Đột Phá 8+ môn Vật Lý - Kỳ thi THPT Quốc gia - Chủ đề 6 Lượng tử ánh sáng

Trang 3

Đột Phá 8+ Môn Vật Lý

CHỦ ĐỀ 6: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

CHUYÊN ĐỀ 2: MẪU NGUYÊN TỬ BO

PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Tiên đề và trạng thái dừng

Tiên đề: Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái cỏ năng lượng xác định En gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.

Ở các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ, trạng thái ứng với năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản.

Khi hấp thụ năng lượng nguyên tử chuyển lên các trạng thái có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích.

Bán kính quỹ đạo dừng của êlectron trong nguyên tử hiđrô tính bởi:

Trong đó: gọi là bán kính Bo

(Bán kính quỹ đạo của electron ở trạng thái cơ bản).

Người ta đặt tên cho các quỹ đạo dừng ứng với giá trị của n

n 1 2 3 4 5 6…

Tên K L M N O P…

Ví dụ: Khi êlectron trong nguyên tử ở quỹ đạo N thì bán kính quỹ đạo của nó bằng bao nhiêu?

Quỹ đạo N ứng với n = 4 suy ra bán kính quỹ đạo:

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 Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một photon có năng lượng đúng bằng hiệu En – Em.

Tiên đề: Nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một photon có năng lượng hf đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển sang trạng thái có năng lượng En lớn hơn.

2 0 0 r n r 

11 0 5,3.10 r m  

2 2 11 10 0 4 .5,3.10 8,48.10 . Nr n r m     

n m hf E E   

DeThi.edu.vn

Trang 4

3. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô

Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô nằm trong 3 dãy tách rời nhau.

Chú ý: Trong sơ đồ dịch chuyển, mũi tên dịch chuyển càng dài bước sóng càng ngắn. Càng lên cao các mức năng lượng càng gần nhau.

Năng lượng trong nguyên tử hiđro ở mức n tính bởi:

PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính toán về trạng thái dừng

1. Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính bán kính quỹ đạo để xác định quỹ đạo hoặc từ bán kính quỹ đạo xác định n để ra tên quỹ đạo.

Ví dụ: Trong nguyên tử hiđrô, khi ở quỹ đạo dừng M thì êlectron chuyển động trên quỹ đạo có bán kính bằng bao nhiêu?

Quỹ đạo M ứng với n = 3 có bán kính:

Vận tốc electron trên quỹ đạo M:

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Trong nguyên tử hiđrô, êlectron đang chuyển động trên quỹ đạo dừng có bán kính bằng

2 13,6 . n E eV n 

2 2 11 10 0 3 .5,3.10 4,77.10 . r n r m     

9 19

31 10

5

9.10 1,6.10 9,1.10 .4,77.10

7,3.10 / .

k v e mr

m s



   



DeThi.edu.vn

Trang 5

. Electron đang chuyển động trên quỹ đạo

A. K. B. L. C. M. D. N.

Hướng dẫn

Để xác định được tên quỹ đạo, ta phải xác định được giá trị của n.

Trong nguyên tử hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng tính bởi:

Suy ra: . Mà n = 4 ứng với quỹ đạo N.

 Chọn D.

Ví dụ 2: Trong nguyên tử hiđrô, êlectron đang chuyển động ở quỹ đạo L thì chuyển sang quỹ đạo khác có bán kính tăng 9 lần. Tên quỹ đạo này là

A. M. B. O. C. P. D. Q.

Hướng dẫn

Bán kính quỹ đạo dừng trong nguyên tử tính bởi:

Khi ở trên quỹ đạo L ứng với n = 2 bán kính quỹ đạo:

Khi chuyển sang quỹ đạo khác bán kính quỹ đạo:

Vì bán kính quỹ đao tăng lên 9 lần nên ta có:

Giá trị n = 6 ứng với quỹ đạo P.

 Chọn C.

Ví dụ 3: Vận tốc của êlectron trên quỹ đạo L có giá trị bằng

A. B. C. D.

Hướng dẫn

Quỹ đạo dừng L ứng với n = 2. Bán kính quỹ đạo:

Vận tốc của êlectron trên quỹ đạo L:

 Chọn C.

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: là bán kính quỹ đạo dừng ứng với trạng thái cơ bản. Bán kính ứng với quỹ đạo L là

A. B. C. D.

Câu 2: Khi chuyển từ quỹ đạo dừng N về quỹ đạo L, bán kính quỹ đạo sẽ

A. giảm đi 2 lần. B. tăng lên 2 lần. C. giảm đi 4 lần. D. tăng lên 4 lần.

Câu 3: Một nguyên tử đang ở trạng thái quỹ đạo L, sau khi hấp thụ một phôtôn thì bán kính quỹ đạo tăng 9 lần. Hỏi quỹ đạo lúc sau của nguyên tử?

10 8,48.10 m 

2

0. r n r 

10

11 0

8,48.10 4 5,3.10 r n r



   

2

0. r n r 

2 1 1 0. r n r 

2 2 2 0. r n r 

2 2 2 2 2

2 2 2 1 1

9 6. 2 r n n n r n     

5 7,5.10 / . m s 5 8,2.10 / . m s 6 1,1.10 / . m s 6 1,5.10 / . m s

2 2 11 …