MẪU NGUYÊN TỬ BO

BÀI 33. MẪU NGUYÊN TỬ BO

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho

2. Các tiên đề của Bo

+ Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định gọi là trạng thái dừng. Trong trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng.

• Trạng thái cơ bản: là trạng thái dừng có mức năng lượng thấp nhất của nguyên tử, và bình thường nguyên tử ở trạng thái này.
• Trạng thái kích thích: khi nguyên tử nhận hấp thụ năng lượng thì nó sẽ chuyển lên các trạng thái dừng có mức năng lượng lớn hơn gọi là trạng thái kích thích, tuy nhiên sau một thời gian rất ngắn thì nguyên tử sẽ chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp và cuối cùng là trạng thái cơ bản.
• Trong trạng thái dừng của nguyên tử, các electrôn chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quĩ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quĩ đạo dừng. Đối với nguyên tử Hiđrô thì bán kính quỹ đạo thứ n thỏa mãn rn = n2r0, với r0 = 5,3.10–11 m gọi là bán kính Bo (chính là bán kính quỹ đạo K)

+ Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng của nguyên tử

• Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao Em sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp En (Em > En) thì nguyên tử phát ra một phôtôn có một năng lượng

ε = hf = Em – En, với f là tần số ánh sáng phát ra.

• Ngược lại, khi nguyên tử ở trạng thái dừng có dừng có mức năng lượng thấp En mà hấp thụ được một phôtôn có một năng lượng ε = hf = Em – En, với f là tần số ánh sáng, thì nó chuyển lên trạng thái dừng Em có mức năng lượng lượng cao hơn.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Dạng 1. Xác định bán kính các quỹ đạo dừng

Trong trạng thái dừng của nguyên tử, các electrôn chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quĩ đạo dừng.

+ Êlectron chuyển động tròn đều trên quỹ đạo dừng quanh hạt nhân, theo định luật II Niu-tơn ta có : \[{{F}_{ht}}=m{{a}_{ht}}\Leftrightarrow k\frac{{{e}^{2}}}{{{r}^{2}}}=m\frac{{{v}^{2}}}{r}\Leftrightarrow v=\sqrt{\frac{k{{e}^{2}}}{mr}}\]

+ Tốc độ góc, tần số, chu kì của êlectrôn trên quỹ đạo là: \[\omega =\frac{v}{r};\,f=\frac{\omega }{2\pi };\,T=\frac{1}{f}=\frac{2\pi }{\omega }\cdot \] 

Dạng 2: Tiên đề 2 - sự hấp thụ và phát xạ phôton trong nguyên tử

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao Em sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp En (Em > En) thì nguyên tử phát ra một phôtôn có một năng lượng:

Ecao – Ethấp = \(\varepsilon = hf = \frac{{hc}}{\lambda }\)

Trong đó: \({E_n} = \frac{{ - 13,6}}{{{n^2}}}\left( {eV} \right)\)

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 166 SGK Vật lí 12):

Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho.

Trả lời:

Rơ-dơ-pho cho rằng nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương có điện tích +Ze, trong đó tập trung hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử. Kích thước hạt nhân nhỏ hơn kích thước của các nguyên tử rất nhiều. Xung quanh hạt nhân có Z êlectron chuyển động theo các quỹ đạo tròn nào đó. Độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng tổng độ lớn của các điện tích âm của các êlectron. Nguyên tử ở trạng thái trung hòa về điện.

Câu C2 (trang 168 SGK Vật lí 12):

Nếu phôtôn có năng lượng lớn hơn hiệu En – Em thì nguyên tử có hấp thụ được không.

Trả lời:

Nếu phôtôn có năng lượng lớn hơn hiệu En – Em thì nguyên tử không hấp thụ được phôtôn.

Bài 1 (trang 169 SGK Vật Lí 12):

Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho ở điểm nào?

Lời giải:

Mẫu nguyên tử của Bo khác mẫu nguyên tử của Rơ-dơ-pho là các êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng.

Bài 2 (trang 169 SGK Vật Lí 12):

Trình bày tiên đề Bo về các trạng thái dừng.

Lời giải:

Tiên đề về trạng thái dừng:

+ Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định gọi là trạng thái dừng. Trong trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng.

+ Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.

Bài 3 (trang 169 SGK Vật Lí 12):

Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử?

Lời giải:

Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

+ Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (En) sang trạng thái dừng có nàng lượng thấp hơn (Em) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En – Em

+ Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En.

Bài 4 (trang 169 SGK Vật Lí 12):

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.

Lời giải: Chọn D.

Trạng thái dừng là nguyên tử không bức xạ, không hấp thụ nên đó là trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử.

Lời giải: Chọn D.

Theo tiên đề Bo, khi nguyên tử hấp thụ năng lượng bằng hiệu EM – EK thì nó sẽ chuyển từ K (có mức năng lượng EK) lên M (có mức năng lượng EM)

+ Khi nguyên tử chuyển M xuống L thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EM – EL .

+ Khi nguyên tử chuyển L xuống K thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EL – EK .

+ Khi nguyên tử chuyển M xuống K thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EM – EK .

Bài 7 (trang 169 SGK Vật Lí 12):

Ion crôm trong hồng ngọc phát ra ánh sáng đỏ có bước sóng 0,694 μm. Tính hiệu giữa hai mức năng lượng mà khi chuyển giữa hai mức độ, ion crom phát ra ánh sáng nói trên.

Lời giải:

Hiệu giữa hai mức năng lượng: \[{{\text{E}}_{\text{n}}}-{{\text{E}}_{\text{m}}}=\frac{\text{h}.\text{c}}{\lambda }=\frac{6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{0,{{694.10}^{-6}}}=2,{{86.10}^{-19}}~\text{J}\text{.}\]

Hy vọng những kiến thức mà bài giảng "Mẫu nguyên tử Bo" mang lại giúp các em vận dụng tốt để làm bài tập Vật lí lớp 12.