A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM I. Mô hình hành tinh nguyên tử Năm 1911, Rơ-dơ-pho mạnh dạn đề sướng mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elip giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử. Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch các nguyên tử. Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo. II. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử 1.Tiên đề về các trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại ở trong các trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. Trong các trạng thái dừng thì các êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. 2. Tiên đề về sựu hấp thụ hay bức xạ của nguyên tử: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em: ε = hfnm = En - Em Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một photon có năng lượng đúng bằng hiệu En-Em thg nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En. III. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidro Vận dụng hai tiên đề Bo để giải thích về quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ (sự đảo vạch quang phổ) 1. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch phát xạ: Khi nhận được năng lượng kích thích, các nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái cơ bản E1 lên các trạng thái kích thích khác nhau, tùy theo nguyên tử hấp thụ được một photon có năng lượng hf đúng bằng hiệu En - Em nào, tức là electron chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất, bền vững nhất) ra các quỹ đạo dừng ở phía ngoài (chuyển lên trạng thái kích thích). Thời gian ở trạng thái kích thích rất ngắn chỉ cỡ 10-8 s, sau đó electron chuyển về trạng thái cơ bản. Khi chuyển về trạng thái cơ bản, các nguyên tử Hydro sẽ phát ra các photon ( các bức xạ ) có tần số khác nhau. Vì vậy quang phổ của nguyên tử Hydro lúc này là quang phổ phát xạ. 2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch hấp thụ: Nếu một nguyên tử hidro đang ở một mức năng lượng E thấp nào đó mà nằm trong một chùm sáng trắng, trong đó có tấc cả các photon có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một photon có năng lượng phù hợp ε = Ecao - Ethap để chuyển lên mức năng lượng E cao. Như vậy một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Điều này tạo ra quang phổ vạch hấp thụ. B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1 trang 169 sgk vật lí 12. Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-đơ-pho ở điểm nào? Hướng dẫn. Mẫu nguyên tử Bo vẫn dùng mô hình hành tinh nguyên tử của Rơ-đơ-pho, nhưng trong mẫu nguyên tử này những quy luật đặc biệt được ông nêu dưới dnagj hai tiên đề. Câu 2 trang 169 SGK Vật lí 12. - Nguyên tử chỉ tồn tại trong một 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. - Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. Câu 3 trang 169 SGK Vật lí 12. - 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 một photon có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em : ∈ = hfnm = En - Em - Ngược lại, nếu năng lượng đang ở trong trạng thái có năng lượng (Em) mà hấp thụ được một photon 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 êlectron 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. Hướng dẫn. Đáp án: D. Bài 5 trang 169 sgk vật lí 12. Xét ba mức năng lượng EK, EL và EM của nguyên tử hiđrô (H.33.2). 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. B. Hấp thụ nhưng không chuyển trạng thái. C. Hấp thụ rồi chuyển dần từ K lên L rồi lên M. D. Hấp thụ rồi chuyển thẳng từ K lên M. Hướng dẫn. Đáp án: D. Bài 6 trang 169 sgk vật lí 12. Có một đám nguyên tử của một nguyên tố mà mỗi nguyên tử có ba mức năng lượng EK, EL và EMcủa nguyên tử hiđrô (H.33.2). Chiếu vào đám nguyên tử này một chùm sáng đơn sắc mà mỗi phô tôn trỏng chùm có năng lượng là ε = EM - EK. Sau đó nghiên cứu quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử trên. Ta sẽ thu được bao nhiêu vạch quang phổ? A. Một vạch. B. Hai vạch. C. Ba vạch. D. Bốn vạch. Hướng dẫn. C. Nguyên tử hấp thụ phô tôn có năng lượng EM - EK, nguyên tử sẽ chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng EK lên trạng thái có năng lượng EM. Từ trạng thái này có thể chuyển về trạng thái có năng lượng EL, EK. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái L, nguyên tử tiếp tục chuyển về trạng thái K. Như vậy, ta sẽ thu được ba vạch ứng với ba phô tôn có năng lượng là hfML; hfMK; hfLK. Bài 7 trang 169 sgk vật lí 12. Ion crôm trong hồng ngọc phát ra ánh sáng đỏ bước sóng 0,694 μm. Tính hiệu giữa hai mức năng lượng mà khi chuyển hai mức đó, ion crôm phát ra ánh sáng nói trên. Hướng dẫn. Hiệu năng lượng: E1 – E2 = \(\frac{hc}{\lambda }\) = 28,64.10-20 J = 1,79 eV.
