Vấn đáp về Phóng Xạ, Hiệu Ứng Doppler, Quang Phổ | Vật lý lý sinh

lOMoAR cPSD| 45470709
Bài 1: PHÓNG XẠ HẤP THU 1. Giải thích nguyên lí hoạt động của máy đếm Geiger – Muller
Ống đếm Geiger – Muller là một tụ điện trụ đặt trong ống thủy tinh có chứa khí ở áp suất
khoảng 100mmHg: điện cực thứ nhất của tụ điện trụ là một sợi dây kim loại, điện cực thứ
hai là một lớp dẫn điện phủ lên mặt trong của thành ống thủy tinh. Vì chất khí chứa trong
ống là điện môi, nên nếu hiệu điện thế giữa hai cực của tụ điện chưa đạt tới hiệu điện thế
đánh thủng và không có tia phóng xạ bay vào trong tụ điện, thì sẽ không có dòng điện
chạy trong mạch tụ điện.
Khi các hạt phóng xạ bay vào không gian giữa hai điện cực của ống đếm, chúng sẽ ion
hóa chất khí làm xuất hiện các electron và các ion. Dưới tác dụng của điện trường giữa
hai cực các electron và các ion chuyển động về các điện cực, tạo ra dòng xung điện ngắn.
2. Nêu rõ quy luật thay đổi tốc độ đếm phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn phóng
xạ tới ống đếm Geiger – Muller.
Nếu nguồn có cường độ phóng xạ càng mạnh, thì số hạt phóng xạ truyền tới đập vuông
góc vào một đơn vị diện tích bao quanh điểm ta xét sẽ càng nhiều và do đó tốc độ đếm tại
đó càng lớn. Tốc độ đếm n giảm tỷ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách r tính từ
nguồn phóng xạ tới ống đếm, nghĩa là:
với k là một hệ số tỷ lệ phụ thuộc nguồn phóng xạ và môi trường bao quanh nguồn đó.
2. Nêu rõ quy luật thay đổi tốc độ đếm phụ thuộc vào độ dày của tấm kim loại đặt
chắn giữa nguồn phóng xạ và ống đếm Geiger – Muller.
- Khi cho các tia phóng xạ truyền qua vật chất, chúng sẽ bị hấp thụ. Mức độ hấp thụ các
tia phóng xạ này tùy thuộc bản chất và độ dày của vật chất đó. Trong trường hơp này,
tốc độ đếm n giảm nhanh theo quy luật hàm mũ khi tăng độ dày x của tấm vật chất ấy
Trong đó n là tốc độ đếm khi không có tấm kim loại chắn giữa nguồn phóng xạ và
ống đếm, e là cơ số của loga tự nhiên và là hệ số hấp thụ các tia phóng xạ của tấm kim loại
- Nếu làm thí nghiệm với hai tấm kim loại có cùng bản chất nhưng có độ dày khác nhau và
đặt chắn giữa nguồn phóng xạ và ống đếm, thì hệ số hấp thụ các tia phóng xạ
của hai tấm kim loại này tính bằng:
BÀI 2: HIỆU ỨNG DOPPLER
1/ Hiệu ứng Doppler âm là gì? Khi nguồn âm/máy thu chuyển động lại gần hoặc ra
xa nhau thì tần số của sóng âm thay đổi như thế nào so với trường hợp nguồn âm và
máy thu đứng yên? Giải thích? -
Nếu khoảng cách giữa đầu thu và đầu phát thay đổi trong khoảng thời gian sóng
truyền thì bước sóng thu được sẽ dài ra hoặc ngắn lại, hiện tượng đó gọi là hiệu ứng
Doppler. Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số một sóng khi nguồn và máy thu chuyển
động tương đối với nhau lOMoAR cPSD| 45470709 -
Gỉa thiết hai nguồn phát và thu chuyển động theo phương của đường thắng nối
tâm của chúng và ta quy ước: vân tốc chuyển động của nguồn phát và vận tốc của máy thu
xem là dương nếu chúngchuyển động lại gần nhau và xem là âm nếu chúng chuyển động ra xa nhau
+ Nguồn phát chuyển động với vận tốc còn máy thu đứng yên:
Nếu vận tốc lan truyền của các sóng ở môi trường là v, người quan sát đứng yên, còn
nguồn chuyển động với vận tốc
, thì bước sóng mà người quan sát nhận được: λ =
Do đó tần số mà máy thu nhận được là: f = =
Biểu thức này chứng tỏ:
• Khi nguồn phát tiến lại gần máy thu ( thì
• Khi nguồn phát đi ra xa máy thu ( thì
• Khi nguồn phát đứng yên ( thì
+ Nguồn phát đứng yên, máy thu chuyển động với vận tốc
Máy thu sẽ nhận được tần số:
Mặt khác, trong trường hợp này λ= , thay vào biểu thức trên, ta được:
Biểu thức này cho thấy:
• Khi máy thu chuyển động lại gần nguồn phát ( thì
• Khi máy thu chuyển động ra xa nguồn phát ( thì
• Khi máy thu đứng yên ( thì
2/ Nêu tên gọi và công dụng của các thiết bị sử dụng trong bài TT HƯ Doppler? lOMoAR cPSD| 45470709
Trong thực hành , hai bộ chuyển đổi tín hiệu ( điện – siêu âm ) giống nhau thực hiện
nhiệm vụ của máy phát ( nguồn sóng siêu âm ) và máy thu ( nhận sóng siêu âm ) phụ
thuộc vào sự kết nối của chúng ( thuận hoặc nghịch ) . Bộ phận phát sóng siêu âm được
gắn với xe đẩy được điều khiển bằng điện , bộ còn lại được gắn cố định vào một thanh
thẳng đứng . Tần số của tín hiệu thu được bằng máy đếm kỹ thuật số có độ phân giải cao .
Vận tốc của nguồn phát sóng siêu âm chuyển động được xác định bằng công thức : v=s/t
3. Thiết lập công thức xác định tốc độ truyền sóng siêu âm trong không khí dựa
vào hiệu ứng Doppler? lOMoAR cPSD| 45470709
BÀI 3: QUANG PHỔ HẤP THU
1. Cấu tạo – Nguyên lí hoạt động máy quang phổ
Các máy quang phổ đều có ba thành phần chính là: - Nguồn sáng
- Bộ phận tán sắc (lăng kính hoặc cách tử để tạo tia đơn sắc)
- Bộ phận đo quang điện
Giả sử nguồn sáng phát ra ánh sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác nhau.
Lăng kính (cách tử) sẽ phân tích ánh sáng này thành các chùm tia sáng đơn sắc song
song. Mỗi chùm ứng với một bước sóng xác định, các chùm đơn sắc này sau khi qua thấu
kính hội tụ sẽ hội tụ tại các điểm khác nhau trên tiêu diện của thấu kính. Như vậy, trên
kính ảnh ta thu được một dải vạch nằm rời rạc, dải vạch đó được gọi là quang phổ vạch.
Sự phân bố các vạch trong quang phổ tuân theo một quy luật nhất định. Mỗi quang phổ
vạch đặc trưng cho một nguyên tố hóa học. Nghiên cứu quang phổ vạch phát xạ của một
chất, cụ thể là xác định vị trí bước sóng và cường độ các vạch trong quang phổ , ta có thể
đoán nhận được các nguyên tố hóa học có mặt trong chất đó cũng như hàm lượng của
chúng. Đó là phép phân tích quang phổ phát xạ, nó được dùng rộng rãi trong các ngành
luyện kim, địa chất, chế tạo cơ khí,… để phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu và thành phẩm.
2. Định luật hấp thụ ánh sáng (Bouguer – Lambert – Beer)
Độc lập với Bouguer và Lambert, Beer nhà bác học Đức, đã nghiên cứu sự phụ thuộc của
cường độ ánh sáng ló (tia ra khỏi dung dịch) vào nồng độ của dung dịch. Ông nhận thấy
rằng khi cố định chiều dày, cường độ và bước sóng ánh sáng tới thì cường độ của chùm
tia ló ngày càng giảm khi nồng độ của dung dịch càng tăng. Như vậy, số tỉ lệ k trong biểu
thức của định luật Bouguer – Lambert còn tỉ lệ với nồng độ C nữa. Do đó: k = α.C →
= Chuyển cơ số logarit ta có: = Với
là hệ số hấp thụ phân tử, hệ số này phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tới
với bản chất và nhiệt độ môi trường. Từ đó, Beer rút ra định luật bổ sung cho định luật
Bouguer – Lambert (gọi là định luật Bouguer – Lambert – Beer) như sau:
Cường độ của một chùm sáng đơn sắc sau khi đi qua khỏi một lớp dung dịch có chiều
dày l, nồng độ C sẽ bị giảm đi theo hàm mũ của C bởi biểu thức: 3. =
: cường độ ánh sáng tới
: cường độ ánh sáng ra khỏi dung dịch C : nồng độ dung dịch
Đối với các dung dịch đậm đặc, định luật trên chỉ gần đúng mà thôi.
3. Các phương pháp xác định nồng độ bằng máy quang phổ + nêu 1 chi tiết 1 phương
pháp (bất kỳ). - Phương pháp đo trực tiếp - Phương pháp lập đường chuẩn - Phương pháp pha chuẩn so sánh:
+ Đầu tiên, ta pha một dung dịch chuẩn cùng chất với dung dịch cần đo theo một nồng độ
nào đó. Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn này, ta có: (7.8)
Sau đó, đo mật độ quang
của dung dịch chưa biết nồng độ nói trên, gọi là nồng độ dung dịch này ta có: lOMoAR cPSD| 45470709 (7.9)
Lập tỉ số giữa (7.8) và (7.9) ta có: →