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

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài học 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. I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ MÔ HÌNH HÀNH TINH LÀ GÌ ?? 3
3. HỆ MẶT TRỜI 4
4. - MCóặt trcácời l àhànhtrung tinh tâm cquayủa h ệxung(thiên quanh thể duy mặt nh ấtrời t 5 nóng sáng).
5. Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ – dơ – pho? Rơ- dơ- pho - Ở tâm nguyên tử có một hạt nhân mang điện tích dương. - Xung quanh hạt nhân có các electron chuyển động trên quỹ đạo tròn hoặc elip. - Khối lượng nguyên tử hầu như tập trung ở hạt nhân. - Độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng tổng độ lớn các điện tích âm của electron.
6. I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ Theo thuyết sóng điện từ, hạt điện - Hạn chếtích của chuyển mô hình động hành tinhthì nguyêncó khả tử năng : Không giải thích +được Nhược tính bứcđiểm bền xạ1 vững : Theosóng của thuyết nguyênđiện sóng từ. tử điệnvà sự từ, tạo electron thành quang chuyển phổ động cóvạch gia củatốc xungnguyên quanh tử Hyđrô hạt nhân nên phát sinh sóng điện từ → sóng mang theo năng lượng → năng lượng nguyên tử giảm → thế năng giảm → bán kính giảm →Vậyelectron Boomsóng rơi này vào hạtmang nhân năng → nguyên tử bị phá hủy. lượng đi hết, bán kính quỹ đạo của e- giảm dần, +Nhược điểm 2: bán kính quỹ đạo của electron giảm liên tục → thì dẫn đến tình trạng gì năng lượng nguyên tử giảm liên tục → sóng điện từ phát ra có tần cho nguyên tử ? số thay đổi liên tục → Hydro chỉ có quang phổ liên tục ( thực tế có cả quang phổ vạch) 8
7. 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 Niels Bohr 9
8. I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ  - Mẫu nguyên tử Bo : Mẫu hành tinh nguyên tử + hai tiên đề Tiên đề vật lý là gì ? Những giả thiết vật lý, chỉ chấp nhận, không chứng minh ! 10
9. 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. +HỆ QUẢ :Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng. 2 - Đối với nguyên tử hiđrô rn = n r0 -11 r0 = 5,3.10 m gọi là bán kính Bo , n = 1,2,3,4,5, n = 1→ Trạng thái dừng cơ bản, năng lượng nguyên tử thấp nhất → Nguyên tử bền vững nhất n = 2,3 → Trạng thái dừng kích thích, n càng lớn ( electron càng xa nhân), năng lượng nguyên tử càng cao→ Nguyên tử càng kém -8 bền vững( thời gian tồn tại ở các trạng này là 10 s ) 11
10. 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 12 Tên quỹ đạo K L M N O P
11. 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 : ĐỂ GIẢI THÍCH ĐƯỢC SỰ n m En TẠO = hfnm THÀNH= En - Em QUANG PHỔ hf VẠCH PHÁT XẠ VÀhfnm HẤP THỤ nm E CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ,m BO - Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng EĐƯAm thấp hơn RAmà hấpTIÊN thụ được ĐỀ 1 phôtôn VỀ cóBỨC năng lượng XẠ đúng bằng hiệu E - E thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao VÀn HẤPm THỤ NĂNG LƯỢNG hơn En. 13
12. p o n m l H HH H k Ly man Banme Pasen
13. III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO 1> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ 15
14. 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 16
15. 1> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng thấp thì nóVận phát dụng ra một tiên photon đề bức có năng xạ, lượng hoàn toàn xác định : hf = E – E giải thíchcao sựthấp hình thành Mỗi photonquang có tần phổ số vạchf tương của ứng hidrovới một ánh sáng đơn sắc (có tức bước là sóngmỗi vạchứng với quang một vạch màu xác định. phổ có một tần số hay bước sóng xác định) ?? 17
16. 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) 18
17. 2> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ Nếu một nguyên tử Hydro đang ở mức năng lượng thấp Ethấp mà nằm trong chùm sáng trắng có tất cả các photon từ lớn đến nhỏVận khác dụng nhau, tiênnó sẽ đềhấp thụ ngay một photon có năng lượnghấp đúng thụ bằng , giải hiệu thíchEcao - E thấp để nhảy lên mức năng lượngsự Ehìnhcao thành quang → có một sóngphổ ánh vạch sáng hấpđơn sắcthụ bị của hấp thụ , làm trên quang phổ liênhidro?? tục xuất hiện một vạch tối. 19
18. NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Mẫu nguyên tử Bo 2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử 3. Dựa vào mẫu nguyên tử Bo, giải thích được sự hình thành quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ của nguyên tử Hiđrô 20
19. CÂU HỎI CỦNG CỐ 1. Chọn câu sai trong tiên đề về các trạng thái dừng. A. Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. B. Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng. C. Trong các trạng thái dừng, electron chuyển động trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định. D. Trong trạng thái dừng, electron dừng lại không chuyển động. 21
20. CÂU HỎI CỦNG CỐ 2. Chọn câu đúng. A. Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng bất kì B. Khi hấp thụ photon, nguyên tử ở trạng thái cơ bản C. Ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ và không hấp thụ năng lượng D. Thời gian sống trung bình của nguyên tử trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất lâu (hàng giờ hay nhiều hơn) 22
21. CỦNG CỐ, VẬN DỤNG Câu 1: Chọn câu đúng? Trạng thái dừng là: a. Trạng thái electron không chuyển động quanh hạt nhân b. Trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử c. Trạng thái đứng yên của nguyên tử d. Trạng thái hạt nhân không dao động
22. Câu 3: Chọn câu sai trong tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng? a. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao En sang trạng thái dừng có năng lượng thấp Em thì nó phát ra phôton có năng lượng đúng bằng En – Em b. Khi nguyên tử đang ở trạng thái có năng lượng thấp Em hấp thu được một phôton có năng lượng đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển lên trạng thái năng lượng En c. Khi nguyên tử phát xạ hoặc hấp thụ năng lượng, nó phải thay đổi trạng thái dừng d. Tiên đề 2 của Bo giải thích được sự phát xạ quang phổ liên tục của nguyên tử
23. Câu 4: Xét 3 mức năng lượng EK, ELvà EM của nguyên tử hiđrô. Một phôtôn có năng lượng bằng EM – EK bay đến gặp nguyên tử này. Nguyên tử sẽ hấp thụ phôtôn và chuyển trạng thái như thế nào? a. Không hấp thụ EM b. Hấp thụ nhưng không EL chuyển trạng thái c. Hấp thụ rồi chuyển thẳng lên M EK d. Hấp thụ rồi chuyển từ K lên L rồi lên M