Bài giảng Nguyên tử Hạt nhân: Lý thuyết cổ điển về nguyên tử

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN

QUANG - NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN

NGUYÊN TỬ - HẠT NHÂN

CBGD: Trần Thiện Thanh

Email: thanhvl05@gmail.com

ĐT: 09 08 57 58 51

Tài liệu: https://sites.google.com/a/hcmus.edu.vn/tranthienthanh/ home/tai-lieu-hoc-tap/nguyen-tu---hat-nhan

MỤC TIÊU

- Khảo sát những tính chất và quy luật vận động của các hạt trong phạm vi kích thước của phân tử, nguyên tử ( ≤ 10-8 cm).

- Khảo sát phổ và đặc tính của các nguyên tử.

- Quy luật biễu diễn trong bảng tuần hoàn hóa học

- Ứng dụng hạt nhân trong đời sống và năng lượng.

Màng lọc nước biến tính ghép gắn bạc nano

HIỆU ỨNG KHÁNG KHUẨN, NẤM CỦA BẠC NANO

100

80

60 i

40 n o i t i b h n

i

ED50 = 27,16ppm

%

20

0 0 20 40 60 80 100 120

Agnano conc., ppm

Nấm hồng-cao su (C.salmonicolor)

NANOCOMPOSIT

a

b

c

Chế tạo

PE

AgNPs/SiO2

AgNPs/SiO2/PE

Masterbatch

Gắn ghép Ag nano

CHIẾU XẠ TẠO MÀU ĐÁ QUÍ

Quartz [Co-60]

Topaz [Co-60]

Beryl [Co-60 > 2.000 kGy]

Tourmaline [Co-60]

London Blue [neutron & heat]

Diamond [neutron & heat]

Sky Blue [EB & heat]

Swiss Blue [neutron, EB & heat]

Super Blue 7 [neutron, EB & heat]

TÀI LIỆU HỌC TẬP

1. Giáo trình lượng tử nguyên tử - hạt nhân, Trường

ĐH KHTN, Tài liệu lưu hành nội bộ

2. Bài tập Quang học – Lượng tử nguyên tử - hạt nhân, Trường ĐH KHTN, Tài liệu lưu hành nội bộ

3. Vật lý đại cương 3, Lương Duyên Bình, Nguyễn

Hữu Hồ, Lê Văn Nghĩa

Nội dung môn học

• Chương 4: Lý thuyết cổ điển về nguyên tử

Các mẫu nguyên tử – Nguyên tử hydro – – Mức năng lượng – Quang phổ nguyên tử – –

Công thức Balmer-Rydberg Bài tập chương 4: 1, 2, 3, 4, 8, 9 10, 11, 14.

• Chương 5: Lý thuyết lượng tử của nguyên tử hydro

Phương trình Schrodinger Lời giải bằng pp tách biến Hàm sóng toàn phần Các kết luận Kim loại kiềm

– – – – – – Momen động lượng và momen từ – – – –

Hiệu ứng Zeeman Spin của electron Bảng phân loại tuần hoàn Bài tập chương 5: 2, 3, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 16, 17, 20, 21, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 40.

Nội dung môn học (tt)

• Chương 6: Vật lý hạt nhân

– Cấu trúc hạt nhân – Năng lượng liên kết – Các mẫu hạt nhân (ĐỌC THÊM) – Phân rã phóng xạ – Cân bằng phóng xạ – Qúa trình phân rã phóng xạ – Bài tập chương 6: 1, 3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 18, 19, 25, 26,

• Chương 7: Phản ứng hạt nhân

– Các loại phản ứng – Các định luật bảo toàn – Phản ứng phân hạch và nhiệt hạch – Bài tập chương 7: 1, 2, 3, 13, 17, 18, 19, 20

Chương 4 Lý thuyết cổ điển về nguyên tử

• Nguyên tử

- Năm 440 BC, Leucippus phát biểu đầu tiên về khái niệm

nguyên tử.

- Democritus (460-371 BC) phát triển. Democritus tiên đoán rằng tính đa dạng của vật chất và sự thay đổi trong vũ trụ là do mối liên hệ khác nhau giữa các thành phần cơ bản nhất này.

• Mẫu nguyên tử của Thomson

- Joseph John Thomson (1856-1940) thực hiện các thí nghiệm dẫn đến việc khám phá ra các hạt dưới nguyên tử đầu tiên, đó là hạt electron .

Ưu điểm: – Sự trung hòa điện tích của nguyên tử. – Nguồn gốc của electron. Nguồn gốc các tính chất hóa học

của nguyên tố.

- năm 1904, Thomson đã phát triển một mẫu nguyên tử để giải thích về điện tích âm (electron) và điện tích dương được phân bố trong nguyên tử như thế nào.

Nhược điểm: – Các vạch phổ nguyên tử – Phóng xạ – Tán xạ ngược của các hạt mang điện bởi nguyên tử

• Mẫu hành tinh nguyên tử (Ernest Rutherford )

- Năm 1911, Ernest Rutherford (1871-1937), một đã thực

nghiệm mở ra bản chất bí ẩn về cấu trúc của nguyên tử.

Nhược điểm: – Làm thế nào mà electron giữ được bên ngoài hạt nhân do

lực hút tĩnh điện?

thay đổi về tần số trong suốt quá trình giảm tốc và tạo ra phổ bức xạ liên tục;

– Năng lượng photon phát ra từ các electron chuyển động sẽ

– Chưa giải thích được vì sao các điện tích dương trong hạt nhân liên kết chặt với nhau bất chấp lực đẫy tĩnh điện giữa các proton?

• Mẫu lượng tử nguyên tử (Mẫu nguyên tử Bohr)

Năm 1913, Niels Bohr (1885-1962) đã phát triển một mẫu nguyên tử mới nhằm giải thích những câu hỏi chưa giải đáp về mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford .

Quỹ đạo cao, En

Quỹ đạo thấp, Em

h

Hấp thụ photon

Phát xạ photon

Hình 4.8: Sơ đồ mô tả bước nhảy lượng tử của electron trong mẫu lượng tử nguyên tử của Niels Bohr.

• NGUYÊN TỬ HYDRO

– Giá trị lượng tử hóa đối với bán kính quỹ đạo của electron. Trong đó, bán kính ứng với quỹ đạo thấp nhất (n = 1) được gọi là bán kính Bohr, a0.

Trong đó (đọc là h gạch) - Năng lượng

lượng thuyết

- Số nguyên n ứng với các giá trị năng lượng gián đoạn của nguyên tử được gọi là số lượng tử. Số lượng tử là trọng tâm của tử và lý trong tổng trường hợp quát nó là một bộ số nguyên kí hiệu cho các giá trị gián đoạn của các trọng lượng quan đại trong nguyên tử, chẳng hạn như năng lượng và mômen động lượng.

• Quang phổ nguyên tử

- Phổ được định nghĩa là sự phân bố ánh sáng (bức xạ điện

- Như vậy phổ hấp thụ hay phát xạ đại diện cho một nguyên tử. Khám phá của Bunsen - Kirchhoff về phổ hấp thụ và phát xạ không được hiểu biết một cách đầy đủ cho đến khi Bohr đã giải thích sự dịch chuyển electron giữa các quỹ đạo xác định hoàn toàn (các mức năng lượng).

từ) theo tần số hoặc bước sóng của nó.

- Năm 1870 quang phổ học trở thành công cụ dùng để phân tích thành phần hóa học trong các hợp chất cần xác định thành phần. Nó cũng được ứng dụng nghiên cứu thành phần cấu tạo nên Mặt Trời và các Ngôi Sao

• Công thức Balmer-Rydberg

- Vào năm 1885, một thầy giáo người Thụy Sỹ tên là Jakob Balmer (1825-1898) đã phân tích số liệu về phổ nguyên tử hydro.

- RH là hằng số Rydberg ( ) - Năng lượng

- Bohr dường như ngay lập tức tiến hành mở rộng mẫu nguyên tử hydro cho các nguyên tố khác, với điều kiện là nguyên tố này có một electron dịch chuyển khỏi nguyên tử của nó mà ta gọi là các ion.

- Bán kính quỹ đạo của electron ở trạng thái n trong nguyên

tử có bậc số Z:

- Mức năng lượng của nguyên tử ở trạng thái thứ n: