Đề Cương Chi Tiết Học Phần Vật Lý Đại Cương 2 Nhiệt – Quang – Vật Lý Lượng Tử

- Kỹ năng: Vận dụng các định luật để giải thích, tính toán định lượng một số hiện tượng về nhiệt, quang học sóng, quang học lượng tử và vật lý lượng tử.. Phần 2: - Nghiên cứu các hiện

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 2

NHIỆT – QUANG – VẬT LÝ LƯỢNG TỬ (Dùng cho hệ đào tạo chính quy theo học chế tín chỉ)

1 Thông tin về giáo viên

Họ tên giáo viên :

Học hàm :

Học vị :

Thời gian, địa điểm làm việc:

Địa chỉ liên hệ :

Điện thoại, email :

Các hướng nghiên cứu chính:

2 Thông tin chung về học phần

- Tên học phần : NHIỆT – QUANG – VẬT LÝ LƯỢNG TỬ

- Mã học phần : 05A

- Số tín chỉ : 4 (3, 2, 0, 6)

- Học phần (bắt buộc hay lựa chọn) : Bắt buộc

- Các học phần tiên quyết: Sau học phần CƠ – ĐIỆN – TỪ

- Các yêu cầu đối với học phần (nếu có): Tiến hành song song với Thí nghiệm VLĐC II

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động:

 Nghe giảng lý thuyết : 3

 Làm bài tập trên lớp : 2

 Thảo luận : 0

 Thực hành, thực tập (ở PTN, nhà máy, thực tập ): 0

 Hoạt động theo nhóm: 0

 Tự học : 6

- Khoa/Bộ môn phụ trách học phần, địa chỉ: Bộ môn Vật lý Tel: 04-38 541581

3 Mục tiêu của học phần

- Kiến thức: Học viên hiểu được bản chất và quy luật vật lý của các hiện tượng về chất khí, chất

lỏng, các hiện tượng về giao thoa,nhiễu xạ, bức xạ nhiệt Hình thành những khái niệm mới về thế giới vi mô và hiểu được các quy luật vận động của vi hạt trong thế giới vi mô Bước đầu tiếp cận với một số vấn đề của vật lý hiện đại

- Kỹ năng: Vận dụng các định luật để giải thích, tính toán định lượng một số hiện tượng về

nhiệt, quang học sóng, quang học lượng tử và vật lý lượng tử

- Thái độ, chuyên cần: Nghiêm túc, học và làm bài tập đầy đủ Đọc thêm các sách tham khảo

4 Tóm tắt nội dung học phần:

Học phần gồm hai phần trình bầy tương đối độc lập với nhau

Phần 1:

- Nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến các quá trình xảy ra bên trong vật (hệ) – chuyển động nhiệt

- Nghiên cứu điều kiện biến hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác và nghiên cứu những biến đổi đó về mặt định lượng

Phần 2:

- Nghiên cứu các hiện tượng gây bởi bản chất sóng và bản chất hạt của ánh sáng và các quy luật vận động của vi hạt trong thế giới vi mô;

5 Nội dung chi tiết học phần (tên các chương, mục, tiểu mục)

Chương,

mục,

tiểu mục

N ội dung tiết Số

Giáo trình, Tài liệu tham khảo

(Ghi TT của TL ở mục 6)

I Chương 1: KHÍ LÝ TƯỞNG 5 [1],[3] ,[6],[7]

§1

§2

2.1

2.2

2.3

§3

3.1

3.2

Thuyết động học phân tử của chất khí

Định luật phân bố phân tử theo vận tốc

Xác s uất và giá trị trung bình

Định luật phân bố Maxwell

Động năng trung bình của phân tử

Định luật phân bố Boltzmann

Công thức khí áp

Định luật phân bố Boltzmann

1

2

2

II Chương 2: NGUYÊN LÝ I - NHIỆT ĐỘNG HỌC 8 [1],[3] ,[6],[7]

§1

1.1

1.2

1.3

§2

2.1

2.2

2.3

§3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

Nội năng của một hệ nhiệt động Công và nhiệt

Hệ nhiệt động

Nội năng

Công và nhiệt

Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học

Phát biểu

Hệ quả

Ý nghĩa của nguyên lý 1

Dùng nguyên lý thứ nhất khảo sát các quá trình cân bằng của khí lý tưởng

Trạng thái cân bằng và quá trình cân bằng

Nội năng khí lý tưởng

Quá trình đẳng tích

Quá trình đẳng áp

Quá trình đẳng nhiệt

Quá trình đoạn nhiệt

Bài tập nguyên lý 1 nhiệt động học

1

2

2

3

III Ch ương 3: NGUYÊN LÝ II - NHIỆT ĐỘNG HỌC 8 [1],[3] ,[6],[7]

§1

§2

§3

3.1

3.2

§4

4.1

4.2

§5

5.1

5.2

5.3

Những hạn chế của nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học

Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch

Nguyên lý thứ 2 của nhiệt động học

Máy nhiệt

Phát biểu nguyên lý 2

Chu trình Carnot và định lý Carnot

Chu trình Carnot

Định lý Carnot

Biểu thức định lượng của nguyên lý 2

Entropi và nguyên lý tăng Entropi

Định lý Nernst

Các hàm thế nhiệt động

Bài tập về nguyên lý 2 nhiệt động lực học

1

1

1

2

3

§1

1.1

1.2

§2

2.1

2.2

§3

3.1

3.2

3.3

§4

4.1

4.2

Lực tương tác phân tử và thế năng tương tác

Lực tương tác phân tử

Thế năng tương tác giữa các phân tử

Khí thực và phương trình trạng thái của khí thực

Khí thực và khí lý tưởng

Phương trình Vander Walls

Nghiên cứu khí thực bằng thực nghiệm

Đường đẳng nhiệt Andrews

So sánh đường đẳng nhiệt Andrews và Vander Walls

Trạng thái tới hạn và các thông số tới hạn

Nội năng của khí thực.Hiệu ứng Joule-Thomson

Nội năng của khí thực

Hiệu ứng Joule-Thomson

Bài tập về khí thực

1

1

1

1

1

§1

1.1

1.2

§2

2.1

2.2

Các hiện tượng mặt ngoài của chất lỏng

Áp suất phân tử

Năng lượng mặt ngoài và sức căng mặt ngoài của chất lỏng

Hiện tượng mao dẫn

Áp suất dưới mặt khum

Hiện tượng mao dẫn

Bài tập về chất lỏng

1

1

1

VI Chương 6: CHUYỂN PHA 2 [1],[3] ],[7]

§1

§2

2.1

2.2

2.3

Khái niệm về chuyển pha

Phân loại các chuyển pha

Sự cân bằng pha

Chuyển pha loại 1

Chuyển pha loại 2

1

1

VII Chương 7: QUANG HỌC SÓNG 18 [2],[4],[7] ,[8]

§1

1.1

1.2

1.3

1.4

§2

2.1

2.2

§3

3.1

3.2

3.3

§4

4.1

4.2

§5

§6

6.1

6.2

6.3

§7

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

Cơ sở quang học sóng

Hàm sóng ánh sáng

Cường độ ánh sáng

Nguyên lý chồng chất

Nguyên lý Huygens

Hiện tượng giao thoa của hai sóng ánh sáng kết hợp

Cách tạo ra hai sóng ánh sáng kết hợp

Khảo sát hiện tượng giao thoa

Hiện tượng giao thoa do phản xạ

Thí nghiệm Lloyd

Sóng đứng ánh sáng

Phương pháp chụp ảnh màu

Giao thoa gây bởi các bản mỏng

Bản mỏng có bề dầy thay đổi-vân cùng độ dầy

Bản mỏng có bề dầy không đổi-vân cùng độ nghiêng

Ứng dụng hiện tượng giao thoa

Bài tập về giao thoa ánh sáng

Nhiễu xạ ánh sáng

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

Nguyên lý Huygens-Fresnel

Nhiễu xạ gây bởi các sóng phẳng

Phân cực ánh sáng

Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực

Sự phân cực ánh sáng do phản xạ và khúc xạ

Sự phân cực do lưỡng chiết

Các loại kính phân cực

Ánh sáng phân cực elip và ánh sáng phân cực tròn

Lưỡng chiết nhân tạo

Sự quay mặt phẳng phân cực

Bài tập về nhiễu xạ và phân cực ánh sáng

1

1

2

2

1

3

3

2

3

VIII Chương 8: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP EINSTEIN 4 [1],[4], [7],[8]

§1

§2

2.1

2.2

§3

3.1

3.2

§4

4.1

4.2

4.3

Khái niệm mở đầu

Các tiên đề Einstein

Nguyên lý tương đối

Nguyên lý về sự bất biến của vận tốc ánh sáng

Động học tương đối tính-phép biến đổi Lorentz

Sự mâu thuẫn của phép biến đổi Galileo với thuyết tương đối

Einstein Phép biến đổi Lorentz

Các hệ quả của phép biến đổi Lorentz

Khái niệm về tính đồng thời và quan hệ nhân quả

Sự co ngắn Lorentz

Định lý tổng hợp vận tốc

1

1

1

§5

5.1

5.2

5.3

Động lực học tương đối tính

Phương trình cơ bản của chuyển động của chất điểm

Động lượng và năng lượng

Các hệ quả

Bài tập về Thuyết tương đối 1

IX Chương 9: QUANG HỌC LƯỢNG TỬ 6 [2],[4], [7],[8]

§1

1.1

1.2

1.3

§2

2.1

2.2

2.3

§3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

Bức xạ nhiệt

Những khái niệm mở đầu

Các đại lượng đặc trưng

Định luật Kirchhoff

Thuyết lượng tử của Planck

Sự thất bại của thuyết sóng ánh sáng

Thuyết lượng tử của Planck

Các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối

Thuyết photon của Einstein

Thuyết photon của Einstein

Hiện tượng quang điện

Giải thích các định luật quang điện

Động lực học photon

Hiệu ứng Kompton

Bài tập về quang học lượng tử

1

1

2

2

X Chương 10: CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 10 [2],[4], [7],[8]

§1

1.1

1.2

1.3

§2

2.1

2.2

§3

3.1

3.2

3.3

§4

§5

5.1

5.2

5.3

§6

Tính sóng hạt của vật chất trong thế giới vi mô

Tính sóng hạt của ánh sáng

G iả thuyết De Broglie

Thực nghiệm xác nhận tính chất sóng của hạt vi mô

Hệ thức bất định Heisenberg

Hệ thức bất định

Ý nghĩa triết học của hệ thức Heisenberg

Hàm sóng và ý nghĩa thống kê của nó

Hàm sóng

Ý nghĩa thống kê của hàm sóng

Điều kiện của hàm sóng

Phương trình cơ bản của cơ học lượng tử

Ứng dụng

Hạt trong giếng thế năng

Hiệu ứng đường ngầm

Dao động từ điều hòa lượng tử

Phương pháp toán tử trong cơ học lượng tử

Bài tập về cơ học lượng tử

1

1

1

2

1

2

XI Chương 11: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ 8 [2],[4],[6],[8]

§1

1.1

1.2

§2

2.1

2.2

§3

3.1

3.2

3.3

§4

4.1

4.2

4.3

§5

Nguyên tử Hydrô

Chuyển động của electron trong nguyên tử hydrô

Các kết luận

Nguyên tử kim loại kiềm

Năng lượng của electron hóa trị trong nguyên tử kim loại kiềm Quang phổ của nguyên tử kim loại kiềm

Mômen động lượng và mômen từ của electron chuyển động xung quanh hạt nhân

Mômen động lượng Mômen từ

Hiệu ứng Zeeman

Spin của electron

Sự kiện thực nghiệm xác nhận sự tồn tại spin của electron Trạng thái và năng lượng electron trong nguyên tử Cấu tạo bội của vạch phổ

Khái niệm về hệ thống tuần hoàn Mendeleev Bài tập về vật lý nguyên tử

2

1

1

1

1

2

6 Giáo trình, tài liệu tham khảo

Tình trạng giáo trình, tài liệu

TT Tên giáo trình, tài liệu

Có ở thư viện (website)

Giáo viên hoặc khoa có

Đề nghị mua mới

Đề nghị biên soạn mới

1 Giáo trình:

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG + BÀI TẬP

Lương Duyên Bình (chủ biên)

NXBGD (tái bản nhiều năm)

[1] Tập I (Cơ-Nhiệt)

[2] Tập III (Quang –Vật lý lượng tử)

Thư viện HVKTQS

2 Tài liệu tham khảo:

CƠ SỞ VẬT LÝ

D.Halliday,R.Resnick,J.Walker

Bản dịch tiếng Việt- NXBGD (2000)

[3] Tập III (Nhiệt học)

[4] Tập VI (Quang học-Vật lý lượng tử);

[5] Vật lý đại cương Tập III phần hai

Đỗ Trần Cát (chủ biên)-NXB GD (1999)

[6] BÀI TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

I E Irodop, I.V Xaveliev, O.I Damsa

Bản dịch tiếng Việt - NXBGD (1980)

Thư viện HVKTQS

Đề nghị mua thêm

Đề nghị nhân bản

Đề nghị

[7] TUYỂN TẬP TEST VẬT LÝ ĐC

Phan Hồng Liên (chủ biên) - NXB KH&KT

Tập I : Cơ-Nhiệt (2006)

TậpIII: Quang-Lượng tử (2009)

[8] VẬT LÝ CỔ ĐIỂN VÀ HIỆN ĐẠI

F J Keller, W E Geltys, M J Skove Bản dịch tiếng Việt (10 tập),

Phạm Văn Thiều chủ biên

[9] VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG VÀ ỨNG DỤNG

Phạm Văn Thiều chủ biên NXB GD (2005)

mua

Đề nghị nhân bản

7 Hình thức tổ chức dạy học

7.1 Lịch trình chung: (Ghi tổng số giờ cho mỗi cột)

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học học phần

Tổng

Lên lớp Thực hành, thí

nghiệm, thực tập

Tự học,

tự ng.cứu

Lý thuyết

Bài tập Thảo luận

1 Nhiệt học 19 7 0

Học phần Thí nghiệm VLĐCII Tiến hành song song

38 64

2 Chất lỏng - Chuyển pha 4 1 0 8 13

3 Quang học sóng 12 6 0 24 42

4 Thuyết tương đối 3 1 0 6 10

5 Quang học lượng tử 6 1 0 12 20

6 Cơ học lượng tử 4 2 0 8 14

7 Vật lý nguyên tử 6 2 0 12 20

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể

Tuần Nội dung chính tiết Số

Hình thức TCDH

Yêu cầu

SV chuẩn

bị

Ghi chú

Tuần

1

Chương 1: Thuyết động học phân tử chất khí 5 Tự đọc

và nghiên cứu trước

Phân bố Phân tử theo vận tốc

Phương trình cơ bản và các hệ quả

Nội năng khí lý tưởng 2

Lý thuyết Định luật phân bố đều năng lượng theo bậc tự do

Công thức khí áp Phân bố Boltzman 2 thuyết Lý

Quãng đường tự do trung bình của phân tử

Các hiện tượng vận chuyển 1 thuyết Lý

Tuần

2

Chương 2: Nguyên lý I nhiệt động lực học 8 Học lý

thuyết

và làm bài tập

Hệ nhiệt động

Trạng thái và các quá trình cân bằng

Nội năng

Công và nhiệt trong quá trình cân bằng

3 thuyết Lý

Nguyên lý I Khảo sát các quá trình cân bằng 2 thuyết Lý

Tuần

3

Bài tập Nguyên lý I 3 Bài tập Học lý

thuyết

và làm

bài tập

Chương 3: Nguyên lý II nhiệt động lực học 7

Hạn chế của nguyên lý I Quá trình thuận nghịch

Máy nhiệt Phát biểu Nguyên lý II 2 thuyết Lý

Tuần

4

Chu trình và định lý Carnot

Entrôpi

Các hàm nhiệt động 3

Lý thuyết

Học lý thuyết

và làm

bài tập

Bài tập Nguyên lý II 2 Bài tập

Tuần

5

Chương 4: Khí thực 5 Học lý

thuyết

và làm

bài tập

Phương trình Van der-Walls

Đường đẳng nhiệt thực nghiệm

Hiệu ứng Joule-Thomson 3

Lý thuyết Bài tập Khí thực 2 Bài tập

Tuần

6

Chương 5 : Chất lỏng 3 Học lý

thuyết

và làm

bài tập

Sức căng và năng lượng mặt ngoài

Hiện tượng mao dẫn 2 thuyết Lý

Chương 6: Chuyển pha 2

Khái niệm chuyển pha Quy tắc Gibbs

Chuyển pha loại I và loại II 2 thuyết Lý

Tuần

7

Chương 7: Quang học sóng 18 Tự đọc

và nghiên cứu

trước

Cơ sở quang học sóng

Hiện tượng giao thoa ánh sáng 2 thuyết Lý

Giao thoa gây bởi bản mỏng

Ứng dụng của giao thoa 3 thuyết Lý

Tuần

8

Bài tập về giao thoa ánh sáng 2 Bài tập Học lý

thuyết

và làm

bài tập

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 3 thuyết Lý

Tuần

9

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 2 thuyết Lý Học lý thuyết

và làm

bài tập

Hiện tượng phân cực ánh sáng 3 Lý

thuy ết

Tuần

10

Bài tập về nhiễu xạ và phân cực ánh sáng 3 Bài tập

Học lý thuyết

và làm

bài tập Chương 8: Thuyết tương đối 4

Tiên đề Einstein Phép biến đổi Lorentz 2 thuyết Lý

Tuần

11

Động lực học tương đối tính Hệ thức Einstein 1 thuyết Lý Tự đọc và

nghiên cứu

trước

Chương 9: Quang học lượng tử 5

Định luật Kiếc sốp Thuyết lượng tử Planck

Phát xạ của vật đen tuyệt đối 2 thuyết Lý

Hiện tượng quang điện Hiệu ứng Kompton 1 thuyết Lý

Tuần

12

Hiện tượng quang điện Hiệu ứng Kompton 1 thuyết Lý

Học lý thuyết

và làm

bài tập

Bài tập Chương 9 1 Bài tập

Chương 10: Cơ học lượng tử 10

Giả thuyết De Broglie

Hệ thức bất định Heisenberg 2 thuyết Lý

Tuần

13

Hàm sóng và ý nghĩa thống kê của nó 2 Lý

t huyết

Tự đọc

và nghiên cứu

trước

Phương trình Schrodinger 1 Lý

thuyết Ứng dụng: Hạt trong giếng thế một chiều, dao động tử

điều hoà lượng tử, hiệu ứng đường ngầm 2 thuyết Lý

Tuần

14

Phương pháp toán tử trong cơ học lượng tử 1 Học lý

thuyết

và làm

bài tập

Chương 11: Vật lý nguyên tử 8

Nguyên tử Hyđrô Trạng thái lượng tử 2 thuyết Lý

Tuần

15

Phổ nguyên tử kim loại kiềm

Mô men động lượng quỹ đạo

Lý thuyết

Học lý thuyết

và làm

bài tập

Spin Tương tác spin-quỹ đạo và cấu trúc tế vi Nguyên

lý Pauli và cấu trúc các lớp điện tử trong nguyên tử 2 thuyết Lý

Tổng cộng 75

Bảng này được thiết kế cho từng nội dung ứng với 1 tuần học, cho đến hết môn học (15 tuần)

8 Ch ính sách đối với học phần và các yêu cầu khác của giáo viên

Yêu cầu và cách thức đánh giá, sự hiện diện trên lớp, mức độ tích cực tham gia các hoạt động trên lớp, các qui định về thời hạn, chất lượng các bài tập, bài kiểm tra…

- Khuyến khích đối với các sinh viên có năng lực tốt và tích cực học tập

- Sinh viên tham gia thi Olympic Vật lý sinh viên toàn quốc (Giải Nhất:10 điểm

Giải Nhì: 9 điểm, Giải Ba: 8 điểm)

9 Phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá kết quả học tập học phần

H ình thức kiểm tra - đánh giá

- Thi vấn đáp

- Thi viết( tự luận hoặc trắc nghiệm)

Mục tiêu:

Đánh giá khách quan, chính xác và công bằng kết quả học tập của sinh viên theo các tiêu chí sau:

- Mức độ tiếp thu kiến thức đã học

- Kỹ năng vận dụng kiến thức, suy luận

- Khả năng phân tích, tổng hợp và khái quát hóa kiến thức

9.1 Kiểm tra - đánh giá thường xuyên: Sinh viên làm bài tập tại lớp

9.2 Kiểm tra - đánh giá định kì: Bao gồm các phần sau (trọng số của từng phần do giảng viên đề

xuất, chủ nhiệm bộ môn thông qua Tuy nhiên, trọng số thi kết thúc học phần không nhỏ hơn 0.5):

Chuyên cần: 10%

- Tham gia học tập trên lớp (đi học đầy đủ, chuẩn bị bài tốt và tích cực thảo luận…)

Quá trình: 20%

- Phần tự học, tự nghiên cứu (hoàn thành tốt nội dung, nhiệm vụ mà giảng viên giao cho cá nhân/ tuần; bài tập nhóm / tháng; bài tập cá nhân/ học kì,…)

- Hoạt động theo nhóm:

- Kiểm tra - đánh giá giữa kì: 30%

Thi kết thúc học phần: 70%

- Các kiểm tra khác: 0

Hà Nội ngày 28 tháng 2 năm 2015

Chủ nhiệm Khoa

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đại tá Phan Hồng Liên

P Chủ nhiệm Bộ môn

( Ký và ghi rõ họ tên)

Thiếu tá Nguyễn như Xuân

Gi ảng viên biên soạn

(Ký và ghi rõ họ tên)

PGS Phan Hồng Liên PGS Phạm Đình Tám