19
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHHCHÍ MINH KHOA VT LÝ Tìm hiu vhiu ng Compton ng dng gii mt sbài tp Tn p C Mn NHÓM THC HIN: Lý 2A Đặng ThXuân Dim K37102005 Đặng ThThùy Dân K37102004 Tăng Tị Hòa K37102031 Trn ThNgc Hnh K37102015 Hunh ThPương Lan K37102048 Võ ThDiu Hin K37102019 Hunh ThMDuyên K37102007 Trn Thy Hoàng K37102029

Compton Effect

Embed Size (px)

Citation preview

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VẬT LÝ

Tìm hiểu về hiệu ứng Compton

ứng dụng giải một số bài tập

T n p C M n

NHÓM THỰC HIỆN: Lý 2A

Đặng Thị Xuân Diễm K37102005

Đặng Thị Thùy Dân K37102004

Tăng T ị Hòa K37102031

Trần Thị Ngọc Hạnh K37102015

Huỳnh Thị P ương Lan K37102048

Võ Thị Diệu Hiền K37102019

Huỳnh Thị Mỹ Duyên K37102007

Trần Thụy Hoàng K37102029

1

Mục lục

Mục lục ..................................................................................................................... 1

Mục lục hình ảnh ...................................................................................................... 2

Lời mở đầu ............................................................................................................... 3

1 Giới thiệu tổng quan ........................................................................................... 4

1.1 Giả thuyết photon của Einstein .................................................................... 4

1.2 Thí nghiệm của Compton (1923) ................................................................. 4

1.2.1 B trí thí nghiệm ................................................................................... 5

1.2.2 Kết quả thí nghiệm ................................................................................ 6

2 Lí thuyết về hiệu ứng Compton .......................................................................... 6

2.1 Sự bế tắc của mô hình sóng ánh sáng .......................................................... 6

2.2 Thuyết photon về tương tác g ữa bức xạ đ ện từ và electron ...................... 7

2.3 P ân t c địn lượng về hiệu ứng Compton ................................................ 8

2.4 Giải thích kết quả thí nghiệm Compton ....................................................... 9

3 Hiệu ứng Compton ngược ................................................................................ 10

4 Ứng dụng của hiệu ứng Compton ..................................................................... 11

4.1 Xung đ ện từ EMP (Electromagnetic Pulse) ............................................. 11

4.2 Quan sát và phát hiện lỗ đen (Black ole) ................................................ 12

5 Kết luận ............................................................................................................. 12

6 Một s bài tập về hiệu ứng Compton ............................................................... 13

6.1 Bài tập lí thuyết .......................................................................................... 13

6.2 Bài tập áp dụng .......................................................................................... 16

Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 18

2

Mục lục hình ảnh

Hình 1. Arthur Holly Compton (1927) ..................................................................... 5

Hình 2. Dụng cụ dùng để nghiên cứu hiệu ứng Compton. ....................................... 5

Hình 3. Những kết quả của Compton đ i với 4 giá trị của góc tán xạ θ. ................. 6

ìn 4 Tương tác g ữa photon và electron tự do. ................................................... 8

ìn 5 Đ thị cường độ bức xạ - bước sóng ứng với góc tán xạ θ = 90o ............. 10

Hình 6. Hiệu ứng Compton ngược ......................................................................... 11

3

Lời mở đầu

Trong c ương trìn vật lí THPT, các hiệu ứng quang lượng tử t ường được đề cập

đến bao g m: hiệu ứng quang đ ện và hiệu ứng phát xạ - hấp thụ của nguyên tử. Tuy

nhiên, còn một hiệu ứng quang lượng tử quan trọng khác lạ t được đề cập đến đó c n

là hiệu ứng Compton. Mặc dù t được đề cập đến trong c ương trìn vật l T PT n ưng

hiệu ứng Compton lại xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi vật lí qu c gia, qu c tế.

C n đ ều n y đã l m k ông t ọc sinh và giáo viên lúng túng.

Không những thế, hiệu ứng Compton là một hiệu ứng rất quan trọng trong lí

thuyết lượng tử bán cổ đ ển, có vai trò lớn đ i với lịch sử phát triển vật lí cận đại và hiện

đại, có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và thực tiễn. Chính vì thế đ i với một sinh viên

ngành sư p ạm vật lí, nếu không có sự hiểu biết đầy đủ và sâu sắc về hiệu ứng này thì sẽ

gặp k ó k ăn trong quá trìn ng ên cứu và giảng dạy sau này.

Vì những lí do trên, chúng tôi thực hiện đề t “Tìm hiểu về hiệu ứng Compton và

ứng dụng giải một số bài tập”

Trong đề tài này, c úng tô ướng đến các mục tiêu cụ thể sau:

- Hệ th ng hóa kiến thức về hiệu ứng Compton, bao g m: lí thuyết về hiệu ứng

Compton, so sánh với hiệu ứng quang lượng tử đã b ết ở THPT – hiệu ứng quang

đ ện, tầm quan trọng của hiệu ứng n y đ i với lịch sử vật lí, ứng dụng của hiệu

ứng này.

- Đưa ra một s bài tập mang tính phổ biến và tổng quát nhằm hiểu rõ ơn bản chất

và những vấn đề l ên quan đến hiệu ứng Compton.

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi không thể tránh khỏi những sai sót và

hạn chế, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề t được

hoàn thiện ơn

Xin chân thành cảm ơn

Nhóm tác giả

4

1 Giới thiệu tổng quan

1.1 Giả thuyết photon của Einstein

Năm 9 5 Albert E nste n – dựa trên ý tưởng của Max Planck về lượng tử năng

lượng – đã đưa ra k á n ệm “lượng tử án sáng” ay còn gọi là photon.

Photon là hạt truyền tương tác đ ện từ, có vận t c bằng vận t c ánh sáng

83.10c m s . Trong thuyết tương đ i hẹp p oton có các đặc đ ểm sau:

- Năng lượng: .hf

- Động lượng: .h

p

- Kh lượng nghỉ: 0.m

Công thức hf của photon cho thấy rõ lưỡng tính sóng hạt của án sáng: năng

lượng đặc trưng c o t n ạt của photon còn tần s f đặc trưng c o t n c ất sóng của

ánh sáng.

Giả thuyết trên được E nste n đưa ra n ằm giả t c định luật quang đ ện từ thí

nghiệm của ertz năm 887 V mã đến năm 9 g ả thuyết trên mớ được củng c từ

thí nghiệm của Compton.

1.2 Thí nghiệm của Compton (1923)

Năm 9 Art ur olly Compton – một chuyên gia về tia X của trường đại học

Washington ở bang St.Louis – đã t ực hiện một thí nghiệm và phát hiện ra một hiệu ứng

đặc biệt. Hiệu ứng n y được gọi là hiệu ứng Compton (hay còn gọi là tán xạ Compton) và

mang lại giải Nobel về vật l v o năm 9 7 c o Compton

5

Hình 1. Arthur Holly Compton (1927)

1.2.1 Bố trí thí nghiệm

Chùm tia X đơn sắc bước sóng phát ra từ đ i âm cực của ng tia X. Chùm tia X

hẹp t u được rọi vào vật tán xạ A chứa các nguyên tử nhẹ (cụ thể ở thí nghiệm này,

Compton đã dùng một kh i graphit). Một phần chùm sáng xuyên qua vật A, phần còn lại

bị tán xạ. Phần tia X tán xạ được thu bằng một máy quang phổ tia X – detector đo cả

cường độ lẫn bước sóng của các tia X tán xạ dưới các góc khác nhau [3].

Hình 2. Dụng cụ dùng để nghiên cứu hiệu ứng Compton.

6

1.2.2 Kết quả thí nghiệm

Hình 3. Những kết quả của Compton đối với 4 giá trị của góc tán xạ θ.

Qua hình 3, chúng ta thấy rằng: mặc dù chùm tia tới chỉ chứa một bước sóng duy

nhất n ưng các t a X tán xạ lại có các cực đạ cường độ ở ha bước sóng. Một cực đại

ứng vớ bước sóng của tia tới, còn cực đại thứ a có bước sóng dài ơn một lượng

. được gọi là độ dịch Compton t ay đổi tuỳ theo góc mà ta quan sát các tia X tán

xạ.

Từ thực nghiệm ta xác địn được m i liên hệ độ dịch Compton và góc tán xạ:

21 cos 2 sin ,2

c c

trong đó, o

0,0243Ac gọi là bước sóng Compton [2].

2 Lí thuyết về hiệu ứng Compton

2.1 Sự bế tắc của mô hình sóng ánh sáng

Mô hình sóng án sáng t ên đoán rằng khi một bức xạ đ ện từ bị tán xạ trên một

hạt t c đ ện thì bức xạ tán xạ về khắp mọ p ương p ải có cùng tần s n ư bức xạ tới

[2] N ư vậy, lẽ ra chùm tán xạ cũng p ải chỉ có một tần s – và chỉ có một bước sóng –

n ư c ùm tia tớ N ưng t ực tế lại không phả n ư vậy, vậy nên mô hình sóng không

giả t c đầy đủ được hiệu ứng này.

7

Để giải thích kết quả thí nghiệm của Compton, ta phải thừa nhận quan đ ểm hạt

của lượng tử về bức xạ đ ện từ – quan đ ểm photon của Einstein.

2.2 Thuyết photon về tương tác giữa bức xạ điện từ và electron

Ta xem tương tác g ữa bức xạ đ ện từ và electron thực chất l tương tác g ữa

photon và electron trong mạng tinh thể. Bức xạ đ ện từ tới có bước sóng tương đương

với một photon có động lượng p v năng lượng tương tác với một electron đứng yên

có năng lượng nghỉ oE trong mạng tinh thể Sau quá trìn đó xuất hiện bức xạ đ ện từ tán

xạ có bước sóng , tương đương với một photon có động lượng p v năng lượng ,

còn electron có năng lượng E v động lượng ep . Trong thực tế tương tác n y xảy ra

trong mạng tinh thể nên còn có các yếu t ản ưởng từ mạng tinh thể: công thoát A mà

mạng tinh thể nhận được v động lượng “g ật” gip của mạng tinh thể. Lúc này, áp dụng

định luật bảo to n năng lượng và bảo to n động lượng, ta có hệ p ương trìn :

0 ,

.e gi

E E A

p p p p

(2.1)

Hệ p ương trìn n y g úp ta g ả t c được hai hiệu ứng mà mô hình sóng không

giả t c được: hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton.

Đ i với các bức xạ đ ện từ có bước sóng ngắn n ư vùng nhìn thấy và vùng cực tím

t ì năng lượng của các photon không quá lớn so vớ công t oát Động năng m electron

nhận được cũng tương đ i nhỏ, photon tán xạ có năng lượng quá nhỏ xem n ư k ông có

bức xạ tán xạ ra P ương trìn bảo toàn năng lượng trở thành:

max .

hcK A

(2.2)

Đây c n l phương trình Einstein của hiệu ứng quang đ ện.

Tuy n ên đ i với các bức xạ đ ện từ có bước sóng cực ngắn n ư t a X t ì mọi

chuyện lại khác.

8

2.3 Phân tích định lượng về hiệu ứng Compton

Đ i với các bức xạ đ ện từ có bước sóng cỡ t a X năng lượng của các photon tới

rất lớn so vớ công t oát nên xem n ư ản ưởng của mạng tinh thể và hạt nhân lên

electron l k ông đáng kể Lúc n y ta xem tương tác g ữa bức xạ đ ện từ v electron n ư

va chạm của photon và một electron tự do.

Hình 4. Tương tác giữa photon và electron tự do.

Hệ p ương trìn (2.1) trở thành

0 ,

.e

E E

p p p

(2.3)

Năng lượng của photon ứng với bức xạ đ ện từ cỡ tia X rất lớn so vớ năng lượng

nghỉ của electron, cho nên chúng ta không thể sử dụng cơ ọc cổ đ ển để khảo sát sự va

chạm giữa p oton v electron Do đó c úng ta p ải sử dụng cơ ọc tương đ t n để

khảo sát hệ p ương trìn (2.3).

Từ hệ p ương trìn (2.3), ta có:

0 ,

.e

E E

p p p

(2.4)

Với một s biến đổi toán học v định lí hàm cos, ta dẫn ra được

2 2 2 2

0 0

2 2 2

2 2 ,

2 cos .e

E E E

p p p pp

(2.5)

Đ i vớ p oton v electron trong cơ ọc tương đ i tính, ta có các hệ thức liên hệ sau:

9

,

,

pc

p c

(2.6)

2 2 2 2

0 .eE E p c (2.7)

Thay (2.6) và (2.7) vào hệ p ương trìn (2.5) ta tìm được:

0

1 1 1 cos.

E

(2.8)

Lần lượt thay 2

0 0, ,hc hc

E m c

v o ta t u được kết quả:

2

0 0

1 cos 2 sin ,2

h h

m c m c

(2.9)

hay

21 cos 2 sin ,2

c c

(2.10)

với o

0

0,0243Ac

h

m c .

Kết quả từ lí thuyết phù hợp với kết quả từ thí nghiệm của Compton.

2.4 Giải thích kết quả thí nghiệm Compton

Từ hệ thức (2.10) rút ra từ p ân t c địn lượng theo thuyết photon, ta có thể giải

t c được tại sao lại xuất hiện bức xạ đ ện từ tán xạ có bước sóng d ơn mà mô

ìn sóng trước đó k ông g ả t c được T eo đó bức xạ xuất hiện do sự va chạm

giữa photon tớ v electron đứng yên (được xem n ư tự do). Những electron n y được

xem n ư tự do bởi vì tia X mà Compton sử dụng có năng lượng cỡ 41,8.10 eV lớn ơn

nhiều cấp so vớ năng lượng liên kết của các electron ngoài cùng của carbon (cỡ chục

eV).

10

Hình 5. Đồ thị cường độ bức xạ - bước sóng ứng với góc tán xạ θ = 90o

Trong kết quả t u được đ thị cường độ bức xạ vẫn còn một đỉnh ứng với bức xạ

tới . Sở dĩ vẫn còn bức xạ là bởi vì các photon tới không chỉ tán xạ với các electron

được xem n ư tự do mà còn tán xạ với các electron dính chặt vào nguyên tử K đó

p oton xem n ư tán xạ với một hệ g m hạt nhân và electron liên kết – có kh lượng nghỉ

lớn ơn n ều so với electron (đ i với Carbon thì vào cỡ 22000 lần) – nên độ dịch

Compton là rất nhỏ, không thể phát hiện được.

N ư vậy,ta có thể kết luận: thuyết photon của Einstein giải thích thành công hiệu

ứng Compton!

3 Hiệu ứng Compton ngược

N ư đã trìn b y ở những phần trước, hiệu ứng Compton là hiệu ứng bước sóng

của bức xạ đ ện từ tán xạ d ơn bước sóng của bức xạ đ ện từ tới một electron tự do

đứng yên. Hiệu ứng ngược lại với hiệu ứng trên gọi là hiệu ứng Compton ngược: bước

sóng của bước xạ đ ện từ ngắn ơn bước sóng của bức xạ đ ện từ tới một electron tự do

đang c uyển động. Hiệu ứng Compton ngược chỉ có thể thấy rõ khi electron chuyển động

11

với vận t c tương đ i tính – vận t c vào cỡ vận t c ánh sáng. Lúc này, bức xạ đ ện từ tới

có năng lượng thấp n ưng bức xạ đ ện từ tán xạ luôn vào cỡ tia X – bức xạ đ ện từ có

năng lượng lớn.

Hình 6. Hiệu ứng Compton ngược

4 Ứng dụng của hiệu ứng Compton

4.1 Xung điện từ EMP (Electromagnetic Pulse)

Hiệu ứng Compton là thủ phạm gây ra cái gọi là xung điện từ EMP trong các vụ

nổ nhiệt hạch trên cao trong khí quyển Các t a X v t a gamma được phát ra trong các vụ

nổ nhiệt hạch va chạm Compton với các electron ở tầng cao khí quyển, làm cho chúng

chạy vọt lên. Sự chuyển động d n dập đột ngột của một lượng lớn đ ện tích tạo nên một

trường đ ện từ có thể l m ư ại các mạc đ ện k ông được che chắn ở mặt đất.

Hiệu ứng này lần đầu t ên được phát hiện k lướ đ ện và các mạng thông tin trên

không ở Hawaii bị ư ỏng trong thời gian thử nghiệm vũ k n ệt hạch trên không ở

T á Bìn Dương các đó n ều dặm [1].

Hiện nay, nhiều qu c gia lớn trên thế giớ đang ứng dụng hiệu ứng n y để chế tạo

các loạ vũ k t i tân – bom EMP là một ví dụ.

12

4.2 Quan sát và phát hiện lỗ đen (Black Hole)

Hình 7. Lỗ đen hút sao đồng hành.

Để quan sát và phát hiện lỗ đen các n t ên văn sử dụng rất nhiều hiệu ứng khác

n au trong đó có ệu ứng Compton – ay c n xác ơn l ệu ứng Compton ngược.

Đ i với những lỗ đen ìn t n từ một hệ sao đô k một ngôi sao trở thành lỗ

đen t ì nó sẽ hút vật chất của ngô sao đ ng hành với nó. Trong quá trình này, vật chất –

trong đó có các electron – được gia t c đến những vận t c rất lớn. Các electron lúc này có

thể được gia t c đến ngưỡng tương đ i tính. Lúc này, chỉ cần những bức xạ đ ện từ năng

lượng thấp tương tác với các electron này thì sẽ phát ra các bức xạ đ ện từ tán xạ có năng

lượng cao – cỡ tia X. Dựa vào việc quan sát các bức xạ t a X n y m các n t ên văn có

thể xác địn được ở đâu có k ả năng có lỗ đen

5 Kết luận

Hiệu ứng Compton thực chất l tương tác g ữa photon và electron trong mạng tinh

thể. Hiệu ứng Compton về cơ bản cũng g ng n ư ệu ứng quang đ ện, có bản chất là sự

va chạm giữa photon và electron. Tuy nhiên, sự khác biệt cơ bản giữa hiệu ứng Compton

và hiệu ứng quang đ ện chính là cỡ bước sóng của bức xạ tới: với hiệu ứng quang đ ện thì

vào cỡ vùng nhìn thấy và tử ngoại còn với hiệu ứng Compton là cỡ tia X. Trong thực tế,

cả hai hiệu ứng trên, cùng với sự chuyển mức năng lượng của các nguyên tử, xảy ra đ ng

thời. Tuy nhiên, tùy vào cỡ bước sóng của bức xạ tới mà hiệu ứng nào xảy ra trộ ơn

Nếu n ư ệu ứng quang đ ện (1887) là khởi ngu n để Albert E nste n đưa ra g ả

thuyết photon (1905) thì hiệu ứng Compton ( 9 ) l “bằng chứng” vĩ đại chứng tỏ sự

13

t n tại của các photon. Không những thế, nó còn cho thấy, thuyết photon không chỉ áp

dụng cho vùng bức xạ nhìn thấy và bức xạ tử ngoại (với hiệu ứng quang đ ện) mà còn áp

dụng được cho cả vùng bức xạ cực ngắn – các tia X. Về mặt lịch sử, hiệu ứng Compton

là viên gạch cu i cùng nhằm “xây c ắc” l t uyết của Einstein về p oton Do đó ệu

ứng Compton có tầm quan trọng lớn đ i với lịch sử phát triển vật lí cận đại và hiện đại.

Với những ứng dụng của hiệu ứng Compton vào thực tiễn v trong các lĩn vực

khác của vật l dù đã được phát hiện các đây 9 năm ( 9 ) n ưng ệu ứng Compton

vẫn là mản đất màu mỡ để khai thác những ứng dụng của nó.

6 Một số bài tập về hiệu ứng Compton

6.1 Bài tập lí thuyết

Bài 1: Hãy chứng tỏ rằng một electron tự do đứng yên không thể hấp thụ hoàn

toàn một photon.

Giải:

Giả sử một p oton có năng lượng bị một electron tự do đang đứng yên hấp thụ

o n to n K đó t eo định luật bảo to n động lượng v năng lượng thì:

2 2 2

0 0 0

2 2 2 2

2

e e

E E E E E

p p p c p c

Mà ta lại có:

2 2 2 2

0 e

pc

E E p c

Do đó ta g ả ra được:

0 0.E

Đ ều n y vô l do đó một electron tự do đứng yên không thể hấp thụ hoàn toàn một

photon.

Phân tích:

Ta thấy rằng, do một electron tự do đứng yên không thể hấp thụ hoàn toàn một

photon nên trên thực tế chỉ xảy ra a trường hợp:

14

- Electron hấp thụ hoàn toàn photon khi có mặt của hạt nhân hoặc mạng tinh thể (sự

chuyển mức năng lượng trong nguyên tử hoặc hiệu ứng quang đ ện).

- Electron tự do tương tác với photon thì phải xuất hiện photon tán xạ (hiệu ứng

Compton).

Bài 2:

a) Xây dựng biểu thức liên hệ giữa góc electron bay sau “va c ạm” với photon

tới và góc tán xạ .

b) Xây dựng biểu thức liên hệ giữa động năng của electron sau “va c ạm” v góc

của nó.

Giải:

Ta có độ đời Compton:

1 cos

1 1 cos

1 1 cos .

c

c

cp

p

a) Áp dụng định lí hàm sin, ta có:

sin sin .e

p

p

(1)

Áp dụng định lí hàm cos, ta có:

2 2 2

cos ,2

e

e

p p p

pp

2 2 2 2 cos .ep p p pp

Suy ra:

cos

cos .e

p p

p

(2)

15

Từ (1) và (2), ta có:

cos

cot 1 tan .sin 2

c

p

p

b) Áp dụng định luật bảo to n năng lượng, ta có:

2 2 22 .K K K (3)

Áp dụng định luật bảo to n động lượng, ta có:

2 2 2 2 2 2 2 cos .e e ep p p p c p c p c pp c (4)

Ta có hệ thức liên hệ:

2 2 2

02 .p c K KE (5)

Từ (3), (4), (5) suy ra:

2

0

2

2

2.

1 1 tan 1c

m cK

Phân tích:

Từ kết quả câu b, ta có nhận xét sau:

- Động năng của electron tán xạ đạt cực đại khi góc tán xạ bằng 0. Từ câu a, ta

thấy đ ều n y tương ứng góc tán xạ bằng 180o ay bước sóng tán xạ dài nhất.

- Tương ứng động năng của electron tán xạ đạt cực tiểu khi bằng 90o, ứng với

bằng 0o, tức là photon tán xạ có năng lượng cực đại.

Đ ều này hợp lý vớ định luật bảo to n năng lượng: electron tán xạ đạt động năng

cực đại khi photon tán xạ có năng lượng cực tiểu v ngược lạ Vì t eo định luật

bảo to n năng lượng động năng của electron v năng lượng của photon tán xạ

đúng bằng năng lượng của photon tới.

16

6.2 Bài tập áp dụng

Bài 1: Xét quá trình va chạm giữa photon và electron tự do đứng yên.

Giả sử photon tớ có năng lượng 02E còn electron “g ật lù ” có động năng

0W E (ở đây 0 0,512 MeVE l năng lượng nghỉ của electron). Tính góc giật lùi của

electron (góc giữa ướng photon tớ v ướng chuyển động của electron).

(Trích Đề thi học sinh giỏi Quốc gia lớp 12 THPT năm 2008)

Giải:

T eo định luật bảo to n năng lượng:

0 ,E E

trong đó

0

0 0

2 ,

W 2 .

E

E E E

Từ đây ta g ải ra:

00 .

2

EpE p

c (1)

Từ m i liên hệ động lượng – năng lượng

của electron, ta có:

2 2 2 2 00

3.e e

EE E p c p

c (2)

T eo định luật bảo to n động lượng, ta có:

,ep p p

và từ (1), (2) ta có:

.2 1 3

epp p

Ta giả ra được các góc 60o và 30 .o

17

Bài 2: Một photon trong một chùm tia X hẹp, sau khi va chạm với một electron

đang đứng yên, thì tán xạ theo một p ương l m vớ p ương ban đầu một góc . Gọi là

bước sóng của tia X.

1. Cho 6,2pm và 60o ãy xác định:

a) Bước sóng của tia X tán xạ.

b) P ương v độ lớn của vận t c của electron sau va chạm.

2. T a X trên được phát ra từ một ng Coolidge nuôi bằng một biến thế tăng t ế,

có tỉ s biến thế 1000.k Hai cực của cuộn sơ cấp được mắc vào một hiệu đ ện thế xoay

chiều u có thể biến thiên một cách liên tục (bằng cách dùng một biến thế tự ngẫu) từ 0

đến 500V . Hỏi:

a) Để tạo tia X trong phần 1, hiệu đ ện thế u phải có giá trị hiệu dụng t i thiểu mU

bằng bao nhiêu?

b) Với hiệu đ ện thế mU ấy, vận t c của electron khi tớ đ i âm cực là bao nhiêu?

3. Để p ương c uyển động của electron vuông góc vớ p ương của photon tán xạ

t ì bước sóng của photon tớ k ông được vượt quá giá trí bao nhiêu? Giả sử

electron sau va chạm có vận t c 200000v km s vuông góc với tia X tán xạ, hãy tính

bước sóng của tia X tới và hiệu đ ện thế U cần đặt vào cuộn sơ cấp của biến thế tăng t ế

nuôi ng Coolidge.

Cho biết: hằng s Plack: 346,625.10h Js , kh lượng nghỉ của electron

31

0 9,1.10m kg , vận t c ánh sáng trong chân không 83.10c m s đ ện tích nguyên t

191,6.10e C .

(Trích Đề thi chọn đội dự tuyển IphO năm 2001, ngày thứ nhất)

(Các bạn tự giải)

18

Tài liệu tham khảo

[1] all day D and Resn ck R and Walker J ( 9) Cơ sở vật lí – tập 6, NXB Giáo dục.

[2] Gautreau R. and Savin W. (2006), Vật lí hiện đại, NXB Giáo dục.

[3] Vũ T an K ết (chủ biên) và Nguyễn T n Tương ( 7) C uyên đề b dưỡng

Học sinh giỏi vật lí THPT tập 5, NXB Giáo dục.