ชีทสรุป ม.6 - ฟิสิกส์

ชีทสรุป IG : Science_a_day ชุด 3/3 ฟิสิกส์ม.6 แม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความร้อนและแก๊ส ฟิสิกส์อะตอม ของแข็งและของไหล ฟิสิกส์นิวเคลียร์ เนื้อหา แนะน าการอ่าน 1. เนื้อหาจะแบ่งออกเป็นสีหลัก 3 สี สีแดง = หัวข้อหลัก สีน้ าเงิน = หัวข้อรอง สีเขียว = หัวข้อย่อย , ตัวอย่าง * ในการจด short note ไม่ควรใช้สีที่เยอะเกินไป และควร แบ่งประเภทของสีแต่ละประเภท - การแบ่งสีแต่ละประเภทท าให้สามารถแยกความส าคัญ ง่ายต่อการจ า และง่ายต่อการอ่านซ้ า 2. แต่ละบทจะมี Check list ตรวจสอบความเข้าใจ Ex. Checklist แยกปริมาณทางฟิสิกส์ได้ จ าหน่วยฐานได้ จ าค าอุปสรรคได้ แปลงหน่วยได้ บอกจ านวนเลขนัยส าคัญได้ ค านวณเลขนัยส าคัญได้ ค านวณความคลาดเคลื่อน Checklist หาเวกเตอร์ลัพธ์ได้ แยกระยะทางและการกระจัดได้ ค านวณอัตราเร็ว ความเร็ว และ ความเร่งได้ หาความชันได้ ค านวณการเคลื่อนที่กรณี ความเร่งคงตัวได้ (5 สูตร) จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ 3. ท้ายบทจะสรุปตัวแปรต่าง ๆในบท โจทย์ฟิสิกส์ส่วนใหญ่จะเน้นค านวณ ดังนั้น การจ าตัวแปรและสูตรให้ได้จึงส าคัญ * ถ้าอ่านฟิสิกส์ไม่ทันให้เน้นท่องสูตรและวิธีใช้ Ex. 4. เวลาการอ่านหนังสือ แนะน า ส าหรับคนที่เพิ่งเริ่มอ่านให้แบ่งเวลา อ่าน 25 นาทีและพัก 5 นาทีท าแบบนี้สลับกัน * ความสามารถในการจ าของคนเรามีก าจัด ดังนั้นจึงต้องพักเพื่อท าความเข้าใจก่อนจึงเริ่ม อ่านใหม่ N mg a m m u1 u2 Fc F F c c V V V การกระจัด ต าแหน่ง N S

1. แม่เหล็ก มี 2 ขั้วคือ ขั้วเหนือ N และขั้วใต้S มีแรงระหว่างขั้วแม่เหล็ก 2 แบบ 1. แรงดูดกัน - ชั้วแม่เหล็กต่างชนิด 2. แรงผลักกัน – ขั้วแม่เหล็กชนิดเดียวกัน 2. สนามแม่เหล็ก คือ บริเวณที่มีแรงแม่เหล็กกระท า โดยประกอบด้วยเส้นแรงแม่เหล็ก 1. เส้นแรงแม่เหล็ก หรือเรียกว่า “เส้นสนามแม่เหล็ก” เส้นแสดงทิศ และความเข้มของสนามแม่เหล็ก *จะมีทิศออกจากขั้ว N หาขั้ว S และไม่ตัดกัน 2. จุดสะเทิน – บริเวณที่สนามแม่เหล็กมีค่าเป็นศูนย์ 3. ความเข้มสนามแม่เหล็ก ∅ - จ านวนเส้นแรงแม่เหล็กหรือฟลักซ์ แม่เหล็กที่พื้นผิว *ต้องตั้งฉาก (Wb เวเบอร์) B = ∅ A A – พื้นที่ที่ฟลักซ์แม่เหล็กผ่าน (m2 ) B – ความเข้มสนามแม่เหล็ก หรือ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (T เทสลา) 4. กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบขดลวด สามารถหาทิศได้โดยใช้กฎมือขวา ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 16 : แม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 31 Checklist บอกแรงแม่เหล็กเมื่อขั้วเหมือน และต่างกันได้ เข้าใจสนามแม่เหล็กและจุด สะเทิน หาความเข้มสนามแม่เหล็กได้ หาทิศโดยใช้กฎมือขวาได้ หาแรงแม่เหล็กและโมเมนต์ได้ เข้าใจไฟฟ้ากระแสสลับได้ ค านวณหาก าลังที่สูญเสียได้ ค านวณโจทย์หม้อแปลงได้ จ าตัวแปรและสูตรได้ N S N S ดูด ผลัก ผลัก N S N S S N จุดสะเทิน N S x x x x x x x x x x x x Bറ Bറ สนามแม่เหล็กชี้เข้า สนามแม่เหล็กชี้ออก B = 2 x 10−7 I d

5. แรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า การหาทิศ – สามารถหาได้จากกฎมือขวา แรงแม่เหล็กแม่เหล็กที่กระท าต่อลวดตัวน า F = ILB 6. โมเมนต์ของแรงคู่ควบ 7. กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน า ฟาราเดย์ – เมื่อมีการเคลื่อนที่ระหว่างขดลวดกับแม่เหล็ก จะท าให้ฟลักซ์แม่เหล็กมีปริมาณเปลี่ยนแปลง จึงเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวน า (ε) * เอาแม่เหล็กเคลื่อนที่ในขดลวด ท าให้เกิดกระแสไฟฟ้า เลนซ์ - กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าในขดลวด จะมีทิศท าให้เกิดสนามแม่เหล็ก ต้านการเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็ก * ก าหนดทิศกระแส สามารถหาโดยใช้กฎมือขวา แรงเคลื่อนไฟฟ้า หรือ emf เหนี่ยวน า ε = − ∆ ∆t ε = BLv ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 16 : แม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 32 Fറ vറ Bറ F = qvB F – แรง (N) q – ประจุ(C) v – ความเร็ว (m/s) B – ขนาดสนามแม่เหล็ก (T) แรงแม่เหล็ก F จะเกิดขึ้นได้ต่อเมื่อ v ตั้งฉากกับ B * ถ้า v ขนานกับ B - แรงแม่เหล็ก F เท่ากับ 0 * ถ้าประจุเป็นลบ จากกฎมือขวาทิศของ F จะตรงกันข้าม M = NIABcosθ M – โมเมนต์ของแรงคู่ควบ (N m) N – จ านวนขดลวด (รอบ) A – พื้นที่หน้าตัด (m2 ) B – ขนาดสสนามแม่เหล็ก (T) ความยาว กระแสไฟฟ้า I ต้องตั้งฉากกับ B ε – แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวน า ∆∅ - ฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลง ∆t – เวลาที่เปลี่ยนแปลง B – ความเข้มสนามแม่เหล็ก L – ความยาว v - ความเร็ว

8. ไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางเปลี่ยนกลับไป-กลับมาและมีค่าเปลี่ยนแปลงตามเวลา 9. การสูญเสียก าลังไฟฟ้า 10. หม้อแปลงไฟฟ้า อุปกรณ์เปลี่ยน V หรือ εemf ของไฟฟ้ากระแสสลับ ε2 ε1 = N2 N1 ε – ความต่างศักย์หรือ แรงเคลื่อนไฟฟ้า N – จ านวนรอบขดลวด สรุปตัวแปร ∅ - ฟลักซ์แม่เหล็กที่พื้นผิว A – พื้นที่ B – ความเข้มสนามแม่เหล็ก I – กระแสไฟฟ้า d – ระยะห่าง F – แรง q – ประจุ v – ความเร็ว ε – แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวน า t – เวลา Ploss – ก าลังที่สูญเสีย W – พลังงงานไฟฟ้าที่สูญเสีย L – ความยาวลวด M – โมเมนต์ของแรงคู่ควบ N – จ านวนขดลวด ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 16 : แม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 33 0° 90° 180° 270° 360° สมการ emf เหนี่ยวน า - ε = εmaxsin(ωt) ความต่างศักย์ - V = Vmaxsin(ωt) กระแสไฟฟ้า - I = Imaxsin(ωt) Vrms= Vmax 2 I rms= Imax 2 ก าลังที่สูญเสีย Ploss = I 2R Ploss – ก าลังที่สูญเสีย I – กระแสไฟฟ้า R - ความต้านทาน พลังงานไฟฟ้าที่สูญเสีย W = Ploss∆t W - พลังงงานไฟฟ้าที่สูญเสีย Ploss – ก าลังการสูญเสีย t – เวลา ไฟบ้าน ความต่างศักย์ 220 V ความถี่ 50 Hz สัญลักษณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ ไฟเข้า ไฟออก ขดลวด N1 รอบ ขดลวด N2 รอบ

1. อุณหภูมิ 2. พลังงานความร้อน ความร้อนจุความร้อน (C * ตัวพิมพ์ใหญ่) ปริมาณความร้อนที่ท าให้สารทั้งหมด Q = C∆T มีอุณหภูมิเปลี่ยนไป 1 หน่วย ความร้อนจ าเพาะ (c *ตัวพิมพ์เล็ก) ปริมาณความร้อนที่ท าให้สารมวล 1 หน่วย Q = mc∆T มีอุณหภูมิเปลี่ยนไป 1 หน่วย ความร้อนแฝง (l) ปริมาณความร้อนที่ท าให้วัตถุมวล 1 หน่วย Q=ml เปลี่ยนสถานะ แต่อุณหภูมิไม่เปลี่ยน แนวคิดการหา Q 1. เขียนล าดับการเปลี่ยนอุณหภูมิหรือสถานะ 2. เลือกจุดเริ่มและจุดสุดท้ายตามที่โจทย์ก าหนด 3. น าค่า Q ที่ได้มาบวกกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด 3. การถ่ายโอนความร้อน 1. การน าความร้อน – เป็นการถ่ายโอนความร้อน โดยส่งต่อความร้อน ผ่านโมเลกุล แต่โมเลกุลไม่เคลื่อนที่ 2. การพาความร้อน – เป็นการถ่ายโอนความร้อน โดยโมเลกุลที่มีความร้อนเคลื่อนที่ 3. การแผ่รังสีความร้อน – เป็นการถ่ายโอนความร้อนโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง 4. กฎของแก๊สอุดมคติ P1 V1 T1 = P2 V2 T2 ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 17 : ความร้อนและแก๊ส IG : Science_a_day 34 Checklist เปลี่ยนอุณหภูมิได้ แยกความร้อนจ าเพาะและ ความร้อนแฝงได้ ค านวณกรณีค่าต่าง ๆ กรณี แก็สอุดมคติได้ หาพลังงานจลน์ พลังงาน ภายในและงานได้ เข้าใจกฎข้อที่1 ของเทอโม ไดนามิกส์ จ าตัวแปรได้ จ าสูตรได้ องศาเซลเซียส เคลวิน ฟาเรนไฮต์ โรเมอร์ °C = K-273.15 = 5(F−32) 9 = 5(R) 4 Q - ปริมาณความร้อน T - อุณหภูมิ m - มวล น้ าแข็ง < 0 °C น้ าแข็ง 0 °C น้ า 0 °C น้ า 100 °C ไอน้ า 100 °C ไอน้ า >100 °C P - ความดัน T - อุณหภูมิ V – ปริมาตร

ความดันและอัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของโมเลกุลแก๊ส PV=nRT PV=NkBT P= 1 3 Nm V vrms 2 5. พลังงานจลน์แก๊ส (Ek ) Ek = 3 2 kB T= 3 2 PV N = 3 2 nRT N 6. พลังงานภายใน (U) ∆U= 3 2 ∆PV= 3 2 nR∆T= 3 2 NkB ∆T 7. งาน W=P∆V 8. กฎข้อที่ 1 ของเทอโมไดนามิกส์ Q = ∆U+W การก าหนดเครื่องหมาย สรุปตัวแปร P – ความดัน n – จ านวนโมล R – ค่านิจของแก็ส 8.31 J/mol K T – อุณหภูมิ N – จ านวนโมเลกุล kB – ค่าคงตัวโบลต์ซมัน 1.38 x 10-23 J/K Ek - พลังงานจลน์ของแก็ส V – ปริมาตร m – มวล U – พลังงานภายใน W - งาน ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 35 บท 17 : ความร้อนและแก๊ส P – ความดัน n – จ านวนโมล R – ค่านิจของแก็ส 8.31 J/mol K T – อุณหภูมิ N – จ านวนโมเลกุล kB – ค่าคงตัวโบลต์ซมัน 1.38 x 10-23 J/K V – ปริมาตร m – มวล ปริมาณ ลักษณะ เครื่องหมาย ∆Q พลังงานความร้อนไหลเข้าสู่ระบบ (ดูดความร้อน) พลังงานความร้อนไหลออกจากระบบ (คายความร้อน) ไม่มีพลังงานความร้อนไหลเข้าหรือออกจากระบบ + - 0 ∆U พลังงานภายในระบบเพิ่มขึ้น (อุณหภูมิสูงขึ้น) พลังงานภายในระบบลดลง (อุณหภูมิลดลง) พลังงานภายในระบบคงตัว (อุณหภูมิคงตัว) + - 0 ∆W งานที่ท าโดยระบบ (ปริมาตรเพิ่มขึ้น) งานที่สิ่งแวดล้อมท าให้ระบบ(ปริมาตรลดลง) ไม่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตร + - 0 vrms= v1+v2+…+vN N vrms= 3kBT m ปริมาตร(V)เพิ่ม → เป็นบวก + ปริมาตร(V)ลด → เป็นลบ -

1. สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง ของแข็งที่ถูกแรงกระท าแล้วเปลี่ยนรูปร่างไปจากเดิม เมื่อหยุดแรงกระท า แล้ว – สามารถกลับสู่สภาพเดิม เรียก สภาพยืดหยุ่น Ex. กระป๋องโค้ก - ไม่สามารถกลับสู่สภาพเดิม เรียก สภาพพลาสติก Ex. ฟองน้ า 2. มอดูลัสของยัง – ใช้คาดคะแนแรงที่ท ากับวัสดุแล้ววัสดุยวบลง Y= σ ε 3. แรงตึงผิว แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล 1. แรงเชื่อมแน่น - แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเหลว ชนิดเดียวกัน 2. แรงยึดติด – แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเหลว กับสารอื่น 4. แรงหนืด แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหลอันเกิดจากความหนืดของไหล F=6πηrv 5. ความหนาแน่น ρ = m V ความหนาแน่นสัมพัทธ์ หรือเรียกว่า “ค่าความถ่วงจ าเพาะ ρจ าเพาะ = ρสาร ρน้ า ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 18 : ของแข็ง และของไหล IG : Science_a_day 36 Checklist เข้าใจสภาพยืดหยุ่นและ สภาพพลาสติก หาค่ามอดูลัสของยังได้ หาค่าแรงตึงผิว แรงหนืด และความหนาแน่นได้ หาความดันสมบูรณ์ได้ ค านวณกฎของพาสคัลและ แรงพยุงได้ ค านวณสมการแบร์นูลีได้ จ าตัวแปรและสูตรได้ F – แรง A - พื้นที่ ความเค้น σ= F A ความเครียด ε= ∆L L0 ∆L – ความยาวเปลี่ยนไป L0 - ความยาวเดิม γ = F l γ - ความตึงผิว F – แรงตึงผิว L - ความยาวที่ตั้งฉาก F – แรง η – สัมประสิทธิ์ความหนืดของไหล r –รัศมีวัตถุ v - ความเร็ว ρ – ความหนาแน่น m – มวล V – ปริมาตร ρน้ า = 1000 kg/m3 แรงเชื่อมแน่น > แรงยึดติด แรงเชื่อมแน่น < แรงยึดติด น้ า ปรอท ลักษณะเกิดในหลอดทดลอง

6. ความดัน - แรงดัน (F) ใน 1 หน่วยพื้นที่(A) 7. กฎของพาสคัล F1 A1 = F2 A2 9. พลศาสตร์ของไหล ของไหลอุดมคติ 1. ไหลสม่ าเสมอ 2. ไหลแบบไม่หมุน 3. ไหลแบบไม่มีแรงต้านเนื่องจากความหนืดของของไหล 4. ของไหลไม่สามารถอัดได้ สมการของแบร์นูลลี สรุปตัวแปร P – ความดัน V – ปริมาตร m – มวล F – แรง ∆L – ความยาวที่เปลี่ยนแปลง L0 – ความยาวเดิม γ – ความตึงผิว η - สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน r – รัศมีวัตถุ v – ความเร็ว ρ – ความหนาแน่น h – ความสูง A – พื้นที่หน้าตัด ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 37 บท 18 : ของแข็ง และของไหล ความดัน P= F A ความดันบรรยากาศ (P0 ) 1 atm (บรรยากาศ) = 1.013 x 105 N/m2 หรือ Pa = 760 mmHg = 1.013 Bar ความดันเกจ (Pg ) ความดันในของเหลว Pg = ρgh ความดันสัมบูรณ์ P =P0 + Pg บวก + 8. แรงพยุง FB = ρเหลวVจมg Vจม Vทั้งหมด = ρวัตถุ ρเหลว F1 F2 A1 A2 F1 – แรงที่ออก F2 – แรงที่ได้ A- พื้นที่หน้าตัด FB mg ของเหลว เฉพาะส่วนที่จม สมการความต่อเนื่อง อัตราการไหล Q = AV Q1 = Q2 A1V1 = A2V2 จุด 1 = จุด 2 P1+ 1 2 ρV1 2 + ρgh = P2+ 1 2 ρV2 2 v1 + ρgh v2 จุด 1 จุด 2

ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 19 : คลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 38 1. การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMW) คือ การเหนี่ยวน าอย่างต่อเนื่องของสนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้า *EMW มีความเร็ว = แสง 3x108 m/s ทฤษฎีของแมกซ์เวล์ 1. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก (∆B) จะท าให้เกิดสนามไฟฟ้า (∆E) รอบ ๆ การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กนั้น 2. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า (∆E) จะท าให้เกิดสนามแม่เหล็ก (∆B) รอบ ๆ การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้านั้น 3. การเกิดสนามเกิดขึ้นได้ทั้งบริเวณที่เป็นตัวน า ฉนวน ที่ว่าง และสุญญากาศ การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง (a) หรือความหน่วง(-a) ท าให้เกิด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกจากลวดตัวน าทุกทิศทาง ยกเว้นแนวการเคลื่อนที่ การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า e - เปลี่ยนระดับชั้นพลังงาน เมื่อได้รับพลังงาน Ex. อุณหภูมิสูงขึ้น การต่อไฟฟ้ากระแสกับลวดตัวน า *ไม่เกิดในไฟฟ้ากระแสตรง สรุปลักษณะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1. การเปลี่ยนแปลงค่าของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน ดังนั้นสนามทั้งสอง จึงมีเฟสเท่ากัน 2. ทิศของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกัน และตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ B ⊥ E ⊥ v 3. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจัดเป็นคลื่นตามขวาง 4. บริเวณที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่าน จะมีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าทันที 5. อนุภาคที่มีประจุ (+ -) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่คงที่ (มีความเร่ง/ความหน่วง) จะมีการปล่อยคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าออกมา Checklist บอกการเกิดคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าได้ หาทิศของคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าได้ แยกชนิดคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า ได้ เข้าใจโพลาไรเซชั่น B E v E B v การหาทิศ สามารถใช้กฎมือขวาในการหาได้ 1. สี่นิ้วชี้ไปทาง E 2. ก านิ้วทั้ง 4 นิ้วไปทาง B 3. นิ้วโป้งคือทิศของ v ไม่เกิด *แนวการเคลื่อนที่ ไม่เกิด *แนวการเคลื่อนที่ + -

2. ชนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีความเร็วเท่ากันทุกชนิด โดยมีความเร็วเท่ากับแสงในสุญญากาศ 3 x 108 m/s โดย f และ λ ไม่คงที่ V = fλ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 19 : คลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 39 คลื่น ความถี่ (f) ความ ยาวคลื่น (λ) พลังงาน (E) การน าไปใช้ ค่าความถี่ (Hz) เรียง ล าดับ Gamma แกมมา มากกว่า 1021 มาก มาก มาก ใช้ในเตาปฏิกรณ์ X – ray รังสีเอ็กซ์ 1017 - 1021 1. ใช้หารอยร้าวภายในโลหะชิ้นใหญ่ 2. ตรวจอวัยวะภายในโดยท าการ เอกซ์เรย์ UV รังสียูวี 1015 - 1018 ใช้รักษาโรคผิวหนัง Visible แสง 4.3 x 1014 – 7.5 x 1014 1. แสงที่ตามนุษย์มองเห็นทั้งหมด 2. น าขยายสัญญาณกลายเป็นแสง เลเซอร์ IR อินฟาเรด 1011 - 1014 หรือเรียกว่า รังสีความร้อน 1. การถ่ายภาพทางดาวเทียม 2. รีโมทคอนโทรล Microwave ไมโครเวฟ 109 - 1011 1. เตาไมโครเวฟ 2. เรดาห์- ในการตรวจจับวัตถุบน ฟ้า สะท้อนผิวโลหะ Ex. เครื่องบินได้ ดี 3. สื่อสาร - ที่สัญญาณไกลมาก Ex. นักบินอวกาศ Radio คลื่นวิทยุ 106 - 109 แบ่งเป็น A.M. สัญญาณที่มีความถี่ f คงที่แต่ แอมปริจูด A เปลี่ยนแปลง F.M. สัญญาณที่มีแอมปริจูด A คงที่แต่ความถี่ fเปลี่ยนแปลง น้อย น้อย น้อย

3. โพลาไรเซชั่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีทิศการเคลื่อนที่ทิศทางเดียว (ขึ้น-ลง) แสง จะประกอบด้วยคลื่นย่อยจ านวนมาก – เราสามารถใช้แผ่นโพลารอยด์ท าให้แสงเคลื่อนที่ทิศเดียวได้ สรุปตัวแปร v – ความเร็ว f - ความถี่ λ - ความยาวคลื่น ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 19 : คลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า IG : Science_a_day 40 B E v E B เคลื่อนที่ทิศเดียว

1. การค้นพบอะตอมและอิเล็กตรอน ดอลตัน - อะตอมเป็นหน่วยเล็กที่สุดไม่สามารถแบ่งแยกได้ - อะตอมชนิดหนึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นอะตอมอื่นไม่ได้ - ไม่มีอิเล็กตรอนอยู่ภายใน ทอมสัน - ภายในอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอน และโปรตรอน - ถ้าประจุ + และ – มีจ านวนเท่ากัน จะมีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า การทดลองของทอมสัน หลอดรังสีแคโทด รังสีแคโทดถูกปล่อยด้วยความเร่ง W = Ek qV0 = 1 2 mvmax 2 มิลลิแกน q = mg E q = mgd V ประจุอิเล็กตรอน (e) e = 1.6 x 10-19 C มวลอิเล็กตรอน (m) m = 9.1 x 10-31 kg บท 20 : ฟิสิกส์อะตอม ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 41 Checklist เข้าใจการค้นพบอะตอมและ อิเล็กตรอน เข้าใจการแผ่รังสีของ วัตถุด าและค านวณพลังงานได้ เข้าใจทฤษฎีอะตอมของโบว์ เข้าใจโฟโตอิเล็กทริก เข้าใจทวิภาคของคลื่น จ าตัวแปรและสูตรได้ + - + - - + - + - + - + - + - + - + - + - + - v + - สนามไฟฟ้า ต่อขั้ว + - ที่จุด Q P q – ประจุรังสีแคโทด V0 – ความต่างศักย์เร่ง อนุภาค m – มวลรังสีแคโทด vmax- ความเร็วสูงสุด + - สนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x - สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า + - x x x x x x x x x x x x x x x x x x - - FE = FB qE =qvB v = E B Fc = FB mv2 R =qvB q m = v BR + - ที่ฉีดน้ ามัน กล้อง แสง + - qE mg ทอมสัน ท าการยิงอนุภาคแอลฟาไปแผ่นทองค าบาง พบว่ามีบางส่วนกระเจิงออก จึงพบว่า 1. อะตอมส่วนใหญ่เป็นที่ว่าง ๆ 2. ประจุ + และมวลกระจุกตัวอยู่ตรงกลาง เรียกว่า “นิวเครียส” 3. มีอิเล็กตรอนโคจรโดยรอบนิวเครียส พลังงาน ณ ต าแหน่งอนุภาคใกล้นิวเครียสมากที่สุด ค านวณจาก 1 2 mv2 = kq1 q2 r 2 q1 – ประจุไฟฟ้าของทองค า q2 - ประจุไฟฟ้าของอนุภาคนิวเครียส

2. การแผ่รังสีของวัตถุด า วัตถุด า คือ วัตถุที่แผ่รังสีและดูดกลืนรังสีที่ตกกระทบได้อย่างสมบูรณ์ สมมติฐานของพลังค์ พลังงานที่วัตถุด ารับหรือปล่อยออกมามีเฉพาะบางค่าเท่านั้น และเป็นจ านวนเต็มเท่าของ hf E = nhf 3. ทฤษฎีอะตอมไฮโดรเจนของโบว์ 1. โมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเครียส L = mvr = nℏ 2. ในการเปลี่ยนชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน พลังงานที่รับ หรือปล่อยออกมาค านวณได้จาก ∆E = Ein – Enf E = hf = hc λ อะตอมไฮโดรเจน 1. รัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจน rn = r1n 2 *r1 รัศมีของโบว์= 5.3 x 10-11 m 2. พลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรต่าง ๆ En = E1 n 2 = −13.6 eV n 2 * E1 – พลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ 1 3. อัตราเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรต่าง ๆ vn = v1 n * v1 – ความเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ 1 ในสภาวะปกติ อิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจรชั้นในสุด (n=1) มีพลังงานต่ าสุด เรียกว่า “สภาวะพื้น” เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น จะกระโดดไปที่ชั้นพลังงานอื่นที่อยู่ชั้นนอก เรียกว่า “สภาวะกระตุ้น” พลังงานไอออไนเซชัน พลังงานน้อยที่สุดที่ท าให้อิเล็กตรอนหลุดออกเป็นอิสระ เมื่อ e - ได้รับพลังงาน >> จะกระโดดไปยังชั้นพลังงานอื่น >> ท าให้ไม่เสถียร >> คายพลังงาน >> กลับมาชั้นพลังงานเดิม การคายพลังงาน จะออกมาในลักษณะสเปกตรัมเส้นสว่าง สามารถค านวณพลังงานได้จาก 1 λ = RH 1 nf 2 − 1 ni 2 λ= 1240 ∆E (eV)"หน่วย nm" ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 42 บท 20 : ฟิสิกส์อะตอม n - เลขจ านวนเต็ม h - ค่าคงที่ของพลังก์ 6.63 x 10-24 J/s f – ความถี่ E มีหน่วย คือ eV(อิเล็กตรอนโวลต์) 1 eV = 1.6 x 10-19 J hf - ควอนตัมของพลังงาน Ein – พลังงานของ e - ในวงโคจรก่อนการเปลี่ยนแปลง Enf– พลังงานของ e - ในวงโคจรหลังการเปลี่ยนแปลง ถ้า e - ปล่อยพลังงานออกมา ค่า + ถ้า e - รับพลังงานเข้าไป ค่า - ℏ = h 2π = 6.63 x 10−24 2π n – เลขควอนตัมของวงโคจร เป็นจ านวนเต็มบวก 1,2,3… RH – ค่านิจของริดเบอร์ก 1.097 x 107 m-1 ni – วงโคจรเริ่มต้น nf – วงโคจรสุกท้าย λ - ความยาวคลื่น

4. ปรากฏการโฟโตอิเล็กทริก 1. ปรากฎการณ์โฟโตอิเล็กทริก คือ ปรากฎการณ์ที่ฉาย แสงซึ่งมี λ สั้น f สูง กระทบโลหะ ท าให้e - หลุดออกมา เรียก e - ที่หลุดออกมาว่า โฟโตอิเล็กตรอน * ความถี่อย่างน้อยต้อง เท่ากับความถี่ขีดเริ่ม (f0 ) 2. จ านวน e - แปรผันตรงกับ ความเข้มแสง แต่ Ek สูงสุดขึ้นอยู่กับ f ของแสง 3. ควอนตัมของพลังงานแสง เรียกว่า โฟตอน - พลังงานของโฟตอน E = hf - โฟตอน 1 ตัวถ่ายโอนพลังงานให้ e - ได้แค่ตัวเดียว และถ่ายโอนทั้งหมด (แบ่งพลังงานให้ e - ตัวอื่นไม่ได้) - ในการถ่ายโอนพลังงานจะเสียพลังบางส่วนเพื่อให้ e - หลุดออกมา พลังงานที่ยึด e - ไว้ เรียกว่า “ฟังก์ชันงาน” 5. ทวิภาพของคลื่นและอนุภาค สมมุติฐานของเดอะบอยล์ แนวคิด “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือโฟตอน สามารถแสดงสมบัติเป็นเป็นอนุภาคได้ น่าจะแสดงสมบัติเป็น คลื่นได้เหมือนกัน” ถ้าอนุภาคมีมวล m และเคลื่อนที่ จะได้ P = h λ mv = h λ λ = h mv สรุปตัวแปร v – ความเร็ว f - ความถี่ λ - ความยาวคลื่น q – ประจุ V– ความต่างศักย์ m – มวล e = 1.6 x 10-19 C P - โมเมนตัม RH – ค่านิจของริดเบอร์ก 1.097 x 107 m-1 h - ค่าคงที่ของพลังก์ 6.63 x 10-24 J/s ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 43 บท 20 : ฟิสิกส์อะตอม แสง e - - + พลังงานในหน่วย J พลังงานในหน่วย eV Ek, max = hf −W eVs = hf −hf0 Ek, max = hf e − W Vs = hf e − hf0 e Ek,max f f0 -W P – โมเมนตัม h – 6.63 x 10-24 J/s m – มวล V – ความเร็ว λ - ความยาวคลื่น วงโคจรของ e - รอบนิวเคลียส = จ านวนเท่าของความยาวคลื่น 2πr = nλ 2πr = n h mv mvr = nℏ r

1. โครงสร้างนิวเคลียส นิวเคลียสประกอบด้วยนิวคลีออน (นิวคลีออน - อนุภาคโปรตอนและนิวตรอน) เลขมวล – จ านวนโปรตอน + จ านวนนิวตรอน เลขอะตอม – จ านวนโปรตอน สัญลักษณ์ของนิวเคลียส X สามารถเขียนสัญลักษณ์ได้อีกแบบคือ X –A เช่น 92U → U - 238 ขนาดของนิวเคลียส รัศมีของนิวเคลียส R = r0A 1 3 2. ไอโซโทป - ไอโซโทน – ไอโซบาร์ ไอโซโทป – (ป = โปรตอน)โปรตอนเท่ากัน ไอโซโทน – (น = นิวตรอน) นิวตรอนเท่ากัน ไอโซบาร์– (บ = บน = เลขมวล) เลขมวลเท่ากัน 3. พลังงานยึดเหนี่ยว (B.E.) เป็นพลังงานยึดนิวคลีออน (โปรตอน - นิวตรอน) ทั้งหมดไว้เป็นนิวเคลียสของธาตุ การหาพลังงานยึดเหนี่ยวมี 2 วิธี 1. จากพลังงานที่ท าให้นิวเคลียส แยกเป็นโปรตอน และนิวตรอน พลังงานยึดเหนี่ยวของ 1 2 H มีค่า 2.22 MeV 2. จากพลังงานของมวลพร่อง (∆m) *มวลพร่อง คือ มวลที่หายไปตอนที่โปรตอน นิวตรอน รวมตัวเป็นนิวเคลียส ใช้สัญลักษณ์ ∆m ∆m = Zmp + (A-Z)mn – m(นิวเคลียส) ∆m = Z(mp + me ) + (A-Z)mn – m(อะตอม) จากทฤษฎีสัมพันธภาพของไอสไตน์ → มวลเปลี่ยนเป็นพลังงาน E = mc2 ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 44 Checklist เข้าใจโครงสร้างนิวเคลียส และสัญลักษณ์ แยกไอโซโป ไอโซโทน ไอโซบาร์ได้ ค านวณพลังงานยึดเหนี่ยว ได้ แยกกัมมันตภาพรังสีและ บอกคุณสมบัติได้ ค านวณพลังงานจาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ เข้าฟิวชันและฟิชชัน จ าตัวแปรและสูตรได้ บท 21 : ฟิสิกส์นิวเคลียร์ mp – มวลโปรตอน (1.007276 u) mn – มวลนิวตรอน (1.008665 u) me – มวลอิเล็กตรอน (0.000549 u) E – พลังงาน m – มวล c - ความมเร็วแสงในอากาศ 1 u มีค่าเท่ากับ 1/12 ของมวลหนึ่งอะตอมของ คาร์บอน-12 หรือ 1.66 x 10-27 kg 1 u ได้รับพลังงาน 931 MeV A Z เลขมวล เลขอะตอม สัญลักษณ์ธาตุ 238 r0 มีค่าประมาณ 1.2 x 10-15 -1.5 x 10-15 m

4. กัมมันตภาพรังสี ชนิดของกัมมันตภาพรังสี สรุป - จัดล าดับ 1. ประจุไฟฟ้า α > β > γ 2. ความสามารถ ในการท าให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน α > β > γ 3. อ านาจทะลุทะลวง γ > β > α 4. อัตราเร็ว γ > β > α ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 45 บท 21 : ฟิสิกส์นิวเคลียร์ x x x x x x x x x x x x x x x ภาชนะตะกั่ว ตะกั่วหนา แผ่นฟิล์ม β α γ Bറ ธาตุกัมมันตรังสี ธาตุกัมมันตรังสีบรรจุในภาชนะตะกั่ว ยิงผ่านช่อง แคบตะกั่วหนาและมีสนามเหล็กกระทบกับแผ่นฟิล์ม ปรากฏว่า มีแนวปรากฏ 3 แนวคือ 1. รังแอลฟา - มีแนวรังสีแบนเล็กน้อยไปทางซ้ายมือ 2. รังสีแกมมา – ไม่มีการเปลี่ยนแปลง 3. รังสีบีตา - มีแนวรังสีแบนมากที่สุดไปทางขวามือ ลักษณะเฉพาะ แอลฟา บีตา แกมมา 1. สัญลักษณ์ α หรือ He β หรือ e γ 2. องค์ประกอบ นิวเคลียสของธาตุฮีเลียม อนุภาคอิเล็กตรอนที่มีv สูง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มี f สูง 3. ประจุไฟฟ้า +2e = (+3.2 x 10-19 C) -1e = (-1.6 x 10-19 C) 0 4. การเบี่ยงเบนใน สนามแม่เหล็ก (B) เบี่ยงเบนเล็กน้อย เบี่ยงเบนมากที่สุด ไม่เบี่ยงเบน 5. รายละเอียด • รังสีแอฟาสามารถท าให้ สารที่รังสีผ่านเกิดการแตก ตัวเป็นไอออนของได้ดี • แต่มีอ านาจทะลุทะลวงน้อย • รังสีบีตา แบ่งได้ 2 ชนิด 1. บีตาบวก (β +) เรียกว่า “อนุภาคโปสิตรอน” มี ประจุไฟฟ้า +1e 2. บีตาลบ (β - ) เรียกว่า “อนุภาคเนกาตรอน” มี ประจุไฟฟ้า -1e • มีอ านาจทะลุทะลวงปานกลาง • เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มี ความยาวคลื่นสั้นมาก • มีอ านาจทะลุทะลวงสูงสุด 4 2 0 -1

5. การสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสี 1. การสลายตัวให้อนุภาคแอลฟา He U → Th + He 2. การสลายตัวให้อนุภาคบีตา 2.1 การสลายตัวให้บีตาลบ e I → Xe + e 2.2 การสลายตัวให้บีตาบวก e O → N + e 6. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ กระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบหรือระดับพลังงาน 1. พลังงานจากปฏิกิริยายานิวเคลียร์ หลักการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ 1. ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอม ก่อน-หลังการเกิดปฏิกิริยาต้องเท่ากัน 2. ผลรวมของมวลและพลังงาน ก่อน-หลังการเกิดปฏิกิริยาต้องเท่ากัน 3. ในการชนของอนุภาคกับนิวเคลียส หรือนิวเคลียสกับนิวเคลียส ถือว่าเป็นการชนแบบยืดหยุ่น การหาพลังงาน 1. หาจากมวลพร่อง Q = ∆m x 931 (Me) 2. หาจากพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส Q = BEหลัง - BEก่อน 2. ปฏิกิริยาฟิวชัน ปฏิกิริยาที่รวมนิวเคลียสของธาตุที่มีเลขมวลน้อย 2 ธาตุ แล้วท าให้เกิดธาตุที่มีเลขมวลมากขึ้น *(มีการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมา) 3. ปฏิกิริยาฟิชชัน ปฏิกิริยาที่เกิดจากการยิงนิวตรอน หรืออนุภาคอื่น เข้าไปในนิวเคลียสของธาตุที่มีเลขมวลมาก ท าให้เกิด การแตกตัวเป็นนิวเคลียสที่มีมวลปานกลาง 2 นิวเคลียส สรุปตัวแปร R – รัศมีอะตอม m – มวล c – ความเร็วแสง E – พลังงาน λ – ความยาวคลื่น A – กัมมันตภาพรังสี t- เวลา ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 46 บท 21 : ฟิสิกส์นิวเคลียร์ 4 2 0 -1 0 +1 238 92 131 53 4 2 0 -1 0 +1 234 90 131 53 14 8 14 7 N0 – จ านวนนิวเคลียสของกัมมันตรังสี เวลาเริ่มต้น t0 N1 – จ านวนนิวเคลียสของกัมมันตรังสี เวลา t1 N2 – จ านวนนิวเคลียสของกัมมันตรังสี เวลา t2 N - จ านวนนิวเคลียสของกัมมันตรังสี เวลา t ใด ๆ 1. อัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี A = λN = −ΔN Δt = N2 −N1 t2 −t1 2. ช่วงเวลาครึ่งชีวิต (Haft life T1/2 ) T1/2 = 0.693 λ ปฏิกิริยาฟิวชัน ปฏิกิริยาฟิชชัน 1. คายพลังงาน 2. การรวมตัวนิวเคลียส ของธาตุ 3. เกิดที่อุณหภูมิสูงมากๆ Ex. บนดวงอาทิตย์ 4. ให้พลังงานน้อยกว่า 1. คายพลังงาน 2. การแตกตัวนิวเคลียส ของธาตุ 3. เกิดที่อุณหภูมิปกติ 4. ให้พลังงานมากกว่า ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์