I t III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN * dụng cụ toả nhiệt Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: * máy thu điện 1. Công và công suất của dụng cụ toả nhiệt: U2 - Công (điện năng tiêu thụ): (định luật Jun - Len-xơ) A = R.I 2 .t = ×t R U2 - Công suất : P = R.I 2 = R 2. Công và công suất của máy thu điện a) Suất phản điện - Máy thu điện có công dụng chuyển hoá điện năng thành các d ạng năng l ượng khác không ph ải là n ội năng (c ơ năng; hoá năng ; . . ). Lượng điện năng này (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện. A’ = E p.q = E p.I.t E p: đặc trưng cho khả năng biến đổi điện năng thành cơ năng, hoá năng, .. . của máy thu điện và g ọi là su ất ph ản điện. - Ngoài ra cũng có một phần điện năng mà máy thu điện nh ận từ dòng đi ện đ ược chuy ển thành nhi ệt vì máy có đi ện tr ở trong rp. Q’ = rp.I2.t - Vậy công mà dòng điện thực hiện cho máy thu điện tức là điện năng tiêu thụ bởi máy thu điện là: A = A' + Q' = E p.I.t + rp.I2.t - Suy ra công suất của máy thu điện:
A P= = E p.I + rp.I2 E p.I: công suất có ích; rp.I2: công suất hao phí (toả nhiệt) t b) Hiệu suất của máy thu điện H(%) = Điện năng có ích = công suất có ích Tổng quát : Điện năng tiêu công suất tiêu Với máy thu điện ta có: thụ thụ E .I .t E rp p p H (%) = = =1 − ×I U .I .t U U Ghi chú : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V) * Pđ: công suất định mức. * Uđ: hiệu điện thế định mức. ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH, CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH I. ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH 1. Cường độ dòng điện trong mạch kín: E,r - tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện - tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch. I E I= r+R R A Ghi chú: B * Có thể viết : E = (R + r).I = R.I + r.I = UAB + r.I Nếu I = 0 (mạch hở) hoặc r 0: Chiều dòng điện cùng chiều đã chọn.  I < 0: Chiều dòng điện ngược chiều đã chọn.
R: Tổng điện trở ở các mạch ngoài.  ∑r: Tổng điện trở trong của các bộ nguồn máy phát. ∑rp: Tổng điện trở trong của các bộ nguồn máy thu. 4. Mắc nguồn điện thành bộ: E1,r E ,r E3,r En,r a. Mắc nối tiếp: 2 Eb = E + E + E +…. + E 1 2 3 n rb = r1 + r2 + r3 +…. + rn Eb,rb chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau. E = nE b rb = nr b. Mắc xung đối: E1,r1 E2,r2 E = E− E b 1 2 rb = r1 + r2 E,r E1,r1 E2,r2 c. Mắc song song ( các nguồn giống nhau). E=E E,r b r rb = n E,r d. Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau). Gọi: E,r E,r m: là số nguồn trong một dãy (hàng ngang). n: là số dãy (hàng dọc). E = mE b E,r E,r mr rb = n Tổng số nguồn trong bộ nguồn: E,r E,r N = n.m DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Ch¬ng III. I. HÖ thèng kiÕn thøc trong ch¬ng 1. Dßng ®iÖn trong kim lo¹i - C¸c tÝnh chÊt ®iÖn cña kim lo¹i cã thÓ gi¶i thÝch ® îc dùa trªn sù cã mÆt cña c¸c electron tù do trong kim lo¹i. Dßng ®iÖn trong kim lo¹i lµ dßng dÞch chuyÓn cã híng cña c¸c ªlectron tù do. - Trong chuyÓn ®éng, c¸c ªlectron tù do lu«n lu«n va ch¹m víi c¸c ion dao ®éng quanh vÞ trÝ c©n b»ng ë c¸c nót m¹ng vµ truyÒn mét phÇn ®éng n¨ng cho chóng. Sù va ch¹m nµy lµ nguyªn nh©n g©y ra ®iÖn trë cña d©y d©nx kim lo¹i vµ t¸c dông nhiÖt. §iÖn trë suÊt cña kim lo¹i t¨ng theo nhiÖt ®é. - HiÖn tîng khi nhiÖt ®é h¹ xuèng díi nhiÖt ®é Tc nµo ®ã, ®iÖn trë cña kim lo¹i (hay hîp kim) gi¶m ®ét ngét ®Õn gi¸ trÞ b»ng kh«ng, lµ hiÖn tîng siªu dÉn. 2. Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n - Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n lµ dßng chuyÓn dÞch cã híng cña c¸c ion d¬ng vÒ cat«t vµ ion ©m vÒ an«t. C¸c ion trong chÊt ®iÖn ph©n xuÊt hiÖn lµ do sù ph©n li cña c¸c ph©n tö chÊt tan trong m«i trêng dung m«i. Khi ®Õn c¸c ®iÖn cùc th× c¸c ion sÏ trao ®æi ªlectron víi c¸c ®iÖn cùc råi ® îc gi¶i phãng ra ë ®ã, hoÆc tham gia c¸c ph¶n øng phô. Mét trong c¸c ph¶n øng phô lµ ph¶n øng cùc d ¬ng tan, ph¶n øng nµy x¶y ra trong c¸c b×nh ®iÖn ph©n cã an«t lµ kim lo¹i mµ muèi cÈu nã cã mÆt trong dung dÞch ®iÖn ph©n. - §Þnh luËt Fa-ra-®©y vÒ ®iÖn ph©n. A Khèi lîng M cña chÊt ®îc gi¶i phãng ra ë c¸c ®iÖn cùc tØ lÖ víi ®¬ng lîng gam cña chÊt ®ã vµ víi ®iÖn lîng n q ®i qua dung dÞch ®iÖn ph©n.
BiÓu thøc cña ®Þnh luËt Fa-ra-®©y 1A M= It víi F ≈ 96500 (C/mol) Fn 3. Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ - Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ lµ dßng chuyÓn dÞch cã híng cña c¸c ion d¬ng vÒ cat«t, c¸c ion ©m vµ ªlectron vÒ an«t. Khi cêng ®é ®iÖn trêng trong chÊt khÝ cßn yÕu, muèn cã c¸c ion vµ ªlectron dÉn ®iÖn trong chÊt khÝ cÇn ph¶i cã t¸c nh©n ion ho¸ (ngän löa, tia löa ®iÖn....). Cßn khi cêng ®é ®iÖn trêng trong chÊt khÝ ®ñ m¹nh th× cã x¶y ra sù ion ho¸ do va ch¹m lµm cho sè ®iÖn tÝch tù do (ion vµ ªlectron) trong chÊt khÝ t¨ng vät lªn (sù phãng ®iÖn tù lùc). Sù phô thuéc cña cêng ®é dßng ®iÖn trong chÊt khÝ vµo hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a an«t vµ cat«t cã d¹ng phøc t¹p, kh«ng tu©n theo ®Þnh luËt ¤m (trõ hiÖu ®iÖn thÕ rÊt thÊp). - Tia löa ®iÖn vµ hå quang ®iÖn lµ hai d¹ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ ë ®iÒu kiÖn thêng. C¬ chÕ cña tia löa ®iÖn lµ sù ion ho¸ do va ch¹m khi cêng ®é ®iÖn trêng trong kh«ng khÝ lín h¬n 3.105 (V/m) - Khi ¸p suÊt trong chÊt khÝ chØ cßn vµo kho¶ng tõ 1 ®Õn 0,01mmHg, trong èng phãng ®iÖn cã sù phãng ®iÖn thµnh miÒn: ngay ë phÇn mÆt cat«t cã miÒn tèi cat«t, phÇn cßn l¹i cña èng cho ®Õn an«t lµ cét s¸ng anèt. Khi ¸p suÊt trong èng gi¶m díi 10-3mmHg th× miÒn tèi cat«t sÏ chiÕm toµn bé èng, lóc ®ã ta cã tia cat«t. Tia cat«t lµ dßng ªlectron ph¸t ra tõ cat«t bay trong ch©n kh«ng tù do. 4. Dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng - Dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng lµ dßng chuyÓn dÞch cã h íng cña c¸c ªlectron bøt ra tõ cat«t bÞ nung nãng do t¸c dông cña ®iÖn trêng. §Æc ®iÓm cña dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng lµ nã chØ ch¹y theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh t an«t sang cat«t. 5. Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn - Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn tinh khiÕt lµ dßng dÞch chuyÓn cã híng cña c¸c ªlectron tù do vµ lç trèng. Tuú theo lo¹i t¹p chÊt pha vµo b¸n dÉn tinh khiÕt, mµ b¸n dÉn thuéc mét trong hai lo¹i lµ b¸n dÉn lo¹i n vµ b¸n dÉn lo¹i p. Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn lo¹i n chñ yÕu lµ dßng ªlectron, cßn trong b¸n dÉn lo¹i p chñ yÕu lµ dßng c¸c lç trèng. Líp tiÕp xóc gi÷a hai lo¹i b¸n dÉn p vµ n (líp tiÕp xóc p – n) cã tÝnh dÉn ®iÖn chñ yÕu theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh tõ p sang n. TỪ TRƯỜNG Ch¬ng IV. TÖØ TRÖÔØNG I. TÖØ TRÖÔØNG 1. Töông taùc töø Töôngtaùcgiöõanamchaâmvôùi namchaâm,giöõadoøngñieänvôùi namchaâmvaø giöõadoøngñieänvôùi doøngñieän ñe u goïi laø töôngtaùctöø. Löïc töôngtaùctrongcaùctröôønghôïp ñoùgoïi laø löïc töø. à 2. Töø tröôøng - Khaùi nieäm töø tröôøng: Xung quanhthanhnamchaâmhayxungquanhdoøngñieäncoùtöø tröôøng. Toång quaùt: Xung quanhñieäntích chuyeånñoängcoù töø tröôøng. - Tính chaát cô baûn cuûa töø tröôøng: Gaây ra löïc töø taùc duïng leân moät namchaâmhay moät doøng ñieän ñaët trongnoù. - Caûm öùng töø: Ñeåñaëctröngcho töø tröôøngveà maëtgaâyra löïc töø, ngöôøi ta ñöavaøomoätñaïi löôïngvectôgoïi  laø caûmöùngtöø vaøkí hieäulaø B . Phöôngcuûanamchaâmthöûnaèmcaânbaèngtaïi moätñieåmtrongtöø tröôønglaø phöôngcuûavectôcaûmöùngtöø  B cuûatöø tröôøngtaïi ñieåmñoù. Ta quy öôùc laáychieàu töø cöïc Namsangcöïc Baéccuûanamchaâmthöûlaø chieàu  cuûa B . 3. Ñöôøng söùc töø Ñöôøngsöùctöø laø ñöôøngñöôïc veõsaocho höôùngcuûatieáptuyeántaïi baátkì ñieåmnaøotreânñöôøngcuõngtruøng vôùi höôùngcuûavectôcaûmöùngtöø taïi ñieåmñoù. 4. Caùc tính chaát cuûa ñöôøng söùc töø: - Taïi moãi ñieåmtrongtöø tröôøng,coù theåveõñöôïc moätñöôøngsöùctöø ñi quavaøchæmoätmaøthoâi. - Caùc ñöôøngsöùc töø laø nhöõngñöôøngcong kín. Trong tröôønghôïp namchaâm,ôû ngoaøi namchaâmcaùc ñöôøng söùctöø ñi ra töø cöïc Baéc,ñi vaøoôû cöïc Namcuûanamchaâm. - Caùcñöôøngsöùctöø khoângcaétnhau.
- Nôi naøocaûmöùngtöø lôùn hônthì caùcñöôøngsöùc töø ôû ñoùveõmauhôn(daøyhôn), nôi naøocaûmöùng töø nhoûhônthì caùcñöôøngsöùctöø ôû ñoùveõthöahôn. 5. Töø tröôøng ñeàu Moät töø tröôøngmaøcaûmöùngtöø taïi moïi ñieåmñe u baèngnhaugoïi laø töø tröôøngñe u. à à II. PHÖÔNG, CHIEÀU VAØ ÑOÄ LÔÙN CUÛA LÖÏC TÖØ TAÙC DUÏNG LEÂN DAÂY DAÃN MANG DOØNG ÑIEÄN 1. Phöông : Löïc töø taùc duïng leân ñoaïn doøng ñieän coù phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng chöùa ñoaïn doøng ñieän vaø caûm öùng taïi ñieåm khaûo saùt . 2. Chieàu löïc töø : Quy taéc baøn tay traùi Quy taéc baøn tay traùi : Ñaët baøn tay traùi duoãi thaúng ñeå caùc ñöôøng caûm öùng töø xuyeân vaøo loøng baøn tay vaø chieàu töø coå tay ñeán ngoùn tay truøng vôùi chieàu doøng ñieän. Khi ñoù ngoùn tay caùi choaõi ra 90o seõ chæ chieàu cuûa löïc töø taùc duïng leân ñoaïn daây daãn. 3. Ñoä lôùn ( Ñònh luaätAm-pe). Löïc töø taùcduïngleânñoaïn doøngñieäncöôøngñoäI, coù chie àu α α daøi l hôïp vôù i töø tröôøngñe àu B moätgoùc F =BI l sin B Ñoä lôùncuûacaûmöùngtöø . TrongheäSI, ñônvò cuûacaûmöùngtöø laø tesla,kí hieäulaø T. III. NGUYEÂN LYÙ CHOÀNG CHAÁT TÖØ TRÖÔØNG Giaû söû ta coù heän namchaâm(hay doøngñieän). Taïi ñieåmM, Töø tröôøngchæcuûanamchaâmthöùnhaátlaø B1 , chæcuûanamchaâmthöùhai laø B2 , …, chæcuûanamchaâmthöùn laø Bn . Goïi B laø töø tröôøngcuûaheätaïi M thì: B = B1 + B2 + ...+ Bn TÖØ TRÖÔØNG CUÛA DOØNG ÑIEÄN CHAÏY TRONG DAÂY DAÃN COÙ HIØNH DAÏNG ÑAËC BIEÄT 1. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong daây daãn thaúng daøi  Vectôcaûmöùngtöø B taïi moätñieåmñöôïc xaùcñònh: - Ñieåmñaëttaïi ñieåmñangxeùt. - Phöôngtieáptuyeánvôùi ñöôøngsöùctöø taïi ñieåmñangxeùt  - Chieàu ñöôïc xaùcñònhtheoquy taécnaémtayphaûi B I -7 - Ñoä lôùn B = 2.10 r 2. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong daây daãn uoán thaønh voøng troøn Vectôcaûmöùngtöø taïi taâmvoøngdaâyñöôïc xaùcñònh: - Phöôngvuoânggoùcvôùi maëtphaúngvoøngdaây - Chieàulaø chieàucuûañöôøngsöùctöø: Khumbaøntayphaûi theovoøngdaycuûakhungdaâysaocho chieàutöø coåtay ñeáncaùc ngoùntay truøngvôùi chieàucuûadoøng ñieäntrong khung , ngoùntay caùi choaûyra chæchieàuñöông söùc töø xuyeânquamaëtphaúngdoøngñieän NI −7 - Ñoä lôùn B = 2π10 R R: Baùnkính cuûakhungdaâydaãn I: Cöôøngñoädoøngñieän N: Soávoøngdaây 3. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong oáng daây daãn Töø tröôøng trong oáng daây laø töø tröôøng ñeàu. Vectô  caûmöùngtöø B ñöôïc xaùcñònh - Phöông song song vôùi truïc oáng daây M P - Chieàu laø chieàu cuûa ñöôøng söùc töø B = 4π.10−7 nI n: Soá voøng daây treân - Ñoä lôùn I2 1m I LORENXÔ C TÖÔNG TAÙC GIÖÕA HAI DOØNG ÑIEÄN THAÚNG SONG SONG. LÖÏC 1 B 1. Löïc töông taùc giöõa hai daây daãn song song mang doøng ñieän coù: F - Ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa ñoaïn daây ñang xeùt D - Phöông naèm trong maët phaúng hình veõ vaø vuoâng goùc vôùi daây daãn N Q
- Chieàu höôùng vaøo nhau neáu 2 doøng ñieän cuøng chieàu, höôùng ra xa nhau neáu hai doøng ñieän ngöôïc chieàu. I 1I 2 - Ñoä lôùn F = 2.10− 7 l :Chieàu daøi ñoaïn daây daãn, r Khoaûng caùch giöõa hai daây daãn l r 2. Löïc Lorenxô coù: - Ñieåm ñaët taïi ñieän tích chuyeån ñoäng - Phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng chöùa vectô vaän toác cuûa haït mang ñieän vaø vectô öùng töø taïi ñieåm ñang xeùt - Chieàu tuaân theo quy taéc baøn tay traùi: Ñaët baøn tay traùi duoãi thaúng ñeå caùc ñöôøng caûm öùng töø xuyeân vaøo loøng baøn tay vaø chieàu töø coå tay ñeán ngoùn tay truøng vôùi chieàu doøng ñieän. Khi ñoù ngoùn tay caùi choaõi ra 90o seõ chæ chieàu cuûa löïc Lo-ren-xô neáu haït mang ñieän döông vaø neáu haït mang ñieän aâm thì chieàu ngöôïc laïi  f = q vBSinα α : Goùc taïo bôûi v, B - Ñoä lôùn cuûa löïc Lorenxô KHUNG DAÂY MANG DOØNG ÑIEÄN ÑAËT TRONG TÖØ TRÖÔØNG ÑEÀU 1. Tröôøng hôïp ñöôøng söùc töø naèm trong maët phaúng khung daây  Xeùt moätkhungdaâymangdoøngñieänñaëttrongtöø tröôøngñeàu B naèmtrongmaëtphaúngkhungdaây. - CaïnhAB, DC songsongvôùi ñöôøngsöùctöø neânleânlöïc töø taùcduøngleân chuùngbaèngkhoâng  - Goïi F1 , F2 laø löïc töø taùcduïngleâncaùccaïnhDA vaø BC. A B  Theo coâng thöùc Ampe ta thaáy F1 , F2 coù - ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa moãi caïnh - phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng hình veõ . - chieàu nhö hình veõ(Ngöôïc chieàu nhau) - Ñoä lôùn F1 = F2 I Vaäy: Khung daây chòu taùc duïng cuûa moät ngaãu löïc. Ngaãu löïc naøy laøm cho khung daây quay veà vò trí caân baèng beàn D C 2. Tröôøng hôïp ñöôøng söùc töø vuoâng goùc vôùi maët phaúng khung daây  Xeùt moät khung daây mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng ñeàu B vuoâng goùc vôùi maët phaúng khung daây.   - Goïi F1 , F2 , F3 , F4 laø löïc töø taùc duïng leân caùc caïnh AB, BC, CD, DA F1B     A Theo coâng thöùc Ampe ta thaáy F1 = −F3 , F2 = −F4 Vaäy: Khung daây chòu taùc duïng cuûa caùc caëp löïc caân baèng. Caùc löïc naøy khung laøm quay khung. c. Momen ngaãu löïc töø taùc duïng leân khung daây mang doøng ñieän.  +  Xeùt moät khung daây mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng ñeàu  naèm trong maët phaúng F2 B F4 M : Momen ngaãu löïc töø (N.m) khung daây I: Cöôøng ñoä doøng ñieän (A) D C B: Töø tröôøng (T)  S: Dieän tích khung daây(m2) F3 Toång quaùt  Vôùi θ = (B, n) M = IBSsin θ Ch¬ng V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1. Tõ th«ng qua diÖn tÝch S: Φ = BS.cosα 2. SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch ®iÖn kÝn: ∆Φ ec = − ∆t - §é lín suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y chuyÓn ®éng: ec = Bvlsinθ - SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m:
∆I ec = −L ∆t 3. N¨ng lîng tõ trêng trong èng d©y: 12 W= LI 2 4. MËt ®é n¨ng lîng tõ trêng: 1 72 ω= 10 B 8π PhÇn hai: Quang häc KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Chương VI. I. Hieän töôïng khuùc xaï aùnh saùng Hieäntöôïng khuùc xaï aùnhsaùnglaø hieäntöôïng khi aùnhsaùngtruyeànqua maëtphaâncaùchgiöõa hai moâi tröôøng trongsuoát,tia saùngbò beûgaõykhuùc(ñoåi höôùngñoätngoät)ôû maëtphaâncaùch. S N 2. Ñònh luaät khuùc xaï aùnh saùng i (1) +Tia khuùcxaï naèmtrongmaëtphaúngtôùi vaøôû beânkia phaùptuyeánso vôùi tia tôùi. (Hình 33) I + Ñoái vôùi moät caëp moâi tröôøng trong suoát nhaát ñònh thì tæ soá giöõa sin cuûa goùc (2) tôùi (sini) vôùi sin cuûa goùc khuùc xaï (sinr) luoân luoân laø moät soá khoâng ñoåi. Soá r khoâng ñoåi naøy phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa hai moâi tröôøng vaø ñöôïc goïi laø chieát suaát tæ ñoái cuûa moâi tröôøng chöùa tia khuùc xaï (moâi tröôøng 2) ñoái vôùi moâi K N/ tröôøng chöùa tia tôùi (moâi tröôøng 1); kí hieäu laø n 21. (Hình 3) sini Bieåu thöùc: = n21 sinr + Neáu n21 > 1 thì goùc khuùc xaï nhoû hôn goùc tôùi. Ta noùi moâi tröôøng (2) chieát quang keùm moâi tröôøng (1). + Neáu n21 < 1 thì goùc khuùc xaï lôùn hôn goùc tôùi. Ta noùi moâi tröôøng (2) chieát quang hôn moâi tröôøng (1). + Neáu i = 0 thì r = 0: tia saùng chieáu vuoâng goùc vôùi maët phaân caùch seõ truyeàn thaúng. + Neáu chieáu tia tôùi theo höôùng KI thì tia khuùc xaï seõ ñi theo höôùng IS (theo nguyeân lí veà tính thuaän nghòch cuûa chieàu truyeàn aùnh saùng). 1 Do ñoù, ta coù n21 = . n12 3. Chieát suaát tuyeät ñoái – Chieátsuaáttuyeätñoái cuûamoätmoâitröôønglaø chieátsuaátcuûanoùñoái vôùi chaânkhoâng. – Vì chieátsuaátcuûakhoângkhí xaápxæbaèng1, neânkhi khoângcaànñoächínhxaùccao,ta coùtheåcoi chieátsuaát cuûamoätchaátñoái vôùi khoângkhí baèngchieátsuaáttuyeätñoái cuûanoù. – Giöõa chieát suaát tæ ñoái n moâi tröôøng 2 ñoái vôùi moâi tröôøng 1 vaø caùc chieát suaát 21 cuûa n2 tuyeät ñoái n2 vaø n1 cuûa chuùng coù heä thöùc: n21 = n1 – Ngoaøi ra, ngöôøi ta ñaõ chöùng minh ñöôïc raèng: Chieát suaát tuyeät ñoái cuûa caùc moâi tröôøng trong suoát tæ leä nghòch vôùi vaän toác n2 v1 = truyeàn aùnh saùng trong caùc moâi tröôøng ñoù: n1 v2 Neáu moâi tröôøng 1 laø chaân khoâng thì ta coù: n1 = 1 vaø v1 = c = 3.108 m/s c c n2 = Keát quaû laø: hay v2 = . v2 n2
– Vì vaän toác truyeàn aùnh saùng trong caùc moâi tröôøng ñeàu nhoû hôn vaän toác truyeàn aùnh saùng trong chaân khoâng, neân chieát suaát tuyeät ñoái cuûa caùc moâi tröôøng luoân luoân lôùn hôn 1. YÙ nghóa cuûa chieát suaát tuyeät ñoái Chieátsuaáttuyeätñoái cuûamoâi tröôøngtrong suoátcho bieátvaäntoác truyeànaùnhsaùngtrong moâi tröôøngñoù nhoûhônvaäntoáctruyeànaùnhsaùngtrongchaânkhoângbaonhieâulaàn. HIEÄN TÖÔÏNG PHAÛN XAÏ TOAØN PHAÀN VAØ NHÖÕNG ÑIEÀU KIEÄN ÑEÅ HIEÄN TÖÔÏNG XAÛY RA. 1. Hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn Hieäntöôïngphaûnxaï toaønphaànlaø hieäntöôïngmaøtrongñoùchætoàntaïi tia phaûnxaï maøkhoângcoù tia khuùc xaï. 2. Ñieàu kieän ñeå coù hieän töôïng phaûn xaï toaøn phaàn S – Tia saùng truyeàn theo chieàu töø moâi tröôøng coù chieát suaát lôùn sang moâi K tröôøngcoù chieátsuaátnhoûhôn.(Hình 34) r HJ – Goùc tôùi lôùn hôn hoaëc baèng goùc giôùi haïn phaûn xaï toaøn phaàn (i gh). i i/ 3. Phaân bieät phaûn xaï toaøn phaàn vaø phaûn xaï thoâng thöôøng I R Gioáng nhau G – Cuõnglaø hieäntöôïngphaûnxaï, (tia saùngbò haétlaïi moâi tröôøngcuõ). (Hình 34) – Cuõngtuaântheoñònhluaätphaûnxaï aùnhsaùng. Khaùc nhau – Hieän töôïng phaûn xaï thoâng thöôøng xaûy ra khi tia saùng gaëp moät maët phaân caùch hai moâi tröôøng vaø khoângcaàntheâmñieàukieängì. Trongkhi ñoù, hieäntöôïngphaûnxaï toaønphaànchæxaûyra khi thoûamaõnhai ñieàukieäntreân. – Trongphaûnxaï toaønphaàn,cöôøngñoächuømtia phaûnxaï baèngcöôøngñoächuømtia tôùi. Coøn trongphaûnxaï thoângthöôøng,cöôøngñoächuømtia phaûnxaï yeáuhônchuømtia tôùi. 4. Laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn Laêng kính phaûnxaï toaønphaànlaø moätkhoái thuûy tinh hình laêng truï coù tieátdieänthaúnglaø moättamgiaùc vuoângcaân ÖÙng duïng Laêng kính phaûn xaï toaøn phaàn ñöôïc duøng thay göông phaúng trong moät soá duïng cuï quang hoïc (nhö oáng nhoøm,kính tieàmvoïng…). Noù coù hai öu ñieåmlaø tæleä phaàntraêmaùnh saùngphaûnxaï lôùn vaø khoângcaàncoù lôùp maï nhö ôû göông phaúng. MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG Ch¬ng VII. I. L¨ng kÝnh 1. Ñònh nghóa Laêngkính laø moätkhoái chaáttrongsuoáthìnhlaêngtruï ñöùng,coùtieátdieänthaúnglaø moäthình tamgiaùc. Ñöôøng ñi cuûa tia saùng ñôn saéc qua laêng kính – Ta chækhaûosaùtñöôøngñi cuûatia saùngtrongtieátdieänthaúngABC cuûalaêngkính. – Noùi chung, caùc tia saùngkhi qua laêngkính bò khuùc xaï vaø tia loù luoân bò leäch veà phía ñaùy nhieàuhôn so vôùi tia tôùi. A Goùc leäch cuûa tia saùng ñôn saéc khi ñi qua laêng kính Goùc leäch D giöõa tia loù vaø tia tôùi laø goùc hôïp bôûi phöôngcuûa tia tôùi vaø tia loù, (xaùcñònhtheogoùcnhoûgiöõahai ñöôøngthaúng). D I i1 i2 r2 J 2. C¸c c«ng thøc cña l¨ng kÝnh: r1 R S B C
sin i = n sin r sin i ' = n sin r' A = r + r '  D = i + i ' − A §iÒu kiÖn ®Ó cã tia lã A ≤ 2i gh  i ≥ i 0 sin i 0 = n sin(A − τ)  Khi tia s¸ng cã gãc lÖch cùc tiÓu: r’ = r = A/2; i’ = i = (Dm + A)/2 Khi goùc leäch ñaït cöïc tieåu: Tia loù vaø tia tôùi ñoái xöùng nhau qua maët phaúng phaân giaùc cuûa goùc chieát quang A . Khi goùc leäch ñaït cöïc tieåu Dmin : D +A A = nsin sin min 2 2 II. THAÁU KÍNH MOÛNG 1. Ñònh nghóa Thaáu kính laø moät khoái chaát trong suoát giôùi haïn bôûi hai maët cong, thöôøng laø hai maët caàu. Moät trong hai maët coù theå laø maët phaúng. Thaáu kính moûng laø thaáu kính coù khoaûng caùch O 1O2 cuûa hai choûm caàu raát nhoû so vôùi baùn kính R1 vaø R2 cuûa caùc maët caàu. 2. Phaân loaïi Coù hai loaïi: – Thaáu kính rìa moûng goïi laø thaáu kính hoäi tuï. – Thaáu kính rìa daøy goïi laø thaáu kính phaân kì. Ñöôøng thaúng noái taâm hai choûm caàu goïi laø truïc chính cuûa thaáu kính. Coi O1 ≡ O2 ≡ O goïi laø quang taâm cuûa thaáu kính. 3. Tieâu ñieåm chính – Vôùi thaáu kính hoäi tuï: Chuøm tia loù hoäi tuï taïi ñieåm F / treân truïc chính. F/ goïi laø tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính hoäi tuï. – Vôùi thaáu kính phaân kì: Chuøm tia loù khoâng hoäi tuï thöïc söï maø coù ñöôøng keùo daøi cuûa chuùng caét nhau taïi ñieåm F/ treân truïc chính. F/ goïi laø tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính phaân kì . (a) Moãi thaáu kính moûng coù hai tieâu ñieåm chính naèm ñoái xöùng nhau (b) qua quang taâm. Moät tieâu ñieåm goïi laø tieâu ñieåm vaät (F), tieâu ñieåm coøn laïi goïi laø F O F/ tieâu ñieåm aûnh (F/). (c) 4. Tieâu cöï (Hình 36) Khoaûng caùch f töø quang taâm ñeán caùc tieâu ñieåm chính goïi laø tieâu cöï cuûa thaáu kính: f = OF = OF/ . 5. Truïc phuï, caùc tieâu ñieåm phuï vaø tieâu dieän – Moïi ñöôøng thaúng ñi qua quang taâm O nhöng khoâng truøng vôùi truïc chính ñeàu goïi laø truïc phuï. – Giao ñieåm cuûa moät truïc phuï vôùi tieâu dieän goïi laø tieâu ñieåm phuï öùng vôùi truïc phuï ñoù. – Coù voâ soá caùc tieâu ñieåm phuï, chuùng ñeàu naèm treân moät maët phaúng vuoâng goùc vôùi truïc chính, taïi tieâu ñieåm chính. Maët phaúng ñoù goïi laø tieâu dieän cuûa thaáu kính. Moãi thaáu kính coù hai tieâu dieän naèm hai beân quang taâm. 6. Ñöôøng ñi cuûa caùc tia saùng qua thaáu kính hoäi tuï Caùc tia saùng khi qua thaáu kính hoäi tuï seõ bò khuùc xaï vaø loù ra khoûi thaáu kính. Coù 3 tia saùng thöôøng gaëp (Hình 36):
– Tia tôùi (a) song song vôùi truïc chính, cho tia loù ñi qua tieâu ñieåm aûnh. – Tia tôùi (b) ñi qua tieâu ñieåm vaät, cho tia loù song song vôùi truïc chính. – Tia tôùi (c) ñi qua quang taâm cho tia loù truyeàn thaúng. 7. Ñöôøng ñi cuûa caùc tia saùng qua thaáu kính phaân kì Caùc tia saùngkhi quathaáukính phaânkì seõ bò khuùc xaï vaø loù ra khoûi thaáukính. Coù 3 tia saùngthöôønggaëp (Hình 37): – Tia tôùi (a) song song vôùi truïc chính, cho tia loù coù ñöôøng keùo daøi ñi qua (a) tieâuñieåmaûnh. – Tia tôùi (b) höôùngtôùi tieâuñieåmvaät,chotia loù songsongvôùi truïc chính. O F F/ – Tia tôùi (c) ñi quaquangtaâmcho tia loù truyeànthaúng. (c) 8. Quaù trình taïo aûnh qua thaáu kính hoäi tuï Vaätthaäthoaëcaûothöôøngcho aûnhthaät,chæcoù tröôønghôïp vaätthaätnaèmtrong (b) (Hình 37) khoaûngtöø O ñeánF môùi cho aûnhaûo. 9. Quaù trình taïo aûnh qua thaáu kính phaân kì Vaät thaäthoaëcaûo thöôøngcho aûnhaûo, chæcoù tröôønghôïp vaätaûo naèmtrongkhoaûngtöø O ñeánF môùi cho aûnhthaät. 111 + = 10. Coâng thöùc thaáu kính d d/ f Coângthöùcnaøyduøngñöôïc caûcho thaáukính hoäi tuï vaøthaáukính phaânkì. 11. Ñoä phoùng ñaïi cuûa aûnh d/ A 'B' Ñoä phoùngñaïi cuûaaûnhlaø tæsoáchieàucaocuûaaûnhvaøchieàucaocuûavaät: k = =– d AB * k >0 : AÛnh cuøngchieàuvôùi vaät. * k 0 ; Maët loài: R < 0 ; Maët phaúng: R = ∞ III. MẮT a/. ñònh nghóa veà phöông dieän quang hình hoïc, maét gioáng nhö moät maùy aûnh, cho moät aûnh thaät nhoû hôn vaät treân voõng maïc. b/. caáu taïo • thuûy tinh theå: Boä phaän chính: laø moät thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï f thay ñoåi ñöôïc • voõng maïc:  maøn aûnh, saùt daùy maét nôi taäp trung caùc teá baøo nhaïy saùng ôû daàu caùc daây thaàn kinh thò giaùc. Treân voõng maïc coù ñieån vaøng V raát nhaïy saùng. • Ñaëc ñieåm: d’ = OV = khoâng ñoåi: ñeå nhìn vaät ôû caùc khoaûng caùch khaùc nhau (d thay ñoåi) => f thay ñoåi (maét phaûi ñieàu tieát ) d/. Söï ñieàu tieát cuûa maét – ñieåm cöïc vieãn Cv- ñieåm cöïc caän Cc • Söï ñieàu tieát Söï thay ñoåi ñoä cong cuûa thuûy tinh theå (vaø do ñoù thay ñoåi ñoä tuï hay tieâu cöï cuûa noù) ñeå laøm cho aûnh cuûa caùc vaät caàn quan saùt hieän leân treân voõng maïc goïi laø söï ñieàu tieát • Ñieåm cöïc vieãn Cv
Ñieåm xa nhaát treân truïc chính cuûa maét maø ñaët vaät taïi ñoù maét coù theå thaáy roõ ñöôïc maø khoâng caàn ñieàu tieát ( f = fmax) • Ñieåm cöïc caän Cc Ñieåm gaàn nhaát treân truïc chính cuûa maét maø ñaët vaät taïi ñoù maét coù theå thaáy roõ ñöôïc khi ñaõ ñieàu tieát toái ña ( f = fmin) Khoaûng caùch töø ñieåm cöïc caän Cc ñeán cöïc vieãn Cv : Goïi giôùi haïn thaáy roõ cuûa maét - Maét thöôøng : fmax = OV, OCc = Ñ = 25 cm; OCv = ∞ e/. Goùc trong vaät vaø naêng suaát phaân ly cuûa maét AB α= l Goùc troâng vaät : tg α = goùc troâng vaät ; AB: kích thöôøc vaät ; l = AO = khoûang caùch töø vaät tôùi quang taâm O cuûa maét . - Naêng suaát phaân ly cuûa maét Laø goùc troâng vaät nhoû nhaát α min giöõa hai ñieåm A vaø B maø maét coøn coù theå phaân bieät ñöôïc hai ñieåm ñoù . 1 α min ≈ 1' ≈ rad 3500 - söï löu aûnh treân voõng maïc laø thôøi gian ≈ 0,1s ñeå voõng maïc hoài phuïc laïi sau khi taét aùnh saùng kích thích. 3. Caùc taät cuûa maét – Caùch söûa a. Caän thò laø maét khi khoâng ñieàu tieát coù tieâu ñieåm naèm tröôùc voõng maïc . fmax < OC; OCc< Ñ ; OCv < ∞ => Dcaän > Dthöôøng - Söûa taät : nhìn xa ñöôïc nhö maét thöôøng : phaûi ñeo moät thaáu kính phaân kyø sao cho aûnh vaät ôû ∞ qua kính hieän leân ôû ñieåm cöïc vieãn cuûa maét. AB  A1B1  A2 B2 → → kínhOK MatO ’ d1 d 1 d2 d2’ d1 = ∞ ; d1’ = - ( OCv – l) = fk ; d1’+ d2=OO’; d2’= OV. l = OO’= khoûang caùch kính maét, neáu ñeo saùt maét l =0 thì fk = -OVv b. Vieãn thò Laø maét khi khoâng ñieà tieát coù tieâu ñieåm naèm sau voõng maïc . Fmax >OV; OCc > Ñ ; OCv : aûo ôû sau maét . => Dvieãn < Dthöôøng Söûa taät : 2 caùch : + Ñeo moät thaáu kính hoäi tuï ñeå nhìn xa voâ cöïc nhö maét thöông maø khoâng caàn ñieàu tieát(khoù thöïc hieän). + Ñeo moät thaáu kính hoäi tuï ñeå nhìn gaàn nhö maét thöôøng . (ñaây laø caùch thöông duøng ) AB  A1B1  A2 B2 → → kínhOk matO d1 d1’ d2 d2’ d1 = Ñ ; d1 = - (OCc - l); d1 – d2 = OO’ ; d2’ = OV ’ ’ 1 11 = +' f K d1 d1 IV. KÍNH LÚP A/. ñònh nhgóa: Laø moät duïng cuï quang hoïc boå trôï cho maét troâng vieäc quang saùt caùc vaät nhoû. Noù coù taùc duïng laøm taêng goùc troâng aûnh baèng caùch taïo ra moät aûnh aûo, lôùn hôn vaät vaø naèm troâng giôùi haïn nhìn thaáy roõ cuûa maét. b/. caáu taïo Goàm moät thaáu kính hoäi tuï coù tieâu cöï ngaén(côõ vaøi cm) c/. caùch ngaém chöøng AB  A1B1  A2 B2 → → kínhOk matO d1 d1’ d2 d2’ d1 < O F ; d1 naèm trong giôùi haïn nhìn roõ cuûa maét: d1 + d1’ = OKO ; d2’ = OV ’ ’
1 11 = +' f K d1 d1 • Ngaém chöøng ôû cöïc caän Ñieàu chænh ñeå aûnh A1B1 laø aûnh aûo hieäm lean ôû CC : d1’ = - (OCC - l) (l laø khoaûng caùch giöõa vò trí ñaët kính vaø maét) • Ngaém chöøng ôû CV Ñieàu chænh ñeå aûnh A1B1 laø aûnh aûo hieäm leân ôû CV : d1’ = - (OCV - l) d/. Ñoä boäi giaùc cuûa kính luùp Ñònh nghóa: Ñoä boäi giaùc G cuûa moät duïng cuï quang hoïc boå trôï cho maét laø tæ soá giöõa goùc troâng aûnh α cuûa moät vaät qua duïng cuï quang hoïc ñoù vôùi goùc troâng tröïc tieáp α 0 cuûa vaät ñoù khi ñaët vaät taïi ñieåm cöïc caän cuûa maét. α tgα G= (vì goùc α vaø α 0 raát nhoû) ; α 0 tgα 0 AB Với: tgα 0 = Ñ b)Độ bội giác của kính lúp: Gọi l là khoảng cách từ mắt đến kính và d’ là khoảng cách từ ảnh A’B’ đến kính (d’ < 0), ta có : A 'B' A 'B' tgα = = d' + l OA tgα A 'B' Ñ suy ra: G = = . tgα0 AB d' + l Ñ G =k. Hay: (1) d' +l k là độ phóng đại của ảnh. - Khi ngắm chừng ở cực cận: thì d' + l = Ñ do đó: GC = kC - Khi ngắm chừng ở vô cực: ảnh A’B’ ở vô cực, khi đó AB ở tại CC nên: AB AB tgα = = OF f Suy ra: Ñ G∞ = f G∞ có giá trị từ 2,5 đến 25. • khi ngaém chöøng ôû voâ cöïc + Maét khoâng phaûi ñieàu tieát + Ñoä boäi giaùc cuûa kính luùp khoâng phuï thuoäc vaøo vò trí ñaët maét. Giaù trò cuûa G∞ ñöôïc ghi treân vaønh kính: X2,5 : X5. V. KÍNH HIỂN VI a) Định nghĩa: Kính hiển vi là một dụng cụ quang h ọc bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh c ủa nh ững v ật nh ỏ, v ới đ ộ bội giác lớn lơn rất nhiều so với độ bội giác của kính lúp. b) Cấu tạo: Có hai bộ phận chính:
- Vật kính O1 là một thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn (vài mm), dùng để tạo ra một ảnh th ật r ất l ớn c ủa vật cần quan sát. - Thị kính O2 cũng là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm), dùng nh ư một kính lúp đ ể quan sát ảnh thật nói trên. Hai kính có trục chính trùng nhau và khoảng cách giữa chúng không đổi. Bộ phận tụ sáng dùng để chiếu sáng vật cần quan sát. d) Độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực: A 1B1 A1B1 AB tgα = = và tgα = - Ta có: O2F2 f2 Ñ tgα A 1B1 Ñ Do đó: G∞ = = x (1) tgα 0 AB f2 G∞ = k1 × G2 Hay Độ bội giác G∞ của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực bằng tích của độ phóng đại k 1 của ảnh A1B1 qua vật kính với độ bội giác G2 của thị kính. δ.Ñ Hay G∞ = Với: δ = F1/ F2 gọi là độ dài quang học của kính hiển vi. f1.f2 Người ta thường lấy Đ = 25cm VI, KÍNH THIÊN VĂN a) Định nghĩa: Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh c ủa nh ững vật ở r ất xa (các thiên thể). b) Cấu tạo: Có hai bộ phận chính: - Vật kính O1: là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vài m) - Thị kính O2: là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm) Hai kính được lắp cùng trục, khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được. c) Độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực: - Trong cách ngắm chừng ở vô cực, người quan sát điều chỉnh để ảnh A1B2 ở vô cực. Lúc đó AB AB tgα = 1 1 và tgα 0 = 1 1 f2 f1 Do đó, độ bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực là : tgα f1 G∞ = = tgα0 f2