Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 1 -
I. MU NGUYÊN T BORH
1) Mu hành tinh nguyn t Rotherpho
tâm nguyên t có 1 ht nhân mang đin tích dng.
Xung quanh ht nhân có các êlectron chuyn đng trên nhng qu đo tròn hoc elip.
Khi lng ca nguyên t hu nh tp trung ht nhân.
Q
hn
= q
e
nguyên t trung hoà đin.
không gii thích đc tính bn vng ca các nguyên t và s to thành quang ph vch ca các nguyên t.
2) Các tiên đ ca Borh
Mu nguyên t Borh bao gm mô hình hành tinh nguyên t và hai tiên đ ca Borh.
a) Tiên đ v trng thái dng
Nguyên t ch tn ti trong nhng trng thái có nng lng xác đnh gi là trng thái dng. Trong trng thái dng
nguyên t không bc x nng lng.
+ Trng thái c bn: là trng thái dng có mc nng lng thp nht ca nguyên t, và bình thng nguyn t trng
thái này.
+ Trng thái kích thích: khi nguyên t nhn hp th nng lng thì nó s chuyn lên các trng thái dng có mc nng
lng ln hn gi là trng thái kích thích, tuy nhiên sau mt thi gian rt ngn thì nguyn t s chuyn v các trng
thái dng có nng lng thp và cui cùng là trng thái c bn.
+ Trong trng thái dng ca nguyên t, các electrôn ch chuyn đng quanh ht nhân theo nhng qu đo co bán kính
hoàn toàn xác đnh gi là qu đo dng. i vi nguyên t Hiđrô thì bán kính qu đo th n tha mãn r
n
= n
2
r
0
vi r
0
= 5,3.10
–11
m gi là bán kính Borh.
b) Tiên đ v s hp th và bc x nng ệng ca nguyên t
Khi nguyên t chuyn t trng thái dng có mc nng lng cao E
m
sang trng thái dng có mc nng lng thp
E
n
(E
m
> E
n
) thì nguyên t phát ra mt phôtôn có mt nng lng = hf = E
m
– E
n
, vi f là tn s ánh sáng phát ra.
Ngc li, khi nguyên t trng thái dng có dng có mc nng lng thp E
n
mà hp th đc mt phôtôn có mt
nng lng = hf = E
m
– E
n
, vi f là tn s ánh sáng, thì nó chuyn lên trng thái dng E
m
có mc nng lng lng
cao hn.
II. S TO THÀNH QUANG PH VCH CA NGUYN T HIDRO
trng thái bình thng, nguyên t Hiđro có mc nng lng thp nht, các e chuyn đng trên qu đo K. Khi
nguyên t nhn nng lng kích thích thì nguyên t chuyn lên các trng thái có nng lng ln hn, tng ng vi
các e chuyn đng lên các qu đo có bán kính ln hn nh L, M, N, O, P…Sau khong thi gian rt ngn các e
chuyn đng v qu đo trong và phát ra phôtôn có nng lng hf = E
cao
– E
thp
.
Mi phô tôn tn s f ng vi mt ánh sáng đn sc có bc sóng = c/f. Mi ánh sáng đn sc cho mt vch quang
ph ng vi mt vch màu xác đnh. Vì vy quang ph ca Hiđrô là quang ph vch.
MU NGUYÊN T BORH – PHN 1
(TÀI LIU BÀI GING)
GIÁO VIểNμ NG VIT HÙNG
ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Mu nguyên t Borh – phn 1
“ thuc khóa hc LTH KIT-
1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn. có th nm vng kin thc phn “Mu nguyên t Borh –
phn 1”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này.
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 2 -
Hình 1. S đ mc nng lng ca nguyên t Hidrô
Khi các e chuyn t các qu đo bên ngoài v qu đo K thì nó phát ra các bc x to thành các vch trong dãy
Lyman. Các bc sóng thuc dãy Lyman có bc sóng tha mãn
n1
L1
hc
EE
, (vi n 2).
T đó ta có:
2 1 3 1 4 1 5 1 6 1
21 31 41 51 61
hc hc hc hc hc
E E ; E E ; E E ; E E ; E E
Khi các e chuyn t các qu đo bên ngoài v qu đo L thì nó phát ra các bc x to thành các vch trong dãy
Banme. Các bc sóng thuc dãy Banme có bc sóng tha mãn
n2
B2
hc
EE
, (vi n 3). Trong dãy Banme có
bn bc x trong vùng ánh sáng nhìn thy là: đ (vch H
), lam (vch H
), chàm vch H
), tím (vch H
) có các bc
sóng tha mãn
3 2 4 2 5 2 6 2
32 42 52 62
hc hc hc hc hc hc hc hc
E E ; E E ; E E ; E E
Khi các e chuyn t các qu đo bên ngoài v qu đo M thì nó phát ra các bc x to thành các vch trong dãy
Pasen. Các bc sóng thuc dãy Pasen có bc sóng tha mãn
n3
P2
hc
EE
, (vi n 4).
T đó ta đc
4 3 5 3 6 3
43 53 63
hc hc hc
E E ; E E ; E E
Chú ý:
Các bc x thuc dãy Lyman có bc sóng nm hoàn toàn trong vùng ánh sáng t ngoi ca thang sóng đin t
( < 0,38 m)
Các bc x thuc dãy Banme có 4 bc sóng nm trong vùng ánh sáng nhìn thy, còn li các bc sóng nm
trong vùng ánh sáng t ngoi.
- Các bc x thuc dãy Pasen có bc sóng nm hoàn toàn trong vùng ánh sáng hng ngoi ca thang sóng đin t
( > 0,76 m)
Bc sóng dài nht trong các dãy Lyman, Banme, Pasen ln lt là
21
,
32
,
43
Mi liên h gia các bc sóng và tn s ca các vch quang ph
13 12 23
1 1 1
,
vi
ab ba
11
,
(nh phép
cng véct).
Trng thái electron chuyn đng trên qu đo K đc gi là trng thái c bn, các trng thái L, M đc gi là
trng thái kích thích th nht, th hai
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 3 -
Khi electron chuyn t qu đo th n v qu đo K thì s bc x (hay s photon) ti đa mà nó phát ra đc cho bi
n n 1
N.
2
Ví d t qu đo L có n = 3 thì phát ra ti đa 6 photon, qu đo N có n = 5 thì phát ra ti đa 10
photon
Mc nng lng ca nguyên t các trng thái đc cho bi
n
2
13,6
E (eV ),
n
t đó ta có th tính ra đc mc
nng lng ng vi các trng thái dng.
Ví d trng thái L có n = 2 thì có mc nng lng là
L2
13,6
E E 3,4 (eV ).
4
Nng lng ion hóa ca nguyên t Hidro là nng lng cn thit cung cp đ nguyên t chuyn trng thái dng t
trng thái c bn lên trng thái dng xa vô cùng, và có giá tr bng 13,6 eV.
III. MT S VÍ D IN HÌNH
Ví d 1. Bc sóng ca vch th nht trong dãy Lyman ca quang ph hiđrô là
L1
= 0,122 m, ca vch đ
trong dãy Banme là
= 0,656 m. Hãy tính bc sóng ca vch th hai trong dãy Lyman.
Hng dn gii:
Vch đu tiên trong dãy Lyman có bc sóng chính là
21
, theo gii thit ta có
21
= 0,122 m.
Vch đ trong dãy Bamne có bc sóng chính là
32
, theo gii thit ta có
=
32
= 0,656 m.
Mt khác
21
21
2 1 3 2 3 1
21 32 31 21 32 31
32
32
hc
EE
hc hc hc hc hc hc
E E E E E E
hc
EE
T đó ta tìm đc
21 32
31
21 32 31 21 32
.
1 1 1 0,122.0,656
0,103(m).
0,122 0,656
Vy bc x th hai trong dãy Lyman có bc sóng là
31
= 0,103 m
Nhn xét:
T công thc tính nhanh nh tng hp véc t (3.1 = 3.2 + 2.1) ta đc ngay kt qu:
21 32
31
31 32 21 21 32
.
1 1 1 0,122.0,656
0,103( m ).
0,122 0,656
Ví d 2. Bit bc sóng ca bn vch trong dãy Banme là
= 0,6563 (m),
= 0,4861 (m),
= 0,4340 (m),
= 0,4120 (m). Hãy tính bc sóng ca ba vch trong dãy Pasen vùng hng ngoi.
Hng dn gii:
T gi thit ta đc
32
= 0,6563 (m);
42
= 0,4861 (m);
52
= 0,4340 (m);
62
= 0,4120 (m).
Áp dng công thc tính nhanh đã nêu, và da trên nhng bc sóng cho trc ta tính đc bc sóng ca 3 vch
trong dãy Pasen (
43
,
53
,
63
) nh sau:
32 42
43
43 42 23 42 32 32 42
.
1 1 1 1 1 0,6563.0,4861
1,8744(m).
0,6563 0,4861
32 52
53
53 52 23 52 32 32 52
.
1 1 1 1 1 0,6563.0,4340
1,2813(m).
0,6563 0,4340
32 62
63
63 62 23 62 32 32 62
.
1 1 1 1 1 0,6563.0,4120
1,1068(m).
0,6563 0,4120
Vy ba bc x trong dãy Pasen là
43
= 1,8744 (m),
53
= 1,2812 (m),
63
= 1,1068 (m).
Ví d 3.
Ba vch quang ph đu tiên trong dãy Lyman ca nguyên t hiđrô có bc sóng
1
= 1216 ,
2
=1016
,
3
= 973 . Khi nguyên t hiđrô b kích thích sao cho electron chuyn lên qu đo N thì nguyên t có th
phát ra nhng vch nào trong dãy Banme? Tính bc sóng ca các vch đó.
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 4 -
Hng dn gii:
Ba bc x đu tiên trong dãy Lyman có bc sóng ln lt là
21
= 1216 ,
31
=1016 ,
41
= λ73
Khi electron chuyn lên qu đo N (ng vi n = 4) và chuyn v qu đo L (ng vi dãy Bamme có n = 2) thì có th
phát ra 2 bc x trong dãy Banme là
32
và
42
Ta có
o
21 31
32
32 31 12 31 21 21 31
o
21 41
32
42 41 12 41 21 21 41
.
1 1 1 1 1 1216.1016
6177A
1216 1016
.
1 1 1 1 1 1216.973
486λA
1216 λ73
Ví d 4:
(H – 2010)
Theo tiên đ ca Bo, khi êlectron trong nguyên t hiđrô chuyn t qu đo L sang qu đo K thì nguyên t phát ra
phôtôn có bc sóng
21
, khi êlectron chuyn t qu đo M sang qu đo L thì nguyên t phát ra phôtôn có bc sóng
32
và khi êlectron chuyn t qu đo M sang qu đo K thì nguyên t phát ra phôtôn có bc sóng
31
. Tìm biu thc
xác đnh
31
theo
21
và
32
Ví d 5:
(H – 2011)
Khi êlectron qu đo dng th n thì nng lng ca nguyên t hiđrô đc xác đnh bi công thc
2
13,6
E (eV)
n
(vi n = 1, 2, 3, ). Khi êlectron trong nguyên t hiđrô chuyn t qu đo dng n = 3 v qu đo
dng n = 1 thì nguyên t phát ra phôtôn có bc sóng
1
. Khi êlectron chuyn t qu đo dng n = 5 v qu đo dng
n = 2 thì nguyên t phát ra phôtôn có bc sóng
2
. Tìm mi liên h gia hai bc sóng
1
và
2
?
Ví d 6.
Bc sóng ca vch quang ph th nht trong dãy Lyman trên quang ph hiđrô là
1
= 0,122 m, bc sóng
ca hai vch H
, H
ln lt là
= 0,656 (m),
= 0,486 (m). Hãy tính bc sóng hai vch tip theo trong dãy
Lyman và vch đu tiên trong dãy Pasen.
Ví d 7.
Trong quang ph ca hiđrô, bc sóng ca các vch quang ph nh sauμ vch th 1 ca dãy Lyman
21
=
0,121568 (m), vch H
ca dãy Banme
32
= 0,656279 (m), ba vch đu tiên ca dãy Pasen
43
= 1,8751 (m) ;
53
= 1,2818 (m) ;
63
= 1,0938 (m).
a) Tính bc sóng ca hai vch quang ph th hai và th ba ca dãy Lyman.
b) Tính bc sóng ca ba vch H
, H
, H
ca dãy Banme.
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 5 -
Ví d 8.
Bc sóng ca vch ph th nht trong dãy Lyman ca quang ph hyđrô là
0
= 0,122 (m). Bc sóng ca
ba vch ph H
, H
, H
trong dãy Banme ln lt là
1
= 0,656 (m),
2
= 0,486 (m);
3
= 0,434 (m).
a) Tính tn s ca bn bc x k trên.
b) Tính bc sóng ca hai vch tip theo trong dãy Lyman và hai vch đu tiên trong dãy Pasen.
Ví d 9.
Bc sóng ca vch ph th nht trong dãy Lyman ca quang ph nguyên t hiđrô là
0
= 0,122 (m). Bc
sóng ca 3 vch H
, H
, H
ln lt là:
1
= 0,656 (m),
2
= 0,486 (m),
3
= 0,434 (m).
a) Tính tn s dao đng ca 4 bc x trên.
b) Tính bc sóng 2 vch khác trong dãy Lyman và hai vch đu tiên ca dãy Pasen.
Bài 19: Trong nguyên t hidro khi e nhy t qu đo N v L thì phát bc x
1
, khi t qu đo O v M thì phát
2
.Tìm t s
1
/
2
.
HD Gii: Khi e nhy t N v L tc là qu đo 4 v qu đo 2,nng lng là :
42
1
hc
EE
( 1)
Khi e nhy t O v M tc là qu đo 5 v qu đo 3,nng lng là:
53
2
hc
EE
(2)
Mà:E
n
= -
2
6,13
n
eV (3) . Ly (2) chia (1) ri th (3) vào ta có : 675
1
=256
2
=>
1
2
256
675
Bài 20: Nng lng ion hóa nguyên t Hyđrô là 13,6eV. Bc sóng ngn nht mà nguyên t có th bc ra là :
A. 0,122µm B. 0,0911µm C. 0,0656µm D. 0,5672µm
HD Gii:
1
1
.hc
EE
=
2 2 2
13,6( ) 13,6( ) 13,6
( ) 0 ( ( ) 13,6
11
eV eV
eV eV
=>
1
.
13,6.
hc
e
=9,11648.10
-8
m = 0,091165m .Chn B
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 6 -
Bài 21: Bit bc sóng vi vch đu tiên trong dãy Laiman là:
21
0,122 m
và vch cui cùng ca dãy banme là
2
0,365 m
. Tìm nng lng ion hóa nguyên t hidro.
HD Gii: Vi vch đu tiên ca dãy laiman ta có:
21
LK
hc
EE
(1)
Vi vch cui cùng ca dãy banme ta có:
2
L
hc
EE
(2)
Nng lng ion hóa nguyên t hidro: E = E - E
K
T (1) và (2) ta có
21 2
hc hc
E
. Thay s và đi đn v ta s có kt qu E = 13,6eV
Bài 1. Bc sóng ca vch quang ph đu tiên trong dãy Laiman là
0
= 122 nm, ca hai vch H
và H
trong dãy
Banme ln lt là
1
= 656nm và
2
= 486 nm. Hãy tính bc sóng ca vch quang ph th hai trong dãy Laiman và
vch đu tiên trong dãy Pasen.
HD Gii:
31
hc
= E
3
- E
1
= E
3
- E
2
+ E
2
- E
1
=
1
hc
+
0
hc
31
=
10
10
= 103 nm;
43
hc
= E
4
- E
3
= E
4
- E
2
+ E
2
- E
3
=
2
hc
-
1
hc
43
=
21
21
= 1875 nm.
Bài 2. Trong quang ph vch ca nguyên t hiđrô, vch ng vi bc sóng dài nht trong dãy Laiman là
1
=
0,1216 m và vch ng vi s chuyn ca electron t qu đo M v qu đo K có bc sóng
2
= 0,1026
m. Hãy tính bc sóng dài nht
3
trong dãy Banme.
HD Gii:
3
hc
= E
M
- E
L
= E
M
- E
K
+ E
K
- E
L
=
2
hc
-
1
hc
3
=
21
21
= 0,6566 m.
Bài 3. Các mc nng lng ca nguyên t hiđrô trng thái dng đc cho bng công thc: E
n
= -
2
6,13
n
eV vi n là
s nguyên; n = 1 ng vi mc c bn K; n = 2, 3, 4, …ng vi các mc kích thích L, M, N,…
a) Tính ra Jun nng lng iôn hoá ca nguyên t hiđrô.
b) Tính ra mét bc sóng ca vch đ H
trong dãy Banme.
HD Gii:
a) ion hóa nguyên t hiđrô thì ta phi cung cp cho nó mt nng lng đ electron nhy t qu đo K (n = 1) ra
khi mi liên kt vi ht nhân (n = ). Do đó E = E
- E
1
= 0 - (-
2
19
1
10.6,1.6,13
) = 21,76.10
-19
J.
b) Ta có:
32
hc
= E
3
– E
2
= -
2
19
3
10.6,1.6,13
- (-
2
19
2
10.6,1.6,13
)
32
=
19
10.6,1.6,13.5
36
hc
= 0.658.10
-6
m.
Bài 4. Khi êlectron qu đo dng th n thì nng lng ca nguyên t hiđrô đc tính theo công thc E
n
= -
2
6,13
n
(eV) (n = 1, 2, 3,…). Tính bc sóng ca bc x do nguyên t hiđrô phát ra khi êlectron trong nguyên t hiđrô chuyn
t qu đo dng n = 3 sang qu đo dng n = 2.
HD Gii: E
3
= -
2
3
6,13
eV = - 1,511 eV; E
2
= -
2
2
6,13
eV = - 3,400 eV;
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Mu nguyên t Borh – phn 1.
Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 7 -
E
3
- E
2
=
32
hc
32
=
23
EE
hc
= 6,576.10
-7
m = 0,6576 m.
Bài 5. Nng lng ca các trng thái dng trong nguyên t hiđrô ln lt là E
K
= -13,60 eV; E
L
= -3,40 eV; E
M
= -
1,51 eV; E
N
= -0,85 eV; E
O
= -0,54 eV. Hãy tìm bc sóng ca các bc x t ngoi do nguyên t hiđrô phát ra.
HD Gii:
LK
=
KL
EE
hc
= 0,1218.10
-6
m;
MK
=
KM
EE
hc
= 0,1027.10
-6
m;
NK
=
KN
EE
hc
= 0,0974.10
-6
m;
OK
=
KO
EE
hc
= 0,0951.10
-6
m.
Bài 6. Bit bc sóng ca hai vch đu tiên trong dãy Laiman ca nguyên t hiđrô là
L1
= 0,122 m và
L2
=
103,3 nm. Bit mc nng lng trng thái kích thích th hai là -1,51 eV. Tìm bc sóng ca vch H
trong quang
ph nhìn thy ca nguyên t hiđrô, mc nng lng ca trng thái c bn và trng thái kích thích th nht.
HD Gii:
hc
= E
M
- E
L
= E
M
- E
K
- (E
L
- E
K
) =
2L
hc
-
1L
hc
=
21
21
LL
LL
= 0,6739 m.
2L
hc
= E
M
– E
K
E
K
= - E
M
-
2L
hc
= - 13,54 eV; E
L
= E
K
+
1L
hc
= - 3,36 eV.
Giáo viên: ng Vit Hùng
Ngun :
Hocmai.vn