Bài giảng môn học Vật lí 12 - Bài 33: Mẫu nguyên tử BO

Nội dung text: Bài giảng môn học Vật lí 12 - Bài 33: Mẫu nguyên tử BO

1. Bánh hạt nhân Joseph John Thomson (1856-1940) Ernest Rutherford (1871-1937) Niels Henrik David Bohr (1885-1962) 1
2. - MCóặt trcácời l àhànhtrung tinh tâm cquayủa h ệxung(thiên quanh thể duy mặt nh ấtrời t nóng sáng).
3. MẪU HÀNH TINH NGUYÊN TỬ CHO NGUYÊN TỬ HYĐRÔ Quỹ đạo THEO ÔNG của * Lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân và electron electron là lực hướng tâm giữ cho electron chuyển động trên quỹ đạo tròn * Năng lượng của nguyên tử gồm động năng electronRUTHERFORD và thế năng tương tác của eletron với hạt nhân
4. I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ  -Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford: Các electron (-) chuyển động xung quanhTheo hạtthuyết nhân sóng (+). điện từ hạt điện tích chuyển động thì có khả năng  - Hạn chế : Không giảibức thích xạ sóngtính bền điện vững từ. của nguyên tử và sự tạo thành quang phổVậy vạch sóng của này nguyên mang tửnăng Hyđrô lượng + Nhược điểm 1 : Theođi hết, thuyết bán sóng,kính quỹelectron đạo chuyểncủa e- động có gia tốc xung quanh hạt giảmnhân dần, nên thìphát dẫn Boomsinh đến sóng tình điện trạng từ → sóng mang theo năng lượng → năng lượnggì cho nguyên nguyên tử tử giảm ? → thế năng giảm → bán kính giảm → electron rơi vô nhân → nguyên tử bị phá vở +Nhược điểm 2: bán kính quỹ đạo của electron giảm liên tục → năng lượng nguyên tử giảm liên tục → sóng điện từ phát ra có tần số thay đổi liên tục → Hydro chỉ có quang phổ liên tục ( thực tế có cả quang phổ vạch)
5. Niels Bohr Để khắc phục những khó khăn của mẫu nguyên tử Rutherford , năm 1913, Bohr vận dụng thuyết lượng tử và việc nghiên cứu quang phổ vạch Hidro để xây dựng mẫu nguyên tử Bo (Bohr) bằng cách bổ sung thêm hai tiên đề vào mẫu hành tinh nguyên tử
6. I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ  -Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford : Các electron mang (-)chuyển động xung quanh hạt nhân (+)  - Hạn chế : Không giải thích tính bền vững của nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô
7. II. CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1. Tiên đề về các trạng thái dừng TIÊN ĐỀ : Nguyên tử chỉ tồn tại trong 1 số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, e chỉ chuyển động quang hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng - Đối với nguyên tử hiđrô 2 rn = n r0 -11 r0 = 5,3.10 m gọi là bán kính quỹ đạo Bo , n = 1,2,3,4,5,
8. n = 5 (O) E5 n = 4 (N) E4 n = 3 (M) E3 n 1 2 3 4 5 6 n = 2(L) E2 BKquỹ đạo r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 2 rn = n r0 n = 1 (K) E1 Mức năng E1 E2 E3 E4 E5 E6 lượng Tên quỹ đạo K L M N O P
9. 2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử -TIÊN ĐỀ : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (En) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (Em) thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E - E : E n m ĐỂ GIẢI THÍCH ĐƯỢCn SỰ  = hfnm = En - Em hf TẠO THÀNH QUANGhfnm PHỔ nm VẠCH PHÁT XẠ VÀ EHẤPm THỤ -CỦANgược lại, NGUYÊN nếu nguyên tử đang TỬ ở trạngHIDRÔ, thái dừng BOcó năng lượng E thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng ĐƯAm RA TIÊN ĐỀ VỀ BỨC XẠ hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơnVÀ En .HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG
10. III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO 1. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ Quang phổ nguyên tử Hydro gồm ba dãy : -Dãy Laiman : nằm ở vùng tử ngoại. -Dãy Banme: một phần nằm ở vùng tử ngoại, một phần nằm ở vùng ánh sáng nhìn thấy gồm 4 vạch đỏ , lam , chàm , tím. -Dãy Pasen: vùng hồng ngoại -
11. P QUAN SÁTO MÔ HÌNH Ecao VỀ QUÁN TRÌNH HÌNH M THÀNH LVẠCH QUANG K  = E - E PHỔ CỦA NGUYÊNn m TỬ HIDRÔ KHI NGUYÊNE thấpTỬ PHÁT XẠ NĂNG LƯỢNG
12. 1. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng thấp thì nó phát ra một photon có năng lượng hoàn toàn xác định : Vận hf = dụngE – Etiên đề bức xạ, giải thíchcao sựthấp hình thành Mỗi photonquang có tần phổsố f tươngvạch ứngcủavới một ánh sáng đơn sắc có bước sóng  ứng với một vạch màu xác định. hidro ( tức là mỗi vạch quang phổ có một tần số hay bước sóng xác định) ??
13. 2> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, quang phổ vạch hấp thụ của Hirô có 4 vạch đen trên các nền đỏ, lam ,chàm, tím của quang phổ liên tục
14. QUAN SÁT MÔ HÌNH VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNHECao QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔEthấp KHI ÁNH SÁNG TRẮNG P NGUYÊNO N MLK TỬ HIDRÔ HẤP THỤ PHÔTÔN TRONG CHÙM ÁNH SÁNG TRẮNG ( HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG)
15. 2. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ Nếu một nguyên tử Hydro đang ở mức năng lượng thấp Vận dụng tiên đề Ethấp mà nằm trong chùm sáng trắng có tất cả các photon từ lớn đếnhấpnhỏ khácthụ nhau, giải, nó thíchsẽ hấp thụ ngay một photon có năng lượngsự hìnhđúng bằngthànhhiệu Ecao - Ethấp để nhảy lên mức nang lượng E quang caophổ vạch hấp → có mộtthụsóng củaánh hidro??sáng bị hấp thụ , làm trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối.
16. N 1 2 3 4 5 6 Trạng thái cơ bản kích thích 1 kích thích 2 kích thích 3 kích thích 4 kích thích 5 Tên quĩ đạo K L M N O P Bán kính quĩ đạo Các mức năng lượng Vận tốc electron
17. Câu 1. Cho 1eV = 1,6.10-19J; h = 6,625.10-34J.s; c = 3.108 m/s. Khi electron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng có năng lượng En = -0,85eV sang quỹ đạo dừng có năng lượng Em = -13,60eV thì nguyên tử phát ra một phôtôn có bước sóng: A. 0,0974μm. B. 0,4340μm. C. 0,4860μm. D. 0,6563μm.