Giáo án Vật lý 12 nâng cao - Bài 47: Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô

Bài47: MẪU NGUYÊN TỬ BO VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ
I.MỤC TIÊU:
1. Kiến thức:
	-Phát biểu được các tiên đề của Bo
	-Mô tả được các dãy quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô và nêu được cơ chế tạo thành các dãy quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ của nguyên tử này
	-Giải được các bài tập về tính bước sóng các vạch quang phổ của nguyên tử hiđrô
2. Kỹ năng:
	-Học sinh vận dụng lí thuyết để giải thích sự hình thành quang vạch của nguyên tử hiđrô
II.CHUẨN BỊ:
1.Giáo viên:
	-Hình vẽ 47.4
2.Học sinh:
	-Oân lại thuyết lượng tử ánh sáng và kiến thức về cấu tạo nguyên tử trong môn Hoá 
III.HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
1. Ổn định :
2. Bài cũ : 
3. ĐVĐ: Nguyên tử Hiđrô có quang phổ như thế nào? Chúng ta nghiên cứu và giải thích tính chất đó của nó. 
4. Bài mới : 
* Họat động 1: Mẫu nguyên tử Bo
Họat động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
-Năm 1911 Rơ-đơ-pho đưa ra mẫu hành tinh nguyên tử vào việc giải thích quang phổ vạch rất khó. Khắc phục khó khăn đó năm 1913 bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-đơ-pho đưa ra hai tiên đề:
-Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích. Sau đó chuyển về trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản 
-Ở các trạng thái dừng có mức năng lượng càng cao thì càng kém bền vững và ngược lại
-Khi nguyên tử ở trạng thái dừng có mức năng lượng càng cao thì nguyên tử có xu hướng như thế nào?
En
hf
hf
Em
HS lắng nghe
-HS lắng nghe
-HS lắng nghe
-Chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng tấp hơn
Công nhận mẫu hành tinh nguyên tử của Rơdơpho (Rutherford) nhưng bổ sung thêm 2 tiên đề :
a.Tiên đề về trạng thái dừng:
Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là các trạng thái dừng . Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ .
* Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định, gọi là các quỹ đạo dừng. Bo đã tìm được công thức tính bán kính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hiđrô.
-Bán kính quỹ đạo dừng : rn = n2r0
n: số nguyên, r0 = 5,3.10-11m: Bán kính Bo.
Tên của các quỹ đạo dừng với n khác nhau như sau:
n 1 2 3 4 5 6
Tên K L M N O P 
b.Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử.
- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em (En>Em ) thì nguyên tử phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em:
 e = hf = En – Em
- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em thấp mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng En lớn hơn .
* Hoạt động 2: Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
Thực nghiệm quang phổ của nguyên tử hiđrô. Kết quả các vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô sắp xếp thành các dãy khác nhau:
 -Lyman
 -Balmer gồm các vạch nằm trong miền tử ngoại và các vạch nằm trong miền ánh sáng nhìn thấy(vạch đỏ, vạch lam, vạch chàm, vạch tím)
 -Paschen 
-Ở trạng thái cơ bản nguyên tử có năng lượng thấp vậy electron chuyển động trên quỹ đạo nào?
-Khi nhận năng lượng kích thích, nguyên tử sẽ nhãy ra các quỹ đạo bên ngoài. Khi chuyển về trạng thái cơ bản thì hiện tượng gì xảy ra? 
Dãy Balmer
Dãy Lyman
P
Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hiđrô khi tạo thành các dãy quang phổ
Sơ đồ chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác khi tạo thành các dãy quang phổ của hiđrô
K
L
M
N
O
n=2
n =1
Balmer
Lyman
α
β
γ
δ
K
L
M
N
o
p
-HS lắng nghe
-Chuyển động trên quỹ đạo có tên gọi K
-Nguyên tử phát ra các phôtôn có tần số khác nhau, ứng với các đơn sắc khác nhau.
Dãy Paschen
n=6
n=5
n=4
n=3
Paschen
E∞
E3
E2
E1
a. Các dãy quang phổ của nguyên tử Hydrô 
 Dãy Laiman (Lyman) : nằm trong vùng tử ngoại .
 Dãy Banme ( Balmer ) : 1 phần nằm trong vùng tử ngoại, 1 phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch : 
 đỏ (Ha), lam (Hb) , chàm (Hg) , Tím ( H d ) .
 Dãy Pasen ( Paschen ) : nằm trong vùng hồng ngoại .
b. Giải thích sự tạo thành các vạch Quang phổ:
 Ở trạng thái bình thường, nguyên tử hydrô có năng lượng thấp nhất electron chuyển động trên quỹ đạo K. 
 Khi nguyên tử nhận năng lượng kích thích, electron chuyển lên các quỹ đạo có mức năng lượng cao hơn : L, M, N, O, P .
 Nguyên tử ở trạng thái kích thích trong thời gian rất ngắn, sau đó chuyển về quỹ đạo bên trong và phát ra phôtôn :
 e = hf = Ecao - E thấp
 M ỗi phôtôn có tần số f lại ứng với 1 sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng : 
 l = .
 Mỗi sóng ánh sáng đơn sắc lại cho 1 vạch quang phổ có màu nhất định vì vậy ta có quang phổ vạch .
c. Giải thích sự tạo thành các dãy 
 Các vạch trong dãy Laiman được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài : L, M , N , O , P về quỹ đạo K.
 Các vạch trong dãy Banme được tạo thành khi electron chuyển từ các quĩ đạo bên ngoài về quỹ đạo L : M® L cho H a ; N ® L cho H b ; O ® L cho Hg ; P®L cho Hd
 Các vạch trong dãy Pasen được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M.
* Họat động 3: Củng cố. 
1. Trình bày hai tiên đề về cấu tạo nguyên tử của Bo và hệ quả của hai tiên đề đó .
2. Dùng mẫu nguyên tử Bo để giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của nguyển tử hydrrô