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

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài học thứ 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 3
3. 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.
4. 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 6
5. 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. 7
6. II. CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1. Tiên đề về các trạng thái dừng - Đối với nguyên tử hiđrô 2 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 bền vững( thời gian tồn tại ở các trạng này là 10-8 s ) 8
7. 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 9 Tên quỹ đạo K L M N O P
8. -11 Ví dụ 1:Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Bán kính quỹ đạo dừng N là A. 47,7.10-11m. B. 21,2.10-11m. C. 84,8.10-11m. D. 132,5.10-11m.
9. -11 Ví dụ 2:Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Tính bán kính quỹ đạo dừng O.
10. -11 Ví dụ 3:Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Tính bán kính quỹ đạo dừng L.
11. -11 Ví dụ 4:Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Tính bán kính quỹ đạo dừng K.
12. -11 Ví dụ 5:Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Tính bán kính quỹ đạo dừng P.
13. 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. 15
14. p o n m l H HH H k Ly man Banme Pasen
15. Ví dụ 1: Nguyên tử hiđtô ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng -13,6 eV. Để chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng -3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ một phôtôn có năng lượng A. 10,2 eV. B. -10,2 eV. C. 17 eV. D. 4 eV.
16. Ví dụ 2: Nguyên tử hiđtô ở trạng thái kích thích có mức năng lượng bằng -0,544eV. Để chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng -3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải bức xạ một phôtôn có năng lượng là bao nhiêu?
17. Ví dụ 3:Năng lượng trạng thái của quỹ dừng trong nguyên tử hidro là EL = -3,4eV và EO = -0,54eV. Hãy tính bước sóng của nguyên tử hidro nhảy từ trạng thái O về trạng thái L là : A. 0,434 m B. B. 2,470 m C. C. 0,834 m D. D. 5,434 m
18. Ví dụ 4: Cho: 1eV = 1,6.10-19J ; h = 6,625.10-34Js ; c = 3.108m/s Khi êlectrôn (êlectron) trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = - 0,85eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng E = - 13,60eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng: A. 0,0974 µm. B. 0,4340 µm. C. 0,4860 µm. D. 0,6563 µm.
19. Ví dụ 5: Cho: 1eV = 1,6.10-19J ; h = 6,625.10-34Js ; c = 3.108m/s Khi êlectrôn (êlectron) trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = - 1,514eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng E = - 3,407eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng bao nhiêu?
20. CÔNG THỨC TÍNH NHANH SỐ VẠCH Số vạch= n ( n-1)/2 Trong đó : n là trạng thái dừng.
21. Ví dụ 6: Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng M. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch? A. 3. B. 1. C. 6. D. 4.
22. Ví dụ 7: Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng P. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch?
23. Ví dụ 8: Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng L. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch?
24. III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO 1> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ 26
25. 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 27
26. 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) ?? 28
27. 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) 29
28. 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. 30
29. 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 31
30. 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. 32
31. 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) 33
32. 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
33. 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
34. Bài tập 1: -11 Trong nguyên tử hiđrô , bán kính Bo là r0 = 5,3.10 m. Tính bán kính quỹ đạo dừng M.
35. Bài tập 2: Cho: 1eV = 1,6.10-19J ; h = 6,625.10-34Js ; c = 3.108m/s Khi êlectrôn (êlectron) trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = - 0,34eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng E = - 1,514eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng bao nhiêu?
36. Bài tập 3: Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng N. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch? A. 3. B. 1. C. 6. D. 4.