Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài: Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô

MẪU NGUYÊN TỬ BO VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ 
Bài 47 
1/ Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford: 
	 Naêm 1911, sau nhieàu coâng trình nghieân cöùu coâng phu , Rô-dô-pho (Rutherford) ñaõ ñeà xöôùng ra maãu haønh tinh nguyeân töû . 
Ernest Rutherford ( 1871 – 1937 ) 
	 Trong mẫu hành tinh nguyên tử , 
 hạt nhân mang điện tích dương rất nhỏ bé , tập trung phần lớn khối lượng của nguyên tử ở trung tâm ; 
 còn các điện tử mang điện tích âm quay chung quanh hạt nhân trên các quỹ đạo giống như các hành tinh quay chung quanh Mặt Trời . 
1/ Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford: 
a/ Nội dung: 
	 không thể giải thích được cấu trúc quỹ đạo của electron liên quan đến các quá trình hóa học 
	 đặc biệt là không giải thích được tại sao nguyên tử tồn tại cân bằng bền và electron không bị rơi vào trong hạt nhân . 
1/ Mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford: 
b/ Hạn chế : 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
Niels ( Henrik David) Bohr 
( 7 tháng 10 năm 1885 – 18 tháng 11 năm 1962 ) 
nhà vật lý học người Đan Mạch . 
	 Năm 1913, khi vận dụng thuyết lượng tử để giải thích sự tạo thành quang phổ của nguyên tố đơn giản nhất là hidro . 
	Bohr đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford hai giả thuyết , về sau được gọi là các tiên đề Bohr. 
	 Khi ở trạng thái dừng , nguyên tử không bức xạ . 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
	 Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định E n , gọi là các trạng thái dừng . 
	 Người ta đặt tên cho các quỹ đạo dừng (n) của electron như sau : 
	 Với nguyên tử Hidro , bán kính của quỹ đạo dừng thứ n: 
r n = n 2 r 0 
	 Trong các trạng thái dừng của nguyên tử , êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng . 
n 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
Tên 
K 
L 
M 
N 
O 
P 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
	 Bình thường , nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản . 
n = 1 
2 
3 
4 
K 
L 
M 
N 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
	 Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn , gọi là trạng thái kích thích . 
2 
3 
4 
K 
L 
M 
N 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
n = 1 
n = 1 
2 
3 
4 
K 
L 
M 
N 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
	 Thời gian sống trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn ( chỉ vào cỡ 10-8s). 	 Sau đó nguyên tử chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn , và cuối cùng về trạng thái cơ bản 
	 Thời gian sống trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn ( chỉ vào cỡ 10-8s). 	 Sau đó nguyên tử chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn , và cuối cùng về trạng thái cơ bản . 
2 
3 
4 
K 
L 
M 
N 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
a/ Tiên đề về trạng thái dừng : 
n = 1 
	 Khi nguyeân töû chuyeån töø traïng thaùi döøng coù naêng löôïng E n sang traïng thaùi döøng coù naêng löôïng E m nhoû hôn thì nguyeân töû phaùt ra moät photon coù naêng löôïng ñuùng baèng hieäu : E n - E m 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
	b/ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
E n – E m = hf 
h là hằng số Plăng 
n, m là những số nguyên 
	 Ngược lại , nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E n lớn hơn . 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
	b/ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
E n 
E m 
hf 
2. Mẫu nguyên tử Bo 
	b/ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
E n 
E m 
hf 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
	 Năm 1885, khi nhìn bằng lăng kính , Balmer đã nhìn thấy ánh sáng từ bốn bước sóng tương ứng với 4 vạch sáng : đỏ (656.3 nm), lam (486.1 nm), chàm (434.0 nm), tím(412.0 nm) của nguyên tử Hidro . Ông gọi 4 vạch đó lần lượt là H α H β H γ H δ 
Johann Jakob Balmer 
(May 1 1825 – March 12 1898) 
	H α 	 H β 	 H γ H δ 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
	21 năm sau , 1906 - 1914 Theodore Lyman đã phát hiện ra rằng quang phổ vạch hidro không phải chỉ có 4 vạch mà còn có một số vạch thuộc phần tử ngoại 
	 H δ H γ 	 H β 	 H α 	 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
	1908, nhà vật lý người Áo-Đức , Paschen đã quan sát thấy trong quang phổ vạch của nguyên tử hidro còn có một số vạch thuộc vùng hồng ngoại . 
Louis Karl Heinrich Friedrich Paschen 
(January 22, 1865 - February 25, 1947) 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
	 Mẫu nguyên tử Bo giải thích được cấu trúc quang phổ vạch của hidro cả về định tính lẫn định lượng .	 Khi nhận được năng lượng kích thích các nguyên tử hidro chuyển từ trạng thái cơ bản E 1 lên các trạng thái kích thích khác nhau , tức là electron chuyển từ quỹ đạo dừng K ( gần hạt nhân nhất ) ra các quỹ đạo dừng phía ngoài . Khi chuyển về trạng thái cơ bản , các nguyên tử hidro sẽ phát ra các phôtôn ( các bức xạ ) có tần số khác nhau . Vì vậy quang phổ nguyên tử hidro là quang phổ vạch . 
3/ Quang phổ vạch của nguyên tử hidro 
END