Bài tập & Ôn luyện: Dao động điện từ – Sóng điện từ – Lượng tử ánh sáng – Vật lí hạt nhân
Gợi ý: Trước khi làm bài tập, Góc học tập của Chúng ta khuyến khích bạn xem nhanh tóm tắt khái niệm, sau đó luyện từng dạng từ dễ đến khó để củng cố nền tảng.
1) Dao động điện từ (LC)
Trong mạch LC lí tưởng, năng lượng điện trường trong tụ (Ue) và năng lượng từ trường trong cuộn cảm (Um) trao đổi tuần hoàn. Điện tích trên bản tụ và dòng điện trong mạch thường được mô tả bằng hàm cos/sin với cùng tần số góc ω, chu kì T = 2π√(LC). Khi có điện trở, biên độ giảm dần do hao phí.
Mẹo nhớ nhanh
- Biên độ dòng điện cực đại khi điện tích qua trạng thái cân bằng (tụ xả nhanh nhất).
- Đồ thị q(t) và i(t) lệch pha 90°, nên khi q cực đại thì i bằng 0.
2) Sóng điện từ & sóng ánh sáng
Sóng điện từ là sự lan truyền của dao động điện trường và từ trường vuông góc nhau và cùng vuông góc với phương truyền sóng. Ánh sáng là một phần của phổ sóng điện từ (từ đỏ đến tím theo tăng tần số/giảm bước sóng). Ứng dụng trải rộng từ phát thanh, Wi-Fi đến sợi quang.
Mẹo áp dụng
- Bước sóng λ = v/f. Trong chân không, v = c ≈ 3×108 m/s.
- Hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ giúp nhận biết bản chất sóng của ánh sáng.
3) Lượng tử ánh sáng & quang điện
Ánh sáng mang tính hạt (photon) với năng lượng E = hf. Hiện tượng quang điện chứng minh điều này: electron bật khỏi bề mặt kim loại khi ánh sáng có tần số đủ lớn (vượt ngưỡng đặc trưng của vật).
Mẹo làm bài
- Động năng cực đại của electron quang điện phụ thuộc vào tần số, không phụ thuộc cường độ.
- Cường độ sáng tăng → số electron bật ra tăng (nếu f > fngưỡng).
4) Vật lí hạt nhân – phóng xạ, phân hạch, nhiệt hạch
Hạt nhân gồm proton và neutron. Các quá trình hạt nhân như phóng xạ, phân hạch (tách) và nhiệt hạch (nóng chảy hạt nhân nhẹ) kèm biến đổi năng lượng lớn. Bảo toàn số khối và điện tích là nguyên tắc nền tảng trong lập phương trình phản ứng hạt nhân.
5) Ví dụ minh họa nhanh
Ví dụ (LC): Mạch LC có L = 2 mH, C = 5 nF. Tính chu kì dao động riêng.
Gợi ý: T = 2π√(LC) ≈ 2π√(2×10-3 × 5×10-9) ≈ 2π√(10-11) ≈ 2π×10-5.5 s.
Ví dụ (sóng): Ánh sáng đơn sắc truyền trong chân không có f = 6×1014 Hz. Bước sóng λ ≈ c/f ≈ 3×108 / 6×1014 = 5×10-7 m (≈ 500 nm, vùng lục).
Ví dụ (quang điện): Ngưỡng f0 của kim loại là 5×1014 Hz. Nếu chiếu f = 6×1014 Hz, electron sẽ bật ra; tăng cường độ sẽ làm tăng số electron, không làm tăng động năng cực đại.
6) Gợi ý tự luyện (có đáp án ngắn)
- LC: Cho q = q0cos(ωt). Hỏi khi nào i đạt cực đại? Đáp: Khi q = 0 (tụ đang xả nhanh nhất).
- Sóng: Một đài phát thanh f = 100 MHz. Tính λ trong không khí (xấp xỉ c). Đáp: λ ≈ 3 m.
- Quang điện: Nếu f < f0, tăng cường độ có phát electron không? Đáp: Không.
- Hạt nhân: Viết phương trình phóng xạ β- của hạt nhân X(Z,A). Đáp: (Z,A) → (Z+1,A) + e- + ν̄.
7) Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Học phần này nên bắt đầu từ đâu?
Blog này trả lời: Bắt đầu từ dao động LC để nắm cơ chế trao đổi năng lượng, sau đó mở rộng sang sóng điện từ và ánh sáng; cuối cùng ôn hạt nhân để hệ thống hóa cả chương.
Hỏi: Làm sao nhớ công thức nhanh?
Blog Học cùng Con gợi ý: Viết bảng “3 dòng vàng”: T, ω của LC; λ, f, c của sóng; E = hf của photon và dán trước bàn học.
Liên kết nội bộ (đọc thêm)
(*Nếu các nhãn/label khác nhau, bạn có thể đổi đường dẫn cho phù hợp với blog.)
Góc học tập của Chúng ta rất muốn nghe câu hỏi của bạn: phần nào trong chương này làm bạn “khựng” lại lâu nhất? Hãy đặt câu hỏi ở phần bình luận để Blog Học cùng Con hỗ trợ chi tiết hơn nhé!
→ Khám phá thêm tại Trang chủ Blog Học cùng Con.
