Download bài tập môn vật lý 2 and more Exercises Physics in PDF only on Docsity!
ÔN TẬP VẬT LÝ 2 + VẬT LÝ KỸ THUẬT 2
PHẦN A: NHIỆT ĐỘNG HỌC CHẤT KHÍ
CHƯƠNG 1: NHIỆT ĐỘ THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ
ĐỔI ĐƠN VỊ: HẰNG SỐ
Nhiệt độ T (^) (K) = T (^) (oC) + 273 R = 8,31 J/mol.K
Áp suất 1 atm = 1,013.
5 Pa 1 at = 0,981.
5 Pa kB = 1,38.
Thể tích 1 lít = 10-^3 m^3 NA = 6,02.10^23 mol-^1
Năng lượng 1 calo = 4,18 J
PTTT khí lý tưởng m pV nRT RT
= =
P1- 1 Cho một mol khí lý tưởng được bơm vào một bình có thể tích V = 20 lít. Biết áp suất của khối khí trong
bình là p = 2 at. Tính nhiệt độ T của khối khí. Cho R = 8,31 J/mol.K.
P1- 2 10 g khí Hyđrô ở áp suất 8,2 at đựng trong một bình kín thể tích 20 lít. Tính nhiệt độ của khối khí.
P1- 3 Khối lượng khí Nitơ chứa trong bình có thể tích 5 lít ở áp suất 0,24 MPa và nhiệt độ - 1 oC.
P1- 4 Một căn phòng có diện tích mặt sàn là 10m^2 và chiều cao từ sàn đến trần là 2,8 m. Không khí choán đầy
phòng ở nhiệt độ 27 0 C và áp suất 1atm (phòng trống hoàn toàn không chứa đồ). Tính khối lượng khí Oxy (theo
đơn vị kg) có chứa trong căn phòng này. Coi Oxy chiếm 20% thể tích không khí.
P1- 5 5 g khí đựng trong bình kín ở áp suất 10^7 Pa. Người ta lấy ra một lượng khí cho tới khi áp suất còn 5,5 MPa.
Coi nhiệt độ không đổi. Tính lượng khí đã lấy ra.
Các định luật
thực nghiệm
T = const (^) 1 → pV = const 2
V p const const T
= 1 → = 2
p V const const T
= 1 → = 2
P2- 1 Có 10 g khí H 2 ở áp suất 6,8 at đựng trong bình kín có nhiệt độ 117 oC. Đốt nóng khối khí đến 204 oC. Áp
suất khí khi đó có giá trị bằng bao nhiêu at? Cho R = 8,31 J.mol-^1 .K-^1.
P2- 2 Cho một khối khí lý tưởng ở trạng thái (1) có áp suất p 1 = 1,18 at, thể tích V 1 = 20 lít được nén đẳng nhiệt
đến trạng thái (2) có thể tích V 2 = 10 lít. Tính áp suất p 2 (at) của khối khí ở trạng thái (2)
P2- 3 Có 110 g khí chiếm thể tích 40 lít ở 70 C. Sau khi nung nóng đẳng áp lượng khí trên đến nhiệt độ t thì khối
lượng riêng của khí là 1,2 g/lít. Nhiệt độ t của khí sau khi nung có giá trị bằng bao nhiêu độ C?
Thuyết động học
phân tử chất khí
n N nNA V m /
0 =^ = p^ =^ n m^
2 0 0
1
3 B
m T k
=
2 (^10)
3
P3- 1 Có 2,8 g khí Hydro đựng trong một bình có thể tích 6,6 lít. Tính mật độ phân tử của chất khí. Biết NA =
6,02.10^23 mol-^1
P3- 2 Tính mật độ phân tử khí ở điều kiện nhiệt độ 100 C và áp suất 1 atm.
P3- 3 Biết động năng tịnh tiến trung bình của mỗi nguyên tử khí Heli trong một quả bóng là 8,3.10-^22 J. Hỏi quả
bóng đó có nhiệt độ bằng bao nhiêu K? Cho kB = 1,38.10-^23 J/K.
P3- 4 Một lượng khí Argon có mật độ phân tử 3,1.10^26 /m^3 ở áp suất 6,7 atm. Tính động năng tịnh tiến trung bình
của mỗi phân tử khí. Cho 1 atm = 1,013.10^5 Pa.
Định luật phân bố đều năng lượng
theo các bậc tự do
d B
i W = k T 2
P4- 1 Một bình chứa khí Nitơ ở nhiệt độ 2
0 C. Biết hằng số Boltzmann kB = 1,38.
- 23 J/K. Động năng trung bình
của phân tử khí bằng bao nhiêu J?
P4- 2 Biết động năng trong bình trong chuyển động nhiệt của phân tử khí là 1,213.10-^20 J ở nhiệt độ 200 C. Tính
bậc tự do của phân tử khí.
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC
Nguyên lý I nhiệt động học U = A + Q
P5- 1 Một khối khí lý tưởng thực hiện quá trình nén khí từ trạng thái (1) đến trạng thái (2). Biết nội năng của
khối khí giảm đi 50 J và nhiệt khối khí tỏa ra là 200 J. Tính công A 12 mà khối khí thực hiện trong quá trình trên.
P5- 2 Cho 1 mol khí lý tưởng lưỡng nguyên tử thực hiện quá trình nén khí từ trạng thái (A) (VA = 2 m
3 , TA =
3200 K) đến trạng thái (B) (VB = 1 m
3 ) theo phương trình p = 3.V
2
. Tính nhiệt lượng mà khối khí trao đổi với
môi trường trong quá trình (AB)
P5- 3 Một khối khí nhận một công 970 J, đồng thời khối khí đó truyền cho môi trường xung quanh một nhiệt lượng
500 J. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí.
P 5 - 4 Một khối khí lý tưởng lưỡng nguyên tử thực hiện quá trình biến đổi như hình vẽ. Biết
áp suất và thể tích tại các điểm giới hạn của quá trình là p 1 = 2 .10^5 N/m^2 , p 2 = 6.10^5 N/m^2 ,
V 1 = 2 lít, V 2 = 6 lít. Hãy tính nhiệt lượng mà hệ trao đổi với môi trường?
P5- 5 Một hệ biến đổi từ trạng thái A sang trạng thái B (hình vẽ). Nếu theo đường ACB, hệ
nhận nhiệt 40kJ và biến 50% lượng nhiệt đó thành công. Nếu hệ biến đổi theo đường ADB
thì hệ nhận nhiệt lượng là bao nhiêu? biết rằng trong quá trình này công mà hệ sinh ra là
7kJ. Khi hệ biến đổi từ B về A theo đường cong như hình vẽ, biết công trao đổi là 15kJ, hệ
nhận hay toả nhiệt và lượng nhiệt đó là bao nhiêu?
Nội năng
i U = n R T 2
P6- 1 Tính nội năng của một lượng không khí chứa trong một bình kín có dung tích 1 lít và áp suất 5 atm, coi
không khí là khí lưỡng nguyên tử.
P6- 2 3 mol khí lý tưởng lưỡng nguyên tử ở áp suất p 1 = 10
5 N/m
2 thực hiện một quá
trình từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) theo một cung tròn như hình 1. Biết điểm đầu
và điểm cuối của quá trình nằm trên một đường đẳng nhiệt. Tính độ biến thiên nội tăng
của khối khí.
P6- 3 Một khối khí lý tưởng lưỡng nguyên tử biến đổi từ trạng thái A đến trạng thái B
như biểu diễn trên đồ thị Hình 1. Biết p 1 = 4 atm, p 2 = 15 atm, V 1 = 1 lít, V 2 = 2,5 lít.
Hỏi độ biến thiên nội năng của khối khí có giá trị bằng bao nhiêu kJ?
B
V 1 V 2 V
P 2
p 1
p
O Hình 1
P7- 11 Một khối khí có thể tích V 1 = 18,1 lít, áp suất p 1 = 2.10^5 N/m^2 được hơ nóng đẳng tích để áp suất tăng lên
2 lần, sau đó được giãn đẳng nhiệt tới áp suất ban đầu và cuối cùng được làm lạnh đẳng áp để trở về thể tích ban
đầu. Tính công A (kJ) mà khối khí thực hiện trong toàn bộ chu trình.
P7- 12 Cho một bình kín chứa khí CO 2 ở áp suất 2 atm, đốt nóng đẳng áp để thể tích của hệ tăng thêm một lượng
3 lít. Tính công mà hệ sinh ra trong quá trình này.
Nhiệt lượng ( )
( )
( )
( ) Q = mcdT = nCdT
2 2
1 1
V (^ )
i Q = n R T (^) 2 − T 1
2^ p (^ )
i Q n R T T
= 2 − 1
2
2
V Q nRT ln V
= 2 1
QS = 0
P8- 1 Tính nhiệt dung phân tử đẳng tích của khí đơn nguyên tử.
P8- 2 Tìm nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích của một hỗn hợp khí gồm 3 kmol Ar và 2 kmol
N 2. Biết μAr = 40g/mol; μN2 = 28g/mol
P8- 3 Một lượng 7 mol không khí (i = 5) ở nhiệt độ 95
o C thực hiện quá trình nung nóng đẳng áp. Biết trong quá
trình đốt nóng thể tích của chất khí tăng gấp 2. Hỏi nhiệt lượng trao đổi trong quá trình này có giá trị bằng bao
nhiêu kJ?
P8- 4 Cho 10 mol khí Oxy được đốt nóng đẳng tích từ nhiệt độ T 1 = 30 °C đến nhiệt độ T 2 = 106 °C. Hãy tính
nhiệt lượng Q (kJ) mà khối khí trao đổi với môi trường ngoài trong quá trình trên. Cho R = 8,31 J/mol.K
P8- 5 Cho một hệ khí lý tưởng ở trạng thái có thể tích 2 lít và áp suất 5 atm. Cho hệ biến đổi theo quá trình đẳng
nhiệt để thể tích tăng 4 lần. Tính nhiệt lượng mà hệ nhận được trong quá trình này
P8- 6 Một khối không khí có thể tích 3 lít ở áp suất 1at được nén đẳng nhiệt đến thể tích cuối cùng bằng 1/10 thể
tích ban đầu. Tìm nhiệt lượng tỏa ra của khối khí.
P8- 7 Một lượng 5 mol khí hiđro được nung nóng đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 106 oC. Hỏi nhiệt lượng tỏa ra môi
trường trong quá trình nung có giá trị bằng bao nhiêu kJ? Cho R = 8,31 J.mol-^1 .K-^1.
P8- 8 Một khối khí đơn nguyên tử có thể tích V = 0,53 m
3 ở áp suất 0,5.
5 Pa được giãn nở đẳng nhiệt để thể tích
tăng lên 5 lần, sau đó khối khí được tiếp tục hơ nóng đẳng tích để áp suất trở về như lúc đầu. Tính nhiệt lượng
cung cấp cho quá trình biến đổi đó.
P 8 - 9 Một lượng khí có thể tích 390 lít ở áp suất 1,55.
5 pa được dãn nở đẳng nhiệt cho tới khi thể tích tăng gấp
10 lần và sau đó lượng khí tiếp tục hơ nóng đẳng tích tới áp suất ban đầu. Trong quá trình biến đổi đó nhiệt lượng
mà khối khí nhận được là 1,5.
6 J. Tìm số bậc tự do của khối khí này.
Quá trình
đoạn nhiệt
i 2
i
= pV const 1
1 TV const 2
−
1
Tp const 3
−
=
P9- 1 Một khối khí lưỡng nguyên tử ở trạng thái có nhiệt độ 9
o C được nén đoạn nhiệt đến trạng thái có thể tích
bằng 1/ 6 thể tích ban đầu. Hỏi nhiệt độ của khối khí sau khi nén có giá trị bằng bao nhiêu K?
P9- 2 Một khối khí oxy ở nhiệt độ 22
o C và áp suất 3 at được giãn đoạn nhiệt đến áp suất 1 at. Hỏi nhiệt độ của
khối khí sau khi giãn có giá trị bằng bao nhiêu K
P9- 3 Nén đoạn nhiệt một khối khí lý tưởng NH 3 từ trạng thái (1) ở nhiệt độ t 1 = 58
0 C, áp suất p 1 = 5.
6 Pa đến
trạng thái (2) có áp suất tăng gấp a = 3 lần. Hỏi khối khí có nhiệt độ (
0 C) bằng bao nhiêu?
P9- 4 Cho một khối khí Hydro được giãn đẳng nhiệt (1-2) tới khi áp suất giảm đi 5 lần và sau đó được nén đoạn
nhiệt (2-3) tới áp suất ban đầu. Biết nhiệt độ ban đầu của Hydro là T 1 = 378 K. Tìm nhiệt độ cuối T 3 (K) của
khối khí trong quá trình biến đổi.
P9- 5 Một khối khí lưỡng nguyên tử có thể tích V 1 = 0,5 lít, có áp suất p 1 = 0,5 at. Khối khí bị nén đoạn nhiệt đến
thể tích V 2 và áp suất p 2. Sau đó làm khối khí được làm lạnh đẳng tích tới nhiệt độ ban đầu. Khi đó áp suất là p 3
= 1 at. Tính V 2.
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC
Động cơ nhiệt
A
P
t
2
1 1
bk^1
A Q
Q Q
= = +^2
1
Carnot^1
T
T
P10- 1 Một động cơ đốt trong thực hiện chu trình thuận. Công suất của động cơ là 81 W. Hiệu suất của động cơ là
31 %. Hỏi nhiệt lượng thải ra môi trường ngoài trong 1 giờ có giá trị bằng bao nhiêu kJ?
P10- 2 Một máy nhiệt nhận nhiệt từ nguồn nóng có nhiệt độ t 1 = 727 C và tỏa nhiệt cho nguồn lạnh có nhiệt độ
t 2 = 527 C. Nếu máy nhiệt đó hoạt động với hiệu suất lớn nhất có thể có thì máy thực hiện
một công bằng bao nhiêu khi nhận nhiệt lượng 1000 J.
P10- 3 Một động cơ mà tác nhân là một khối khí lý tưởng thực hiện chu trình biến đổi như
hình 2. Biết p 1 = 10^5 N/m^2 , p 2 = 6, 105 N/m^2 ; V 1 = 1 lít và V 2 = 5 lít. Biết động cơ hoạt động
với hiệu suất 34 %. Tính nhiệt lượng mà khối khí nhận vào từ nguồn nóng.
P10- 4 Cho một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất η = 25 %. Biết công suất của động cơ là P = 1 kW. Hãy
tính nhiệt lượng Q’ 2 mà động cơ nhả ra cho nguồn lạnh trong một giây
P10- 5 Cho một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất η = 20 %. Biết công suất của động cơ là P = 1,14 kW. Hãy
tính nhiệt lượng Q 1 (kJ) mà động cơ nhận từ nguồn nóng trong một giây.
P10- 6 Một động cơ nhiệt thực hiện chu trình biến đổi với tác nhân là khí lý tưởng lưỡng nguyên
tử gồm 2 quá trình đoạn nhiệt và 2 quá trình đẳng tích (hình 1). Cho VA = VB = 100 lít; VC =
VD = 214 lít. Hãy tính hiệu suất η (%) của động cơ nhiệt này.
P10- 7 Một khối khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện một chu trình sinh công như hình 2.
Biết các thông số trạng thái p 1 = 2.
5 N/m
2 , p 2 = 4.
5 N/m
2 , V 1 = 10 lít, V 2 = 21,3 lít. Hãy
tính hiệu suất η (%) của chu trình. Cho R = 8,31 J/mol.K
P10- 8 Một động cơ nhiệt nhận được từ nguồn nóng 500 kJ và trả cho nguồn lạnh 300 kJ nhiệt
lượng trong mỗi một chu trình. Tính hiệu suất của động cơ đó.
P10- 9 Một chất khí đơn nguyên tử thực hiện một chu trình gồm hai quá trình đẳng tích và hai
quá trình đoạn nhiệt. Tìm hiệu suất của chu trình, biết rằng tỉ số giữa thể tích lớn nhất và nhỏ
nhất chất khí đạt được trong chu trình đó là k = 14,5.
P10- 10 Cho một hệ khí lý tưởng biến đổi theo một chu trình sinh công gồm ba quá trình: đẳng tích; đẳng nhiệt
và đoạn nhiệt. Quá trình đẳng nhiệt có nhiệt độ 90
0 C, nhiệt độ cao nhất của chu trình là 400
0 C. Tính hiệu suất
của chu trình này
P10- 11 Một khí lý tưởng thực hiện một chu trình Carnot có nhiệt độ nguồn nóng 177
o C và nhiệt độ nguồn lạnh
là 144
o C. Xác định hiệu suất của chu trình
P10- 12 Một động cơ nhiệt Carnot làm việc với hai nguồn nhiệt có nhiệt độ 127
0 C và 27
0 C. Trong mỗi chu trình
nguồn lạnh nhận được từ tác nhân một nhiệt lượng 3.
4 J. Thời gian thực hiện một chu trình là 2 giây. Biết rằng
cứ mỗi kilôgam nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn thì cung cấp cho tác nhân một nhiệt lượng là q = 5.
7 J. Tính
lượng nhiên liệu (tính ra kg) tiêu thụ để chạy động cơ trong thời gian = 2,5 giờ.
đông. Giả sử hiệu suất của tuabin tỷ lệ thuận với hiệu suất của nhà máy điện. Biết hiệu suất của nhà máy điện là
32 % vào mùa hè. Tính hiệu suất hoạt động của nhà máy vào mùa đông.
P10- 27 Cho một động cơ nhiệt sử dụng tác nhân là khí Argon (i = 3, Ar =40 g/mol). Trong quá trình giãn nở
đoạn nhiệt, khí Argon ở nhiệt độ 800
o C, áp suất 1,5 MPa được bơm vào turbine (tuốc bin) với tốc độ 80 kg/phút.
Khối khí sinh công và làm quay cánh quạt turbine. Cuối quá trình đoạn nhiệt, khí được bơm ra có áp suất 300
kPa. Hãy xác định: Nhiệt độ khối khí sau quá trình giãn nở đoạn nhiệt. Công suất của turbine. Hiệu suất cực đại
của động cơ nhiệt.
P10- 28 Một máy nhiệt gồm 1 kmol khí lý tưởng, lưỡng nguyên tử thực hiện quá trình giãn khí từ trạng thái (A)
(VA = 1 m
3 , TA = 300K) đến trạng thái (B) (VA = 1 m
3 ) theo phương trình p = .V
2 với = 5 atm/m
6
. Sau đó trờ
về trạng thái (A) qua quá trình đẳng áp và đẳng nhiệt. Biết quá trình đẳng nhiệt ở nhiệt độ lớn nhất của chu trình
(a) Vẽ đồ thị của quá trình biến đổi trên giản đồ OpV. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình
biến đổi từ A đến B. Tính công và nhiệt mà khối khí trao đổi với môi trường trong quá trình (AB). Tính hiệu suất
của máy nhiệt hoạt động theo chu trình trên.
P10- 29 Cho một động cơ nhiệt S gồm hai động cơ nhiệt S 1 và S 2 có hiệu suất tương ứng là 1 = 10% và 2 = 15%
được ghép nối tiếp với nhau (nhiệt tỏa ra từ động cơ thứ nhất S 1 sẽ được cung cấp cho động cơ thứ hai S 2 hoạt
động Q’2(S1) = Q1(S2)). Hiệu suất của động cơ nhiệt ghép nối tiếp S được định nghĩa bằng tổng công sinh ra từ
S 1 và S 2 chia cho nhiệt lượng nhận vào từ S 1. Tính . Giả sử S 1 là động cơ nhiệt Carnot hoạt động giữa hai nguồn
nhiệt T1(S1) = 2000 K và T2(S1); S 2 là động cơ nhiệt Carnot hoạt động giữa hai nguồn nhiệt T1(S2) = T2(S1) và T2(S2)
= 600 K. Hãy xác định hiệu suất của động cơ S theo các nhiệt độ trên.
Máy làm lạnh
A
P
t
2 2
1 2
bk
Q Q
A Q Q
2
1 2
Carnot
T
T T
P11- 1 Trong một chu trình hoạt động, tủ lạnh tỏa ra cho nguồn nóng một nhiệt lượng Q’ 1 = 635 kJ và nhận từ
nguồn lạnh một nhiệt lượng là Q 2 = 550 kJ. Xác định hệ số làm lạnh của tủ lạnh này.
P11- 2 Một tủ lạnh lý tưởng đặt trong nhà bếp hoạt động theo chu trình Carnot nghịch có nhiệt độ được giữ
không đổi ở 260 K. Môi trường trong nhà bếp có nhiệt độ không đổi là 300 K. Trong mỗi giây, tủ lạnh nhả ra
cho nhà bếp một nhiệt lượng Q’ 1 = 6 kJ. Hãy xác định công suất tiêu thụ P (kW) của tủ lạnh
P11- 3 Một máy làm lạnh có tác nhân hoạt động theo chu trình Carnot (chu trình ngược), nhiệt độ nguồn lạnh là
10
0 C và nhiệt độ nguồn nóng là 25
0 C. Tính hệ số làm lạnh của chu trình này
P11- 4 Một máy làm lạnh lý tưởng hoạt động theo chu trình Carnot nghịch có nhiệt độ nguồn nóng là T 1 = 40 °C
và nhiệt độ nguồn lạnh là T 2 = 25 °C. Biết rằng trong 1 giây, máy lấy từ nguồn lạnh một nhiệt lượng Q 2 = 50 kJ.
Tính công suất tiêu thụ của máy.
P11- 5 Xác định hệ số làm lạnh của máy lạnh hoạt động theo chu trình Carnot. Biết nhiệt độ nguồn nóng 210
o C
và nhiệt độ nguồn lạnh là 105
o C.
P11- 6 Một máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot nghịch tiêu thụ một công suất 68 kW. Nguồn lạnh có nhiệt
độ - 9 oC và nguồn nóng có nhiệt độ 17 oC. Hỏi nhiệt lượng lấy được từ nguồn lạnh có giá trị bằng bao nhiêu MJ
trong 1 giây?
P1 1 - 7 Có một mol khí đa nguyên tử thực hiện một chu trình nghịch ABCD gồm hai quá trình đẳng nhiệt ứng với
nhiệt độ TA, TC và hai quá trình đẳng tích ở thể tích VA và VC. Biết TA, TC, VA, VC. Chứng minh A^ D
B C
p p
p p
(^) =. Tính
công, nhiệt trao đổi trong mỗi quá trình và hệ số làm lạnh của máy.
P1 1 - 8 Một khối khí lí tưởng thực hiện một chu trình nghịch gồm ba quá trình: đẳng tích, đoạn nhiệt và đẳng nhiệt.
Quá trình đẳng nhiệt xảy ra ứng với nhiệt độ thấp nhất của chu trình. Hãy vẽ đồ thị của chu trình và tính hệ số
làm lạnh của chu trình ấy. Biết Tmax/Tmin = a.
P1 1 - 9 Có 1 kmol khí lí tưởng thực hiện một chu trình nghịch gồm 2 quá trình đoạn nhiệt,
1 quá trình đẳng áp và 1 quá trình đẳng tích. Cho biết TA, A =
D
V
a V
; C =
D
V
b V
và . Tính nhiệt
lượng mà khí toả ra môi trường trong một chu trình và hệ số làm lạnh của máy.
P1 1 - 10 Một máy làm lạnh làm việc theo chu trình Cácnô nghịch tiêu thụ một công suất 36,8 kW. Nguồn lạnh có
nhiệt độ - 100 C và nguồn nóng có nhiệt độ 170 C. Hãy tính: Hệ số làm lạnh của máy. Nhiệt lượng lấy được từ
nguồn lạnh trong 1 giây. Nhiệt lượng nhả cho nguồn nóng trong 1giây.
P1 1 - 12 Cho một tủ lạnh hoạt động theo chu trình Carnot lý tưởng, ngăn làm đông luôn được duy trì ở nhiệt độ -
20 oC, nhiệt độ phòng nơi đặt tủ lạnh là 25 oC. Sử dụng tủ lạnh trên để làm đông đá 1,5 kg nước từ nhiệt độ phòng.
Quá trình đông đá được thực hiện như sau: (1) nước được giảm nhiệt độ xuống đến nhiệt độ đông đặc (2) nước
bắt đầu đông đặc cho đến khi đông đặc hoàn toàn và (3) nước tiếp tục giảm nhiệt độ xuống đến nhiệt độ của ngăn
đông. Nhiệt lượng nước tỏa ra trong 3 quá trình đó sẽ được tủ lạnh hấp thụ (nhận) từ ngăn làm đông và vận
chuyển sang dàn nóng để tỏa ra môi trường. Hãy tính: Hệ số làm lạnh của tủ lạnh. Nhiệt lượng nước tỏa ra trong
quá trình đông đá. Nhiệt lượng mà tủ lạnh tỏa ra căn phòng.
P1 1 - 13 Một phòng học được duy trì nhiệt độ phòng ở 27
o C bằng một máy điều hòa. Vào một ngày mùa hè, nhiệt
độ ngoài trời là 35
o C và công suất tỏa nhiệt của điều hòa ra môi trường ngoài là 10 kW. Cho rằng điều hòa này
có hệ số làm lạnh bằng 40% hệ số làm lạnh của một điều hòa hoạt động theo chu trình Carnot thuận nghịch có
cùng hai nguồn nhiệt. Tính công suất thu nhiệt từ phòng học của điều hòa. Tính công suất cần cung cấp cho điều
hòa hoạt động. Nếu nhiệt độ ngoài trời tăng lên đến 40 C thì hệ số làm lạnh của điều hòa thay đổi như thế nào?
Entropy
(2)
(1)
trao doi TN trao doi
Q
S
T
= = (^)
2
1
ln 2
V
i T S n R T
=^2
1
ln 2
P
i T S n R T
=^2
1
V^ ln
V
S nR V
S Q = 0 = 0
P12- 1 Tính độ biến thiên entropy khi hơ nóng đẳng áp 6,5g hydro để thể tích tăng lên gấp đôi.
P14- 6 Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μm vào một gương Lloyd. Hỏi tại điểm M đối xứng với nguồn
sáng S trên màn sẽ xuất hiện vân sáng hay vân tối. Biết S cách mặt phẳng gương d = 0,5 mm và cách M một
khoảng ℓ = 1 m.
Giao thoa
bản mỏng
2 2 2 2
L' d n sin i a
1 2
1 2
1 2
1 2
n n n a
n n n a
n n n a n n n
→^ =
CD L' k
CT L' k
P15- 1 Hãy xác định độ dày nhỏ nhất của lớp phủ MgF 2 (chiết suất n = 1,3) để khử tia phản xạ của tia sáng λ =
0,76 μm chiếu vuông góc mặt thủy tinh. Biết chiết suất thủy tinh lớn hơn chiết suất lớp phủ.
P15- 2 Một chất phủ (chiết suất 1,8) được sử dụng để chống phản xạ trên thấu kính của máy ảnh. Biết thấu kính
làm bằng thủy tinh có chiết suất 1,5. Hãy xác định độ dày nhỏ nhất của lớp phủ để khử tia phản xạ của tia sáng λ
= 445 nm chiếu vuông góc mặt thấu kính.
P15- 3 Chiếu chùm sáng song song có bước sóng = 711 nm lên màng xà phòng có chiết suất n = 1,3 dưới góc
tới i = 30
0
. Để chùm tia phản xạ có cường độ sáng cực tiểu thì bề dày nhỏ nhất của màng xà phòng bằng bao
nhiêu nm?
P15- 4 Trên một bản thủy tinh phẳng có chiết suất n 1 = 1,6 người ta tráng một màng mỏng có chiết suất n = 1,4.
Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song, vuông góc vào mặt bản mỏng có bước sóng = 516 nm. Hỏi bề dầy
nhỏ nhất của màng mỏng bằng bao nhiêu micromet để giao thoa do chùm tia phản xạ cho cường độ sáng cực đại
P15- 5 Chiếu một chùm ánh sáng màu vàng (λv = 0, 6 m) lên một màng xà phòng chiết suất n = 1,33. Biết góc
tới i = 45°. Tìm bề dày nhỏ nhất của màng mà tại đó, ta có thể quan sát được cực đại giao thoa.
P15- 6 Cho một chùm ánh sáng trắng (0,4 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm) rọi vuông góc với bản thủy tinh mỏng có bề dày
không đổi d = 0,5 μm, chiết suất n = 1,55. Tìm bước sóng ánh sáng λ (μm) nhỏ nhất được tăng cường.
P15- 7 Chiếu chùm tia sáng song song có bước sóng λ = 560 nm lên màng xà phòng có chiết suất n = 1,5 dưới góc
tới θ = 60o. Xác định bề dày mỏng nhất của màng xà phòng để chùm tia phản xạ có cường độ sáng cực đại.
P15- 8 Cho một màng mỏng có bề dày 0,4 m được làm từ chất trong suốt có chiết suất 1,4. Màng mỏng này
được phủ lên bề mặt của một tấm thủy tinh phẳng có chiết suất 1,5. Rọi một chùm sáng trắng song song vuông
góc vào bề mặt của màng mỏng. Biết chùm ánh sáng trắng bao gồm các ánh sáng đơn sắc có bước sóng từ 400
nm đến 750 nm. Xác định bước sóng của ánh sáng cho cực đại giao thoa phản xạ trên bề mặt màng mỏng.
P15- 9 Một thấu kính thủy tinh được tráng một mặt bằng một lớp mỏng để làm giảm phản xạ từ mặt thấu kính.
Chiết suất của lớp tráng là 1,21, còn chiết suất của thủy tinh là 1,75. Hỏi độ dày tối thiểu của lớp tráng để khử
(do giao thoa) sự phản xạ của ánh sáng có bước sóng nằm trong vùng khả kiến ( = 550 nm). Cho rằng ánh sáng
tới gần như vuông góc với mặt thấu kính.
P15- 10 Một lớp mỏng axêton có chiết suất n 1 = 1,2 được láng lên trên một bản thủy tinh dày có chiết suất n 2 =
1 ,75. Người ta dọi vuông góc với lớp mỏng bằng ánh sáng trắng. Cường độ ánh sáng phản xạ bị triệt tiêu ở bước
sóng 1 = 600 nm và được tăng cường (cực đại) ở bước sóng 2 = 700 nm. Hãy tính bề dày của lớp mỏng
axêtôn.
P15- 11 Một thấu kính thuỷ tinh được tráng một mặt bằng một lớp mỏng MgF 2 để làm giảm phản xạ từ mặt thấu
kính. Chiết suất của MgF 2 là 1, 6 còn chiết suất của thuỷ tinh là 1,5. Hỏi độ dày tối thiểu của lớp MgF 2 để khử tia
sáng đỏ λd = 760 nm chiếu vuông góc mặt thấu kính là bao nhiêu? Với lớp MgF 2 trên có thể nhìn thấy vạch tím λt
= 400 nm trên màn với các góc chiếu có thể khác không? Tính góc chiếu trong trường hợp này.
P15- 12 Một lớp dầu mỏng có chiết suất n = 1, 6 nổi trên mặt nước. Người ta rọi ánh sáng trắng vuông góc với
dầu mỏng thì nhận thấy ánh sáng tím λt = 0,39 μm và ánh sáng cam λc = 0,65 μm đều được tăng cường. Hãy tính
độ dày nhỏ nhất của lớp dầu trên. Ngoài những chùm sáng trên còn những chùm tia phản xạ nào được tăng
cường?
Nêm i^ 2n
Nêm không khí
k
k
S
T
x k i k
y ki k
=^ ^ −^ =
^
Nêm thủy tinh
k
k
S
T
x k i k
y ki k
=^ ^ +^ =
^
P16- 1 Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc bước sóng = 0,62 m vuông góc với mặt nêm thủy tinh. Nêm có chiết
suất 1,5 và góc nghiêng là = 3 .10 –^4 rad. Quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm sẽ thấy khoảng vân i có giá
trị bằng bao nhiêu mm?
P16- 2 Một nêm không khí được tạo bởi hai bản thủy tinh phẳng hợp với nhau bởi một góc α = 0,001 rad. Rọi
chùm sáng trắng đơn sắc có bước sóng 645 nm vuông góc với mặt dưới của nêm. Hỏi vị trí vân sáng bậc 4 trên
nêm có giá trị bằng bao nhiêu mm?
P16- 3 Trong thí nghiệm giao thoa về nêm không khí, người ta đổ đầy một chất lỏng có chiết suất n = 1,5 vào
khoảng không gian giữa hai mặt nêm. Biết chiết suất của chất làm mặt nêm luôn lớn hơn chiết suất của chất
lỏng, ánh sáng sử dụng trong thí nghiệm có bước sóng = 600 nm, góc giữa hai mặt nêm α = 10
cách của 11 vân tối liên tiếp trên mặt nêm bằng bao nhiêu milimet?
P16- 4 Một chùm ánh sáng đơn sắc bước sóng = 0, 6 m được rọi vuông góc mặt dưới của một mặt nêm thủy
tinh (chiết suất n = 1,5). Xác định góc nghiêng của nêm. Biết khoảng cách giữa N = 10 vân tối liên tiếp của nêm
là L = 9 mm. Cho α ≈ sin α.
P16- 5 Chiếu hai ánh sáng có bước sóng λ 1 = 0,4 μm và 2 = 0.6 m tới vuông góc với mặt dưới của một nêm
không khí và quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm. Cho góc nghiêng giữa hai mặt nêm là α = 4,17.10-^4 rad.
Hãy tính khoảng cách L (mm) từ cạnh nêm tới vị trí trùng nhau đầu tiên của hệ thống các vân tối gây bởi hai ánh
sáng có bước sóng trên.
P16- 6 Xét một thí nghiệm vân nêm không khí. Xác định bề dày d của lớp không khí mà ở đó ta quan sát thấy vân
sáng đầu tiên. Biết bước sóng ánh sáng tới = 0,48 m.
P16- 7 Một nêm không khí được tạo bởi hai bản thủy tinh phẳng hợp với nhau bởi một góc α = 0,001 rad rất nhỏ.
Rọi chùm sáng trắng đơn sắc 400 760 nm theo phương vuông góc với mặt dưới của nêm không khí. Thiết
lập công thức tính vị trí vân sáng. Tại vị trí nêm có bề dày d = 0,6 μm chùm tia phản xạ nào được tăng cường.
Tính bề rộng của quang phổ bậc 1. Tìm khoảng cách ngắn nhất giữa 2 vân sáng có cùng màu là tổng hợp của ánh
sáng λ 1 = 456 nm và λ 2 = 760 nm.
P17- 11 Trong hệ thống vân tròn Newton, chiết suất của thấu kính là n 1 = 1,1; bản thủy tinh là n 2 = 1,5; chất lỏng
đổ đầy khoảng không gian giữa thấu kính và bản thủy tinh phẳng là n =1, 2. Bán kính cong của mặt cầu R = 10
m. Chiếu chùm sáng đơn sắc λ = 0,5 μm vuông góc với bản thủy tinh. Quan sát vân giao thoa bằng ánh sáng phản
chiếu nhận thấy khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp là a = 0, 4 mm. Thiết lập công thức tính bán kính vân sáng
thứ k và xác định số thứ tự của các vân sáng trên.
P17- 12 Trong hệ thống vân tròn Newton, người ta đổ đầy một chất lỏng vào khe giữa thấu kính và bản thuỷ tinh
phẳng. Xác định chiết suất của chất lỏng nếu ta quan sát vân phản chiếu và thấy bán kính của vân tối thứ 3 bằng
3,65 mm. Cho bán kính cong của thấu kính là R = 10 m, bước sóng của ánh sáng tới λ = 0,589 μm, vân tối ở tâm
là vân số 0 (k = 0).
P17- 13 Cho hệ giao thoa gồm một thấu kính phẳng lồi, mặt lồi được đặt trên một tấm thủy tinh, nhưng do có hạt
bụi nằm giữa thấu kính và bản thủy tinh nên chúng không tiếp xúc với nhau. Chiếu một chùm sáng đơn sắc
λ = 589 nm vuông góc vào mặt phẳng của thấu kính. Quan sát hệ vân giao thoa của ánh sáng truyền qua người
ta đo được đường kính của hai vân sáng thứ 5 và thứ 15 lần lượt là 0,7 và 1,7 mm. Hãy xác định bán kính cong R
của thấu kính.
P17- 14 Một thấu kính hội tụ phẳng lồi với bán kính mặt lồi là R 1. Cho thấu kính trên tiếp xúc với một thấu kính
phân kỳ phẳng lõm, bán kính mặt lõm là R 2 (R 1 <R 2 ). Hãy xác định bán kính của các vân sáng và vân tối của của
hệ giao thoa, nếu người ta chiếu theo phương vuông góc chùm sáng có bước sóng λ.
P17- 15 Cho một hệ tạo vân tròn Newton gồm hai thấu kính phẳng lồi giống nhau. Hai mặt lồi của hai thấu kính
đặt tiếp xúc với nhau sao cho hai mặt phẳng của thấu kính song song với nhau. Chiếu một chùm ánh sáng đơn
sắc bước sóng λ = 0,6μm vuông góc vào mặt phẳng của các thấu kính. Quan sát vân giao thoa bằng ánh sáng
phản chiếu nhận thấy đường kính của vân sáng thứ 5 là 1,5 mm. Hãy xác định bán kính cong R của thấu kính.
CHƯƠNG 6: NHIỄU XẠ
Nhiễu xạ
sóng cầu
k
Rb r k R b
Màn chắn có lỗ tròn
2 1 max
min
k^ kmc M
a a^ k^ I^ I I k I
^ =^ =
=^
(^) Màn chắn là đĩa tròn
2 1 1 4
k M kmc
a I k I I
= → =
P18- 1 Một nguồn sáng điểm chiếu ánh sáng đơn sắc bước sóng = 490 nm vào một lỗ tròn bán kính r = 0,55 mm.
Khoảng cách từ nguồn sáng điểm đến lỗ tròn là 1 m. Tìm khoảng cách từ nguồn điểm đến màn quan sát để lỗ tròn
chứa 2 đới Fresnel.
P18- 2 Một sóng phẳng đơn sắc với bước sóng = 505 m chiếu vuông góc vào một lỗ tròn nhỏ. Khoảng cách từ
lỗ tròn đến màn quan sát là b = 0,7 m. Hãy tính đường kính của đới Fresnel thứ tư qua lỗ tròn.
P18- 3 Chiếu một ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,5 μm vào một lỗ tròn có bán kính r. Nguồn sáng điểm đặt
cách lỗ tròn R = 2 m, sau lỗ tròn b = 2m có đặt một màn quan sát. Hỏi bán kính của lỗ tròn phải bằng bao nhiêu
để tâm nhiễu xạ là tối nhất
P18- 4 Chiếu một ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,41 μm vào một lỗ tròn có bán kính r. Nguồn sáng điểm đặt
cách lỗ tròn R = 2 m, sau lỗ tròn b = 2m có đặt một màn quan sát. Hỏi bán kính r (mm) của lỗ tròn phải bằng bao
nhiêu để tâm nhiễu xạ là sáng nhất.
P18- 5 Một nguồn sáng điểm chiếu ánh sáng đơn sắc bước sóng = 0,61 m vào một lỗ tròn bán kính r = 1,
mm. Khoảng cách từ nguồn sáng điểm đến lỗ tròn là 2 m. Tìm khoảng cách từ lỗ tròn đến màn quan sát để lỗ
tròn chứa 2 đới Fresnel.
P18- 6 Trong thí nghiệm về nhiễu xạ Fresnel (nhiễu xạ của sóng cầu). Một nguồn sáng điểm đặt tại O phát ra ánh
sáng đơn sắc bước sóng 450 nm rọi sáng tới điểm M trên màn quan sát cách O một khoảng 160 cm. Chính giữa
khoảng này có đặt một màn chắn rộng, trên màn chắn có một lỗ tròn để hở sao cho trục của lỗ tròn đi qua O, M
và bán kính của lỗ tròn có thể thay đổi được. Thay đổi bán kính của lỗ tròn này đến giá trị r 0 thì cường độ sáng
tại M đạt cực đại. Tính r 0.
P18- 7 Rọi chùm sáng song song có = 0 , 5 m tới lỗ tròn, điểm quan sát nhiễu xạ nằm trên trục của lỗ tròn và
cách lỗ tròn 100 cm. Tính bán kính của đới cầu Fresnel thứ 2 (ra đơn vị m ).
P18- 8 Một màn ảnh được đặt cách một nguồn sáng điểm đơn sắc có λ = 0,5 μm một khoảng 2 m. Chính giữa
khoảng ấy đặt tấm chắn sáng có một lỗ tròn đường kính 0,2 cm. Hỏi tâm nhiễu xạ trên màn là sáng hay tối. Để
tâm nhiễu xạ sáng nhất thì lỗ tròn phải có đường kính là bao nhiêu?
P18- 9 Cách S một khoảng x đặt màn quan sát. Chính giữa x đặt một vật phẳng nhỏ chắn sáng, đường kính 1 mm.
Tính độ dài x để tại điểm M 0 trên màn quan sát đối xứng với S có cường độ sáng gần giống như lúc không đặt vật
chắn sáng.
P18- 10 Một chùm sáng song song đơn sắc được chiếu thẳng góc với một lỗ tròn phẳng có bán kính r = 1 mm. Hỏi
sau lỗ tròn, đặt màn quan sát cách lỗ tròn bao nhiêu thì tâm nhiễu xạ là tối nhất. Biết bước sóng ánh sáng là
λ = 0,5μm.
Nhiễu xạ sóng phẳng: 1 Khe
sin sin
sin sin 1, 2,...
sin sin 1, 2,... 2
k
k
CÐTT
CT k k b
CÐ k k b
=^ +^ =^ ^
=^ +^ +^ =^
^
( ) ( )
1 2
1 2
, 10 tan 2 tan 1 sin 2 sin 1
o
M M f^ f
(^) → = − = -
Bề rộng khe: b
P19- 1 Chiếu một chùm sáng song song có bước sóng 0,69 μm rọi tới bề mặt khe hẹp dưới góc tới 30
o tới một khe
hẹp chữ nhật. Ngay sau khe hẹp có đặt một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự f = 1 m. Biết bề rộng vân sáng trung
tâm là 8,4 cm. Hỏi bề rộng khe hẹp có giá trị bằng bao nhiêu μm?
P19- 2 Một chùm tia sáng đơn sắc song song bước sóng = 0,61 m dưới góc tới θ = 17
o vào một khe hẹp có bề
rộng b = 2 m. Hỏi cực tiểu nhiễu xạ đầu tiên (k = 1) có giá trị bằng bao nhiêu độ?
P19- 3 Chiếu chùm sáng song song có bước sóng = 740 nm thẳng góc tới một khe hẹp có bề rộng b = 0,1 mm.
Ngay sau khe hẹp đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 1 m, màn đặt trên mặt phẳng tiêu của thấu kính. Xác
định bề rộng của vân sáng trung tâm (tính ra milimet - mm)
P19- 4 Cho ánh sáng có bước sóng λ = 560 nm chiếu vào một khe hẹp có độ rộng b = 0,7 mm. Màn quan sát
phải được đặt ở khoảng cách nào so với khe hẹp nếu biết rằng vị trí cực tiểu đầu tiên của ảnh nhiễu xạ cách cực
đại trung tâm một khoảng x = 0,8 mm. Cho góc nhiễu xạ φ ≈ sinφ ≈ tanφ
P19- 5 Một chùm ánh sáng đơn sắc song song, bước sóng = 0,5 m được rọi thẳng vào một khe hẹp có bề rộng
b= 2.10-4 m. Màn quan sát đặt cách khe một khoảng f = 1,02 m. Tính bề rộng L (mm) của cực đại chính giữa
(khoảng cách giữa hai cực tiểu đầu tiên ở hai bên cực đại giữa). Cho góc nhiễu xạ φ ≈ sinφ ≈ tanφ
P19- 6 Một sóng phẳng đơn sắc có bước sóng 550 nm chiếu thẳng góc với một khe hẹp có độ rộng b = 3,6 μm.
Tìm góc nhiễu xạ của cực đại nhiễu xạ bậc 1.
quan sát trên màn ảnh đặt ở mặt phẳng tiêu của thấu kính. Tính khoảng cách Δx (mm) giữa cực đại chính bậc k =
4 và cực tiểu chính bậc k’ = 1 nằm khác phía so với vân trung tâm. Cho góc nhiễu xạ φ ≈ sinφ ≈ tanφ.
P20- 6 Ánh sáng từ một đèn Laze chiếu vào một cách tử nhiễu xạ có n = 5310 vạch/cm. Cực đại chính giữa và
cực đại bậc nhất cách nhau một đoạn L = 0,488 m trên một màn quan sát đặt cách cách tử f = 1,72 m. Hãy xác
định bước sóng của ánh sáng phát ra từ đèn Laze. Cho góc nhiễu xạ φ ≈ sinφ ≈ tanφ.
P20- 7 Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song tới vuông góc với một cách tử nhiễu xạ. Dưới một góc nhiễu
xạ φ = 36°, người ta quan sát thấy hai vạch cực đại ứng với các bước sóng 1 = 0,63 m và 2 = 0,42 m trùng
nhau. Xác định chu kỳ d (m) của cách tử biết rằng bậc k của vạch cực đại thứ hai trong quang phổ của cách tử
không lớn hơn 5.
P20- 8 Một chùm sáng được rọi vuông góc tới mặt một cách tử truyền qua. Biết góc nhiễu xạ đối với vạch quang
phổ = 0,72 m trong quang phổ bậc hai ( k = 2) bằng 40
o
. Tính chu kì cách tử.
P20- 9 Cho một cách tử phẳng truyền qua có chu kỳ 5 m , rọi vuông góc vào bề mặt cách tử một chùm sáng
song song đơn sắc có bước sóng 460 nm. Xác định góc nhiễu xạ của cực đại nhiễu xạ bậc 1.
P20- 10 Trong thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng qua cách tử, rọi một chùm sáng đơn sắc song song vuông góc
vào bề mặt một cách tử phẳng truyền qua, cách tử có 70 vạch/mm chiều dài. Cực đại bậc 2 được quan sát với
góc nhiễu xạ là 5
0 25’. Tính bước sóng của ánh sáng.
P20- 11 Vạch quang phổ bậc 1 của ánh sáng có bước sóng = 0 , 5461 m của đèn hơi thủy ngân được quan sát
dưới góc = 19
0
. Hỏi cách tử nhiễu xạ có bao nhiêu vạch trên 1mm.
P20- 12 Rọi vuông góc chùm sáng có bước sóng λ = 0,589 μm của đèn hơi Natri vào mặt cách tử thấy vạch quang
phổ bậc 1 được quan sát dưới góc φ1 = 17o 8 ’. Ngay sau cách tử đặt một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 1 m.
a) Xác định chu kỳ cách tử và số vạch trên 1 mm chiều dài.
b) Làm thí nghiệm tương tự với ánh sáng có bước sóng λ’ thì quan sát thấy quang phổ bậc 3 φ’ 3 = 24
o 12 ’. Tính
bước sóng λ’. Tính bề rộng vân sáng của quang phổ ánh sáng có bước sóng λ’.
c) Tính bề rộng quang phổ bậc 1 nếu rọi ánh sáng trắng (400-700 nm) vuông góc vào cách tử nói trên.
P20- 13 Cách tử phản xạ có chu kỳ d = 1 mm. Chiếu một chùm sáng song song bước sóng λ tới cách tử dưới góc
θ = 89
o , quang phổ bậc 2 được quan sát dưới góc φ = 87
o
. Xác định bước sóng ánh sáng tới, góc nhiễu xạ φ- 2. và
số cực đại có thể quan sát được trên màn.
P20- 14 Một chùm sáng song song bước sóng λ = 0,6 μm được rọi vuông góc vào một cách tử nhiễu xạ. Quan sát
thấy góc nhiễu xạ tương ứng với 2 vạch quang phổ liên tiếp có sin lần lượt là 0,3 và 0,4. Xác định chu kỳ cách tử
và bậc nhiễu xạ của 2 quang phổ trên. Xác định bề rộng nhỏ nhất của mỗi khe cách tử biết không quan sát được
cực đại bậc 6 trên màn.
P20- 15 Một chùm sáng song song có bước sóng λ = 5.10-^5 cm. chiếu vuông góc với cách tử truyền qua có chu kỳ
d = 10-^2 mm, độ rộng mỗi khe b = 2,5.10-^3 mm. Hỏi trong khoảng góc lệch từ 0 đến 30o^ có bao nhiêu vạch quang
phổ không quan sát được vì ảnh hưởng của các cực tiểu chính.
P20- 16 Một nguồn sáng gồm 2 bước sóng λ 1 = 500 nm, λ 2 = 600 nm rọi vuông góc với bề mặt cách tử nhiễu xạ
có n = 2013 vạch/cm. Ngay sau cách tử đặt một thấu kính có tiêu cự f = 1 m. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa
2 vạch có cùng màu với nguồn. Xác định số vân sáng có thể quan sát trên màn.
Nhiễu xạ sóng phẳng: trên tinh thể 2 d sin = k
P21- 1 Chiếu tia X có bước sóng 2,
- 8 cm vào tinh thể để nghiên cứu cấu trúc. Góc nhiễu xạ là 34
o tương ứng với
quang phổ bậc 3. Hỏi khoảng cách giữa 2 lớp ion liên tiếp trong tinh thể có giá trị bằng bao nhiêu Å?
P21- 2 Cực đại nhiễu xạ bậc nhất quan sát được tại góc 38 ° đối với một tinh thể có khoảng cách giữa các mặt
phẳng mạng tinh thể 0,37 nm. Hỏi bước tia X được sử dụng nghiên cứu tinh thể có bước sóng có giá trị bằng bao
nhiêu Å?
P21- 3 Chiếu một chùm tia X bước sóng = 0,85 Å vào tinh thể than chì có hằng số mạng d = 1,23 Å và quan
sát ảnh nhiễu xạ theo phương phản xạ gương của nó. Hãy xác định góc nhiễu xạ θ (°) của quang phổ có bậc
nhiễu xạ k = 2
P21- 4 Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể, người ta chiếu chùm tia Rơnghen có bước sóng = 10
khoảng cách d (
- 10 m) giữa hai lớp ion liên tiếp, biết rằng góc tới của chùm tia trên lớp ion là θ = 20° và bậc
nhiễu xạ tương ứng quan sát được trên phương phản xạ gương là k = 3
P21- 5 Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể, người ta chiếu chùm tia Rơnghen có bước sóng = 10
khoảng cách giữa hai lớp ion liên tiếp (ra đơn vị Å), biết rằng góc tới của chùm tia trên lớp ion là = 30
0 và bậc
nhiễu xạ tương ứng quan sát được trên phương phản xạ gương là k = 3.
CHƯƠNG 7: QUANG LƯỢNG TỬ
Bức xạ nhiệt cân bằng 4
.
W
R T
S t
4 P = T S
4
W = T St
m
b
T
P22- 1 Năng suất phát xạ của bề mặt Trái đất là 98,5 J/m
2 s. Nhiệt độ trung bình trên Trái đất là 19,
o C. Hỏi ở
nhiệt độ này vật đen tuyệt đối sẽ bức xạ năng lượng gấp mấy lần Trái đất? Cho σ = 5,67,
P22- 2 Một vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ T 1 = 665 K, do bị nguội đi, bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại
thay đổi một lượng ∆λ = 7,8 μm. Hỏi vật lạnh đến nhiệt độ T 2 có giá trị bằng bao nhiêu độ K? Cho b = 2,898.
3 mK.
P22- 3 Một lò luyện kim có cửa sổ quan sát rộng 120 cm2 phát xạ công suất P = 9252 W. Biết tỉ số giữa năng
suất phát xạ toàn phần của lò với năng suất phát xạ của vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ T là 0,9. Tìm nhiệt độ của lò
(tính ra nhiệt độ K). Biết hằng số σ = 5,67.
2 K
4 .
P22- 4 Một dây tóc bóng đèn bằng Wolfram (vônfram) có diện tích mặt ngoài là S = 5 mm^2 , nhiệt độ của dây tóc
khi nóng sáng là T = 2500 K. Coi phát xạ của dây tóc bóng đèn là phát xạ của vật đen tuyệt đối. Hãy tính công
suất phát xạ của dây tóc?
P22- 5 Một dây tóc bóng đèn bằng Wolfram (vônfram) có diện tích mặt ngoài là S = 109 mm^2. Khi mắc bóng
đèn vào mạch điện có hiệu điện thế U = 127 V thì dòng điện chạy qua đèn là I = 0,31 A. Tìm nhiệt độ T (K) của
sợi dây tóc, giả sử rằng ở trạng thái cân bằng, tất cả nhiệt lượng do đèn phát ra đều ở dạng bức xạ và tỉ số giữa
năng suất phát xạ toàn phần của dây tóc Wolfram và của vật đen tuyệt đối bằng α = 0,31. Cho σ = 5,67. 10
W/m
2 K
4 .
P22- 6 Một dây tóc đèn nóng sáng ở nhiệt độ 3006
O C. Bước sóng bức xạ mang năng lượng nhiều nhất do đèn phát
ra (bước sóng ứng với năng suất bức xạ đơn sắc cực đại) có giá trị bằng bao nhiêu? Biến hằng số Wien b =
2,898.
P23- 2 Photon mang năng lượng 2,38 MeV đến tán xạ trên e đứng yên. Sau khi tán xạ, động năng của e thu được
là 0,03 MeV. Hỏi bước sóng tán xạ có giá trị bằng bao nhiêu pm? Cho h=6,625.10-^34 Js, c=3.10^8 m/s, 1 eV = 1,6.10-
(^19) J.
P23- 3 Trong hiệu ứng Compton: biết bước sóng Compton bằng C = 2,426.
- 12 (m) và góc tán xạ của chùm tia
tán xạ là = 180. Xác định độ tăng bước sóng (tính ra picomet - pm).
P23- 4 Mỗi photon của chùm tia X có bước sóng = 12 pm tán xạ trên các electron tự do trong kim loại, giả sử
ban đầu các electron đứng yên. Biết góc tán xạ θ = 60o. Tính động lượng của photon tán xạ (Tính ra MeV/c).
Biết bước sóng Compton là λC = 2,426.10-^12 m, hằng số Planck là h = 6,625.10-^34 Js, tốc độ ánh sáng trong chân
không là c = 3.10^8 m/s và e = 1,6.10-^19 C.
P23- 5 Một photon ban đầu có năng lượng E = 0,8 MeV tán xạ trên một điện tử tự do và trở thành photon có
bước sóng bằng bước sóng Compton. Hãy tính góc tán xạ θ (°).
P23- 6 Trong hiệu ứng Compton, bước sóng của chùm photon bay tới là λ = 0,03.
- 10 m. Tính phần năng lượng
E (MeV) truyền cho electron đối với photon tán xạ dưới góc θ = 64°. Cho C = 2,424.
P23- 7 Xác định độ tăng bước sóng Δ λ trong hiện tượng tán xạ Compton, cho biết bước sóng ban đầu của chùm
tia X chiếu tới là λ = 2,5 pm và vận tốc của các electron bắn ra là v = 0,6 c. Cho khối lượng electron m 0 = 9,1.10-^31
kg; hằng số Planck h = 6,625.
P23- 8 Xác định bước sóng sau tán xạ Compton (ra Å), biết góc tán xạ trong hiện tượng tán xạ Compton =
0 , và bước sóng ban đầu = 0,03Å.
P23- 9 Photon mang năng lượng 0,15 MeV đến tán xạ trên electron đứng yên. Sau khi tán xạ, động năng của
electron thu được là 0,01 MeV. Tính độ tăng bước sóng ∆λ và góc tán xạ θ. Biết h = 6,625.10-^34 Js, c = 3.10^8 m/s.
P23- 10 Chùm tia X có λ = 11,4 pm tán xạ trên các electron trong kim loại. Giả sử ban đầu các electron đứng yên.
Xác định bước sóng của các tia X tán xạ dưới góc θ = 90
o
. Tính động năng chuyển động của các electron sau tán
xạ. Biết λC = 2,426.
- 12 m.
P23- 11 Một photon có năng lượng 250 keV bay đến va chạm với một điện tử đang đứng yên và tán xạ theo góc
120
o
. Xác định năng lượng của photon tán xạ và động năng cực đại của electron sau va chạm.
