Giải vật lí 12 bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
CHỦ ĐỀ 1: EM LỚN LÊN CÙNG MÁI TRƯỜNG MẾN YÊU
CHỦ ĐỀ 2: AN TOÀN TRONG CUỘC SỐNG CỦA EM
CHỦ ĐỀ 3: BIẾT ƠN THẦY CÔ. YÊU QUÝ BẠN BÈ
CHỦ ĐỀ 4: EM YÊU TRUYỀN THỐNG QUÊ HƯƠNG
CHỦ ĐỀ 5: CHÀO NĂM MỚI VÀ CHI TIÊU TIẾT KIỆM
CHỦ ĐỀ 6: PHÁT TRIỂN BẢN THÂN
CHỦ ĐỀ 7: GẮN KẾT GIA ĐÌNH. QUÝ TRỌNG PHỤ NỮ
CHỦ ĐỀ 8: EM VÀ CUỘC SỐNG XANH
CHỦ ĐỀ 9: NHỮNG NGƯỜI SỐNG QUANH EM VÀ NGHỀ TRUYỀN THỐNG QUÊ HƯƠNG
CHỦ ĐỀ 1: EM LỚN LÊN CÙNG MÁI TRƯỜNG MẾN YÊU
CHỦ ĐỀ 2: AN TOÀN TRONG CUỘC SỐNG CỦA EM
CHỦ ĐỀ 3: BIẾT ƠN THẦY CÔ. YÊU QUÝ BẠN BÈ
CHỦ ĐỀ 4: EM YÊU TRUYỀN THỐNG QUÊ HƯƠNG
CHỦ ĐỀ 5: CHÀO NĂM MỚI VÀ CHI TIÊU TIẾT KIỆM
CHỦ ĐỀ 6: PHÁT TRIỂN BẢN THÂN
CHỦ ĐỀ 7: GẮN KẾT GIA ĐÌNH. QUÝ TRỌNG PHỤ NỮ
CHỦ ĐỀ 8: EM VÀ CUỘC SỐNG XANH
CHỦ ĐỀ 9: NHỮNG NGƯỜI SỐNG QUANH EM VÀ NGHỀ TRUYỀN THỐNG QUÊ HƯƠNG
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Mô hình hành tinh nguyên tử
- Năm 1911, Rơ-dơ-pho mạnh dạn đề sướng mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elip giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử.
- Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch các nguyên tử.
- Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo.
II. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử
1.Tiên đề về các trạng thái dừng:
- Nguyên tử chỉ tồn tại ở trong các trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.
- Trong các trạng thái dừng thì các êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.
2. Tiên đề về sựu hấp thụ hay bức xạ của nguyên tử:
- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em:
ε = hfnm = En - Em
- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một photon có năng lượng đúng bằng hiệu En-Em thg nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En.
III. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidro
Vận dụng hai tiên đề Bo để giải thích về quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ (sự đảo vạch quang phổ)
1. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch phát xạ:
- Khi nhận được năng lượng kích thích, các nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái cơ bản E1 lên các trạng thái kích thích khác nhau, tùy theo nguyên tử hấp thụ được một photon có năng lượng hf đúng bằng hiệu En - Em nào, tức là electron chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất, bền vững nhất) ra các quỹ đạo dừng ở phía ngoài (chuyển lên trạng thái kích thích). Thời gian ở trạng thái kích thích rất ngắn chỉ cỡ 10-8 s, sau đó electron chuyển về trạng thái cơ bản.
- Khi chuyển về trạng thái cơ bản, các nguyên tử Hydro sẽ phát ra các photon ( các bức xạ ) có tần số khác nhau. Vì vậy quang phổ của nguyên tử Hydro lúc này là quang phổ phát xạ.
2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch hấp thụ:
- Nếu một nguyên tử hidro đang ở một mức năng lượng E thấp nào đó mà nằm trong một chùm sáng trắng, trong đó có tấc cả các photon có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một photon có năng lượng phù hợp ε = Ecao - Ethap để chuyển lên mức năng lượng E cao. Như vậy một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Điều này tạo ra quang phổ vạch hấp thụ.
II. GIẢI BÀI TẬP
Hướng dẫn trả lời các câu hỏi giữa bài
Giải câu 1: Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử...
Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho.
Bài giải:
- Năm 1911, Rơ-dơ-pho mạnh dạn đề sướng mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elip giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử.
- Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch các nguyên tử.
Giải câu 2: Nếu photon có năng lượng lớn hơn...
Nếu photon có năng lượng lớn hơn hiệu En-Em thì nguyên tử có hấp thụ được không?
Bài giải:
Nếu photon có năng lượng lớn hơn hiệu En – Em thì nguyên tử không hấp thụ được photon.
Hướng dẫn trả lời các câu hỏi cuối bài
Giải câu 1: Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử...
Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho ở điểm nào?
Bài giải:
- Năm 1911, Rơ-dơ-pho mạnh dạn đề sướng mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elip giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử.
- Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch các nguyên tử.
- Năm 1913, Bo đã vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng vào hệ thống nguyên tử và đề ra một mẫu nguyên tử mới mang tên mình. Mẫu này về cơ bản vẫn giữ mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford nhưng bổ sung thêm 2 tiên đề của Bo.
Giải câu 2: Trình bày tiên đề Bo về các trạng thái...
Trình bày tiên đề Bo về các trạng thái dừng.
Bài giải:
- Nguyên tử chỉ tồn tại ở trong các trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. Khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.
- Trong các trạng thái dừng thì các êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.
Giải câu 3: Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ...
Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử?
Bài giải:
Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em:
ε = hfnm = En - Em
Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một photon có năng lượng đúng bằng hiệu En-Em thg nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En.
Giải câu 4: Chọn câu đúng....
Chọn câu đúng.
Trạng thái dừng là
A. trạng thái electron không chuyển động quanh hạt nhân.
B. trạng thái hạt nhân không dao động.
C. trạng thái đứng yên của nguyên tử.
D. trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử.
Bài giải:
Theo tiên đề của Bo:
Trạng thái dừng là trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử.
Chọn D.
Giải câu 5: Xét ba mức năng lượng EK, EL ,EM...
Xét ba mức năng lượng EK, EL ,EM của nguyên tử hidro (H.33.2). Một photon có năng lượng bằng EM-Ekbay đến gặp nguyên tử này.
Nguyên tử sẽ hấp thụ photon và chuyển trạng thái như thế nào?
A. không hấp thụ.
B. Hấp thụ nhưng không chuyển trạng thái.
C. Hấp thụ rồi chuyển dần từ K lên L rồi lên M.
D. Hấp thụ rồi chuyển thẳng từ K lên M.
Bài giải:
Chọn D.
Giải câu 6: Có một đám nguyên tử của một...
Có một đám nguyên tử của một nguyên tố mà mỗi nguyên tử có ba mức năng lượng Ek, EL và EM như Hình 32.2. Chiếu vào đám nguyên tử này một chùm sáng đơn sắc mà mỗi photon trong chùm có năng lượng ε = EM –Ek. Sau đó nghiên cứu quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử trên. Ta sẽ thu được bao nhiêu vạch quang phổ?
A. Một vạch
B. Hai vạch
C. Ba vạch
D. Bốn vạch.
Bài giải:
Chọn C.
Giải câu 7: Ion crom trong hồng ngọc phát ta...
Ion crom trong hồng ngọc phát ta ánh sáng đỏ có bước sóng 0,694µm. Tính hiệu giữa hai mức năng lượng mà khi chuyển giữa hai mức đó, ion crom phát ra ánh sáng nói trên.
Bài giải:
$\lambda $=$0,694\mu m$=$0,694.10^{-6}m$
Hiệu giữa hai mức năng lượng là:
$\varepsilon$= hf
mà $f=\frac{c}{\lambda }$
nên $\varepsilon =\frac{hc}{\lambda }$
Thay số: $h=6,625.10^{-34}j.s$ ,$c=3.10^{8}m/s$,$\lambda=0,694.10^{-6}m$
=> $\varepsilon =2,86.10^{-19}J$=$\frac{2,86.10^{-19}}{1,6.10^{-19}}$=1,79eV