Array

+
Bài 53:
ứng dụng của thuyết lượng tử trong nguyên tử HyĐrô

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Hãy nêu thuyết lượng tử?

2. Khái niệm Phôtôn?


3. Khái niệm về lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng?
Mô hình cổ điển về nguyên tử Hyđrô
Êlectrôn có khối lượng m quay xung quanh hạt nhân có khối lượng M (m< Để giải quyết vấn đề này Bo đã đưa ra mẫu nguyên tử của mình ? Vậy mẫu nguyên tử Bo như thế nào ? Liệu có giải quyết được vấn đề của thuyết cổ điển hay không?
Bài 53.
ứng dụng của thuyết lượng tử trong nguyên tử HyĐrô

1.Mẫu nguyên tử Bo.

a.Tiên đề 1: Tiên đề về các trạng thái dừng
Nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.
Trả lời: Nguyên tử không phải lúc nào cũng bức xạ.
Vậy nguyên tử bức xạ khi nào?

Giả thuyết này hoàn toàn trái ngược
với thuyết cổ diển hãy chỉ ra điều đó ?

Phân tích:
Trạng thái dừng có mức năng lượng càng thấp nguyên tử càng bền vững, càng cao càng kém bền vững? Bao giờ nguyên tử cũng có xu hướng chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp hơn.
Quá trình đó phát ra một phôtôn, năng lượng cụ thể của phôtôn thế nào ta chuyển sang phần tiếp theo .

b.Tiên dề 2:
Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng:
Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có
mức năng lượng Em sang trạng thái dừng có năng
lượng En (với En < Em) thì nguyên tử phát ra một
phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Em- En:
? = hfmn= Em- En

Khi nguyên tử ở mức năng lượng thấp
mà hấp thụ được một phôtôn thì trạng thái
của nó sẽ thay đổi như thế nào ?

Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trang thái dừng có năng lượng En thấp mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hfmn đúng bằng hiệu (Em- En ) thì nó sẽ chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng Em lớn hơn.

En
Em
Vậy theo hai tiên đề của Bo, hỏi rằng êlectrôn có bị mất năng lượng và rơi vào hạt nhân hay không ?

Trả lời:
Êlectrôn không bị rơi vào hạt nhân.Vì ở trạng thái bình thường êlectrôn không phát xạ (mất năng lượng), và chỉ xảy ra phát xạ khi êlectrônchuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác. Do đó êlectrôn không thể mất hết năng lượng và rơi vào hạt nhân được.
c. Hệ quả:

Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectrôn chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quĩ đạo có bán kính hoàn toàn xác định, gọi là các quĩ đạo dừng.
Quĩ đạo chuyển động của êlectrôn ứng với mỗi mức năng lượng ở trạng thái dừng sẽ như thế nào ?
Đối với nguyên tử Hiđrô, bán kính quĩ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương các số nguyên liên tiếp:

Bán kính : r 4r 9r 16r 25r 36r
Tên quĩ đạo: K L M N O P
Quỹ đạo có bán kính lớn ứng với năng lượng lớn, bán kính nhỏ ứng với năng lượng nhỏ.
Mẫu nguyên tử Bo đã giải thích sự tạo thành các vạch quang phổ, các dãy quang phổ của nguyên tử Hiđrô như thế nào?




2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của Hiđrô.
ở trạng thái bình thường Hiđrô có năng lượng thấp nhất, êlectrôn chuyển động trên quĩ đạo K.
Khi nguyên tử nhận năng lượng kích thích, êlectrôn chuyển lên các quĩ đạo có mức năng lượng cao hơn: L, M, N, O, P....
Thời gian nguyên tử tồn tại ở trạng thái kích thích rất ngắn (10-8s) ? sau đó nó sẽ chuyển vào quĩ đạo bên trong và phát ra Phôtôn :
hfmn = Em- En


Mỗi Phôtôn có tần số f lại ứng với một đơn sắc có bước sóng ?.
Mỗi sóng ánh sáng đơn sắc lại cho một vạch quang phổ có một màu nhất định ? đó chính là quang phổ vạch.



Dãy thứ 2 là dãy Banme (dãy này một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy) được tạo thành khi êlectrôn chuyển từ bên ngoài về L:
Vạch H ? ứng với M?L.
Vạch H? ứng với N?L.
Vạch H? ứng với O?L.
Vạch H? ứng với P?L.
Giải thích sự tạo thành dãy quang phổ :
Các vạch trong dãy Lyman nằm trong vùng tử ngoại, được tạo thành khi êlectrôn chuyển từ quĩ đạo ngoài về K:
L?K, M?K, N?K, O?K, P? K...

Trong vùng hồng ngoại có dãy gọi là dãy Pasen, các vạch trong dãy này được tạo thành khi các êlêctrôn chuyển từ quĩ đạo bên ngoài về quỹ đạo M.
Trong nguyên tử Hiđrô, giá trị các mức năng lượng ứng với qũi đạo K, L, M, N, O lần lượt là:
-13,6eV; -3,4eV;-1,51eV;-0,85eV;-0,45eV.

Hãy chỉ rõ câu nào đúng câu nào sai:

1. Nguyên tử có một mức năng lựơng bằng
-0,9 eV
2. Phổ phát xạ là phổ liên tục.
3. Nguyên tử Hiđrô ở trạng thái bình thường ứng với qũi đạo K có thể hấp thụ được một Phôtôn có năng lượng 9,6.10-19 J.
Đáp án:

1. Sai, vì mức -0,9 eV không thuộc các mức năng lượng đã cho
2. Không đúng, vì phổ phát xạ của nguyên tử
Hiđrô là quang phổ vạch .
3. Không đúng, vì khi hấp thụ một Phôtôn có mức năng lượng 9,6.10-19 J nó không thể chuyển lên một mức năng lượng nào có trong mức đã cho cả.