Bài giảng Vật lý 12 - Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo

Bánh hạt nhân 
1 
Joseph John Thomson (1856-1940) 
Ernest Rutherford 
(1871-1937) 
Niels Henrik David Bohr 
(1885-1962) 
MẪU NGUYÊN TỬ BO 
- Mặt trời là trung tâm của hệ (thiên thể duy nhất nóng sáng). 
- Có các hành tinh quay xung quanh mặt trời 
RUTHERFORD 
MẪU HÀNH TINH NGUYÊN TỬ CHO NGUYÊN TỬ HYĐRÔ 
 Hạt Nhân (+) 
 Electron(-) 
Quỹ đạo của electron 
THEO ÔNG 
* Lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân và electron là lực hướng tâm giữ cho electron chuyển động trên quỹ đạo tròn 
* Năng lượng của nguyên tử gồm động năng electron và thế năng tương tác của eletron với hạt nhân 
I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ 
 - Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford: Các electron (-) chuyển động xung quanh hạt nhân (+). 
 - Hạn chế : Không giải thích tính bền vững của nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô 
+ Nhược điểm 1 : Theo thuyết sóng, electron chuyển động có gia tốc xung quanh hạt nhân nên phát sinh sóng điện từ sóng mang theo năng lượng năng lượng nguyên tử giảm thế năng giảm bán kính giảm electron rơi vô nhân nguyên tử bị phá vở 
Boom 
+Nhược điểm 2: bán kính quỹ đạo của electron giảm liên tục năng lượng nguyên tử giảm liên tục sóng điện từ phát ra có tần số thay đổi liên tục Hydro chỉ có quang phổ liên tục ( thực tế có cả quang phổ vạch ) 
Theo thuyết sóng điện từ hạt điện tích chuyển động thì có khả năng bức xạ sóng điện từ. 
Vậy sóng này mang năng lượng đi hết, bán kính quỹ đạo của e - giảm dần, thì dẫn đến tình trạng gì cho nguyên tử ? 
Niels Bohr 
Để khắc phục những khó khăn của mẫu nguyên tử Rutherford , 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 
I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ 
 - Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford : Các electron mang (-)chuyển động xung quanh hạt nhân (+) 
 - Hạn chế : Không giải thích tính bền vững của nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô 
- Đối với nguyên tử hiđrô 
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. 
r n = n 2 r 0 
r 0 = 5,3.10 -11 m gọi là bán kính quỹ đạo Bo , n = 1,2,3,4,5,..... 
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, e chỉ chuyển động quang hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng 
n 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
BKquỹ đạo 
r n = n 2 r 0 
r 0 
4r 0 
9r 0 
16r 0 
25r 0 
36r 0 
Mức năng lượng 
E 1 
E 2 
E 3 
E 4 
E 5 
E 6 
Tên quỹ đạo 
K 
L 
M 
N 
O 
P 
n = 1 (K) E 1 
n = 2(L) E 2 
n = 3 (M) E 3 
n = 4 (N) E 4 
n = 5 (O) E 5 
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 (E n ) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E m ) thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m : 
 = hf nm = E n - E m 
- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn E n . 
E n 
E m 
hf nm 
hf nm 
 ĐỂ GIẢI THÍCH ĐƯỢC SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ VÀ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ, BO ĐƯA RA TIÊN ĐỀ VỀ BỨC XẠ VÀ HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG 
III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO 
Quang phổ nguyên tử Hydro gồm ba dãy : 
Dãy Laiman : nằm ở vùng tử ngoại. 
Dãy Banme: một phần nằm ở vùng tử ngoại, một phần nằm ở vùng ánh sáng nhìn thấy gồm 4 vạch đỏ , lam , chàm , tím. 
Dãy Pasen : vùng hồng ngoại 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 
1. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ 
L 
 M 
O 
 P 
 N 
 = E n - E m 
 K 
E cao 
E thấp 
 QUAN SÁT MÔ HÌNH VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VẠCH QUANG PHỔ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ KHI NGUYÊN TỬ PHÁT XẠ NĂNG LƯỢNG 
Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng thấp thì nó phát ra một photon có năng lượng hoàn toàn xác định : hf = E cao – E thấp 
Mỗi photon có tần số f tương ứng với một ánh sáng đơn sắc có bước sóng  ứng với một vạch màu xác định. 
1. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ 
Vận dụng tiên đề bức xạ, giải thích sự hình thành quang phổ vạch của hidro ( tức là mỗi vạch quang phổ có một tần số hay bước sóng xác định) ?? 
2> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ 
Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, quang phổ vạch hấp thụ của Hirô có 4 vạch đen trên các nền đỏ, lam ,chàm, tím của quang phổ liên tục 
M 
O 
P 
N 
K 
L 
	ÁNH SÁNG TRẮNG 
 QUAN SÁT MÔ HÌNH VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ KHI NGUYÊN TỬ HIDRÔ HẤP THỤ PHÔTÔN TRONG CHÙM ÁNH SÁNG TRẮNG ( HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG) 
E thấp 
E Cao 
Nếu một nguyên tử Hydro đang ở mức năng lượng thấp E thấp mà nằm trong chùm sáng trắng có tất cả các photon từ lớn đến nhỏ khác nhau, nó sẽ hấp thụ ngay một photon có năng lượng đúng bằng hiệu E cao - E thấp để nhảy lên mức nang lượng E cao 
 có một sóng ánh sáng bị hấp thụ , làm trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. 
2. SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ 
Vận dụng tiên đề hấp thụ , giải thích sự hình thành quang phổ vạch hấp thụ của hidro?? 
N 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
Trạng thái 
cơ bản 
kích thích 1 
kích thích 2 
kích thích 3 
kích thích 4 
kích thích 5 
Tên quĩ đạo 
K 
L 
M 
N 
O 
P 
Bán kính quĩ đạo 
Các mức năng lượng 
Vận tốc electron 
Câu 1. Cho 1eV = 1,6.10 -19 J; h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s. Khi electron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng có năng lượng E n = -0,85eV sang quỹ đạo dừng có năng lượng E m = -13,60eV thì nguyên tử phát ra một phôtôn có bước sóng: 
	A. 0,0974 μ m.	 
	B. 0,4340 μ m. 
	C. 0,4860 μ m.	 
	D. 0,6563 μ m.