– Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học: + PB 1: Trong một quá trình biến đổi, độ biến thiên của nội năng của hệ có giá trị bằng tổng công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình đó
Trang 1CÂU HỎI LÝ THUYẾT VẬT LÍ II
Chương I: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Câu 1: Phát biểu Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học; Nêu hạn chế của nguyên lí thứ nhất và phát biểu nguyên lí thứ hai của nhiệt động học.
– Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học:
+ PB 1: Trong một quá trình biến đổi, độ biến thiên của nội năng của hệ có giá trị bằng tổng công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình đó
+ PB 2: Nhiệt truyền cho hệ trong một quá trình có giá trị bằng độ biến thiên nội năng của hệ
và công suất do hệ sinh ra trong quá trình đó
– Hạn chế của NL số 1: Chưa cho biết quá trình xảy ra trong thực tế
– Nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học:
+ PB của Clausius: Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn
+ PB của Thomson: Không thể chế tạo được động cơ nhiệt hoạt động tuần hoàn, liên tục biến nhiệt thành công nhờ làm lạnh một vật và môi trường xung quanh không chiệu sự thay đổi đồng thời nào
Câu 2: Thế nào là chu trình Carnot? Xác định hiệu suất của một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình carnot Biết nhiệt độ của nguồn nóng là T 1 , nhiệt độ của nguồn lạnh là T 2.
– Chu trình Carnot gồm hai quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch và hai quá trình đoạn nhiệt xen
kẽ nhau
– Hiệu suất của động cơ hoạt động theo chu trình Carnot chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh, không phụ thuộc vào tác nhân hai cách chế tạo máy
Câu 3: Viết biểu thức định lượng, nội dung và ý nghĩa của nguyên lí thứ hai nhiệt động học.
- Biểu thức định lượng đối với:
+ Chu trình Carnot:
+ Hệ làm việc với nhiều nguồn (nhiều chu trình Carnot):
+ Đối với một chu trình bất kì:
* Dấu “=” xảy ra với chu trình thuận nghịch
* Dấu “<” xảy ra với chu trình bất thuận nghịch
- Phát biểu định tính: Nhiệt không tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng
- Nội dung NL thứ 2 nhiệt động học: Nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học:
+ PB của Clausius: Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn
+ PB của Thomson: Không thể chế tạo được động cơ nhiệt hoạt động tuần hoàn, liên tục biến nhiệt thành công nhờ làm lạnh một vật và môi trường xung quanh không chiệu sự
'
Q= DU + A
0
SQ
òÑ
D = +
1 2
1 T
H
T
=
-1 2
1 2
n 0
n
Q
1 2
1 2
0
Trang 2thay đổi đồng thời nào.
- Ý nghĩa: Bổ sung và khắc phục những hạn chế của nguyên lí thứ nhất nhiệt động học
Câu 4: Thành lập biểu thức định lượng của nguyên lí thứ hai của nhiệt động học.
- Đối với chu trình Carnot:
- Hệ làm việc với nhiều nguồn( nhiều chu trình Carnot):
- Đối với một chu trình bất kì:
Chương II: QUANG HỌC SÓNG
Câu 1: Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng? Nêu các cơ sở lý thuyết để nghiên cứu hiện tượng đó Cho ví dụ?
- Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị thay đổi phương truyền thẳng khi
đi gần các vật cản
- Các cơ sở lí thuyết: Hiện tượng nhiễu xạ , giao thoa của ánh sáng
- Ví dụ:
Chương IV: QUANG LƯỢNG TỬ
Câu 1: Định nghĩa bức xạ nhiệt, thế nào là vật đen tuyệt đối?
- Bức xạ nhiệt là bức xạ mà năng lượng cung cấp cho vật dưới dạng nhiệt
+ Bức xạ nhiệt cân bằng
+ Năng lượng bức xạ bằng năng lượng hấp thụ
- Vật đen tuyệt đối: là vật có hệ số hấp thụ đơn sắc a( ,T) bằng 1
Câu 2: Nêu nội dung thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein.
1 Bức xạ điện từ gồm vô số những hạt rất nhỏ gọi là lượng tử ánh sáng hay photon
2 Với mỗi bức xạ điện từ đơn sắc nhất định, các photon đều giống nhau và mang một năng lượng xác định bằng
3 Trong mọi môi trường (kể cả chân không) các photon được truyền cùng với vận tốc
1 2
1 2
'
0 0
- ³
1 2
1 2
n 0
n
Q
0
SQ
òÑ
l
( , ) 1
vd
hc hf
e
l
= =
Trang 34 Khi một vật phát xạ hay hất thụ bức xạ điện từ có nghĩa là vật đó phát xạ hay hấp thụ các photon
5 Cường độ của chùm bức xạ tỉ lệ với số photon phát ra từ nguồn trong một đơn vị thời gian
Câu 3: Dùng thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein, để giải thích một cách định tính hiệu ứng Compton.
- Coi chùm tia X chiếu tới là chùm photon Mỗi photon có năng lượng giống nhau và bằng
– Xét va chạm của một photon trong X với một electron liên kết yếu trong nguyên tử chất tán
xạ Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng cho hệ kín “ giữa photon tia X và e”
– Khi va chạm photon truyền năng lượng cho electron nên năng lượng sau va chạm:
– Electron nhận được năng lượng chuyển thành động năng, vận tốc của trước và sau va chạm gàn bằng 0 do động năng của e nhận được khi va chạm rất lớn so với với trước
– Sau va chạm, để bảo toàn động lượng, photo chuyển động lệch theo phương truyền thằng gây
ra hiện tượng tán xạ tia X:
Chương V: CƠ HỌC LƯỢNG TỬ
Câu 1: Nêu nội dung giả thuyết De Broglie về lưỡng tính sóng hạt của vật chất trong thế giới vĩ mô.
– Một chùm vi hạt tự do co năng lượng xác định, động lượng xác định tương ứng với một sóng phẳng đơn sắc:
+ Năng lượng của vi hạt liên hệ với tần số dao động của sóng tương ứng với hệ thức:
E = hf + Động lượng của vi hệ liên hệ với bước sóng tương ứng có hệ thức:
Câu 2: Các tính chất của hàm sóng De Broglie:
– Tính đơn trị.
– Tính liên tục.
– Tính hữu hạn
– Tính liên tục của đạo hàm riêng
Câu 3: Phát biểu, viết biểu thức toán học và nêu ý nghĩa của hệ thức bất định Heisenberg.
– Phát biểu: Vị trí và động lượng của hạt không được xác định đồng thời Vị trí của hạt càng
8 3.10 /
hc hf
e
l
= =
e <e Þl >l
' e
p= p + p
ur uur uur
h p
l
=
Trang 4xác định thì động lượng của hạt càng bất định và ngược lại.
– Biểu thức:
Trong đó:
Độ bất định về toạ độ
Độ bất định về động lượng
Hằng số Planck
– Ý nghĩa: Cho biết hạn chế ứng dụng của cơ học cổ điển mà không hạn chế khả năng nhận thức về thế giới vi mô
Câu 4: Giải phương trình Schrodiger cho vi hạt trong hố thế một chiều sâu vô hạn để tìm hàm sóng và năng lượng của vi hạt.
- PT Schorodiger có dạng:
- Đặt:
- Nghiệm pt có dạng:
* Theo tính liên tục của hàm sóng:
- Hàm sóng:
- Theo ĐK chuẩn hoá của hàm sóng:
x y z
x p
y p
z p
ìD D ³ ï
D D ³ í
ï
D D ³ î
h h h
, , :
D D D
x y z
2
h
p
=
h
2 ( ) ( )
2
0
h 2
( ) ( )
2
0
( )x A.sinkx B.coskx
(0) ( )
(0)
( )
2
2
2 2 2 2 2
0 0 sin 0 2
; 1, 2,3,
a
a
n
B
y
p
p
= =
+ = =
æ ö
Þç ÷ =
è ø
h h
( )A A.sinn xp
h
( )
( )
( )
2
0
2 2
2
0 0
1
2
a
x
x
x
dx
y
y
p y
p
=
ò
ò
Trang 5Vậy suy ra Hàm sóng:
Câu 5 Nêu kết luận về năng lượng electron trong nguyên tử Hidro.
– Năng lượng bị lượng tử hoá
– Năng lượng ion hoá nguyên tử Hidro
– Số trạng thái bị suy biến n2
– Khi chuyển mức phải tuân theo nguyên tắc lựa chọn:
– Giải thích quang phổ vạch của nguyên tử Hidro
Câu 6: Viết biểu thức tính năng lượng của nguyên tử Hidro và vẽ sơ đồ năng lượng của nguyên tử.
Sơ đồ năng lượng nguyên tử:
Lyman Balmer Paschen
Câu 7: Trình bày và giải thích hiện tượng Zeeman về sự tách vạch quang phổ.
a) Hiệu ứng Zeeman: là hiện tượng tách vật quang phổ khi nguyên tử phát sáng đặt trong từ trường b) Hiện tượng Zeeman được giải thích:
- Vì electron có momen từ nên khi nguyên tử Hidro được đặt trong từ trường , momen từ có khuynh hướng sắp xếp theo phương song song với do đó electron có thêm năng lượng phụ :
• Chọn phương z là phương của từ trường , ta có :
1 0 (13,6) 13.6
-1 0; 1
l m
D = ± ì
í
D = ± î
4
0
2.(4 )
e
-h
( ) sin ; 1, 2,3,
2
x
n a
p
m
ur
B
ur
B
ur
B
ur
D = - =
E
D
2
1 2
2
A a
A
a
Þ =
Trang 6• Như vậy khi nguyên tử Hidro đặt trong từ trường, năng lượng E' của electron còn phụ thuộc vào số lượng tử từ m:
Trong đó E là năng lượng của electron khi nguyên tử Hidro không đặt trong từ trường Nếu electron dịch chuyển từ trạng thái ứng với năng lượng E'2 sang trạng thái ứng với năng lượngE'1 thấp hơn thì nó sẽ phát ra bức xạ điện từ Tần số mạch quang phổ bằng:
• Số hạng thứ nhất là tần số của vạch quang phổ Hidro khi nguyên tử Hidro không đặt trong từ trường, do đó
• Theo quy tắc lựa chọn đối với số lượng tử m: ta thấy tần số f' coa thể có ba giá trị :
• Một vạch quang phổ được tách thành ba vạch trong đó vạch giữa trùng với vạch cũ
E =E+mm B
2 1
f
h
-=
2 1
' m m B B
h
m
-= +
0; 1
m
D = ±
'
B
B
B f
h
B f
h
m m
ì + ï ï
= í ï
ï = î
' '
f
m