Giáo án powerpoint chuyên đề Vật lí 10 chân trời sáng tạo

CHÀO MỪNG CẢ LỚP ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

Hạt nhân

Nano

Tia Laser

Máy tính lượng tử của google

Ngưng tụ Bose – Einstein

BÀI 2

GIỚI THIỆU MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU TRONG VẬT LÍ 

NỘI DUNG BÀI HỌC

Vật lí hạt nhân

Vật lí nano

Vật lí laser

Vật lí tính toán lượng tử

Vật lí vật chất ngưng tụ

1. VẬT LÍ HẠT NHÂN

A Đối tượng nghiên cứu của Vật lí hạt nhân

Đối tượng nghiên cứu của Vật lí hạt nhân là gì?

Vật lí hạt nhân nghiên cứu các hiện tượng phóng xạ, quá trình giải phóng năng lượng thông qua phản ứng hạt nhân (phân hạch, nhiệt hạch), cấu trúc hạt nhân, tương tác giữa các hạt nucleon cấu tạo nên hạt nhân.

B Một số ứng dụng của Vật lí hạt nhân

Câu 1: Mô tả một số ví dụ về ứng dụng của Vật lí hạt nhân.

Trả lời

Một số ví dụ về ứng dụng của vật lí hạt nhân:

• Khai thác năng lượng của quá trình phân rã hạt nhân trong các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất điện.
• Trong y học, ứng dụng rộng rãi trong công nghệ chuẩn đoán và điều trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư. 

Ví dụ: Hiệu ứng Hủy cặp electron - positron được ứng dụng trong máy “chụp cắt lớp phát xạ positron” (PET)

• Hiện tượng phân rã gamma được ứng dụng trong máy “chụp cắt lớp bằng bức xạ đơn photon” (SPECT).
• Sử dụng các loại tia phóng xạ trong trị xạ ung thư, sử dụng chùm beta (electron) hoặc tia X bức xạ hãm trong máy gia tốc tuyến tính để điều trị ung thư tại các bệnh viện ở Việt Nam.
•  Kĩ thuật tiên tiến trong xạ trị ung thư tiêu diệt được các tế bào ung thư tại những vị trí khó như não mà ít để lại biến chứng nhất là máy xạ trị proton.
• Trong nông nghiệp chiếu xạ hạt giống để cải tạo giống cây trồng.
• Trong công nghiệp sử dụng chiếu xạ hạt nhân để kiểm định chất lượng sản phẩm, kiểm tra mối hàn, đo mật độ mà không phá hủy mẫu vật.
• Trong thực phẩm: Chiếu xạ để diệt vi sinh vật, phá hủy cấu trúc DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) giúp trái cây được bảo quản lâu hơn ở điều kiện thường.

Câu 2: Thảo luận và đánh giá những lợi ích, tác hại tiềm ẩn của công nghệ hạt nhân đối với nhân loại.

2. VẬT LÝ NANO

A Đối tượng nghiên cứu của Vật lí nano

Đối tượng nghiên cứu của Vật lí nano là gì?

Trả lời

Vật lí nano nghiên cứu vật chất hay các thiết bị có kích thước từ 1 tới 100 nm.

Ví dụ: Ống nano carbon được tạo từ Graphene bởi một lớp các nguyên tử ¹²C có độ cứng hơn thép khoảng 100 lần nhưng lại rất nhẹ và có tính chất dẫn điện tốt.

B Một số ứng dụng của Vật lí nano

Câu 3: Nêu một số ví dụ khác về ứng dụng của công nghệ nano trong đời sống.

Trả lời

Một số ví dụ khác về ứng dụng của công nghệ nano trong đời sống:

Ngành sản xuất điện tử

• Công nghệ nano làm giảm kích thước các linh kiện điện tử, thiết bị lưu trữ thông tin của máy tính.
• Tăng hiệu suất sử dụng năng lượng.

Lĩnh vực may mặc

• Vật liệu nano siêu nhẹ, siêu bền phục vụ trong may mặc
• Quần áo có khả năng diệt khuẩn không gây mùi hôi.
• Biến chiếc áo của bạn thành một trạm phát điện di động.

Ngành thực phẩm

• Lưu trữ thực phẩm được lâu hơn.
• Các loại máy khử độc rau củ bằng công nghệ nano thông minh.

Lĩnh vực y tế

Các robot được chế tạo với kích thước nhỏ giúp mang thuốc tiêu diệt chính xác tế bào ung thư, hạn chế ảnh hướng tiêu cực tới các tế bào khỏe mạnh xung quanh.

Tìm hiểu ứng dụng của công nghệ nano trong chế tạo pin và thiết bị lưu trữ năng lượng.

Trả lời

Tăng hiệu suất pin quang điện sử dụng năng lượng mặt trời. 

Việc phủ một lớp vật liệu nano lên hai điện cực giúp tăng hiệu suất sử dụng năng lượng của pin, tăng khả năng chống ăn mòn điện cực từ đó tăng tuổi thọ của pin lên nhiều lần và đồng thời giảm thời gian giữa hại lần sạc đầy pin.

3. VẬT LÍ LASER

Giới thiệu

Dựa vào những tiên đoán của Einstein về một loại “ánh sáng nhân tạo với năng lượng cao”, ba nhà vật lí Charles H. Townes; Nikolay basov; Alexander Prokhorov đã đọc lập xây dựng những lí thuyết nền tảng cho sự phát triển của Laser vào đầu thập niên 1950.

Năm 1960, nhà vật lí Theodore H. Maiman đã thành công trong việc chế tạo bộ phát Laser đầu tiên trên thế giới.

A Đối tượng nghiên cứu của Vật lí laser

Đối tượng nghiên cứu của Vật lí Laser là gì?

Cùng với sự phát triển của các phân ngành khác trong Vật lí hiện đại, đối tượng nghiên cứu trong Vật lí Laser rất phong phú và đa dạng:

• Nghiên cứu cấu trúc của nguyên tử, phân tử thông qua các hiệu ứng quang phi tuyến.
• Nghiên cứu để quan sát sự hình thành các liên kết hóa học trong thời gian rất ngắn bằng cách sử dụng những xung Laser cực ngắn nhằm tạo ra độ phân giải thời gian phù hợp.
• Nghiên cứu chế tạo các tiết bị quang học, quang – điện từ mới có những tính năng vượt trội.
• Nghiên cứu chế tạo công cụ, thiết bị để bẫy nguyên tử hay các hạt có kích thước từ micromet đến nanomet.
• Nghiên cứu phát triển công nghệ chụp ảnh cấu trúc vật liệu mà không phá hỷ mẫu vật.
• Nghiên cứu phát triển các công nghệ mới để chẩn đoán và điều trị bệnh trong lĩnh vực y học.

Câu 4: Liệt kê một số thiết bị sử dụng Laser trong kĩ thuật, công nghệ và cuộc sống hằng ngày.

Trả lời

Một số thiết bị sử dụng Laser trong kĩ thuật, công nghệ và cuộc sống hằng ngày: bút trình chiếu, thiết bị đo đạc khoảng cách, mắt đọc của chuột máy tính, máy quét mã vạch, mã QR, máy cắt CNC,...

Câu 5: Quan sát Hình 2.10, tìm hiểu và trình bày sơ lược những hiểu biết của em về sự phát triển của một trong những công nghệ được giới thiệu.

Trả lời

Công nghệ khắc Laser sử dụng sự hội tụ của tia Laser cường độ cao vào vật liệu cần cắt, khắc tên trên các vật liệu. Tia Laser cường độ cao sinh ra nhiệt lượng làm bốc hơi hay đốt cháy bề mặt của vật cần được cắt hay khắc.

Ưu điểm:

• Tia Laser có độ hội tụ cao nên vết cắt sắc nét, chính xác cao, vật liệu ít biến dạng so với phương pháp truyền thống sau khi cắt, khắc.
• Có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu từ kim loại, nhựa, gỗ.
• Giảm thiểu bụi mịn so với phương pháp cơ khí truyền thống, từ đó giảm nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp cho người lao động.

Trình bày một số trường hợp có thể gây nguy hiểm khi sử dụng Laser.

...........................................

...........................................

...........................................