Giáo án Vật lý 12 bài 33: Mẫu nguyên tử Bo - Đinh Thị Hà

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

NỘI DUNG

Hoạt động 2: “Nghiên cứu mô hình hành tinh nguyên tử”

GV: Giới thiệu về mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho (1911).

Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho? “- Ở tâm nguyên tử có 1 hạt nhân mang điện tích dương.

+ Xung quanh hạt nhân có các êlectron chuyển động trên những quỹ đạo tròn hoặc elip.

+ Khối lượng của nguyên tử hầu như tập trung ở hạt nhân.

+ Q_hn = Sq_e → nguyên tử trung hoà điện”

Tuy vậy, mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ- dơ Pho không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử (Khối lượng các e rất nhỏ so với khối lượng hạt nhân nguyên tử. Lúc đó người ta không hiểu tại sao e lại có thể ổn định trong nguyên tử mà  không rơi vào hạt nhân nguyên tử)và không giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử.

HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.

GV: Sau 2 năm (1913) nhà bác học vật lí người Đan mạch đã vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng vào hệ thống nguyên tử và đề ra một mẫu nguyên tử mới gọi là mẫu nguyên tử Bo.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp.

HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề nghiên cứu.

Hoạt động 3: “Nghiên cứu các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử”

GV: Y/c hs nghiên cứu Sgk và trình bày hai tiên đề của Bo

HS : Đọc Sgk ghi nhận các tiên đề của Bo và để trình bày.

GV: Thuyết trình như sgk để hs hiểu được bán kính quỹ đạo; năng lượng của nguyên tử; trạng thái cơ bản; trạng thái kích thích.

HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.

GV: Năng lượng nguyên tử ở đây gồm E_đ của êlectron và thế năng tương tác tĩnh điện giữa êlectron và hạt nhân.

- Bình thường nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất: trạng thái cơ bản.

- Khi hấp thụ năng lượng → quỹ đạo có năng lượng cao hơn: trạng thái kích thích.

- Trạng thái có năng lượng càng cao thì càng kém bền vững. Thời gian sống trung bình của nguyên tử ở trạng thái kích thích (cỡ 10^-8s). Sau đó nó chuyển về trạng thái có năng lượng thấp hơn, cuối cùng về trạng thái cơ bản.

HS: Lắng nghe và gghi nhận kiến thức.

GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang nội dung tiên đề 2 của Bo.

“Khi nguyên tử chuyển từ trạng này sang trạng thái khác thì sẽ tuân theo quy luật nào?”

HS: Lắng nghe và lĩnh hội vấn đề cần nghiên cứu.

GV: trình bày nội dung tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

GV: Mỗi lần nguyên tử phát xạ hay hấp thụ thì phát xạ hay hấp thụ mấy phô tôn?

GV: Tiên đề này cho ta kết luận gì về ánh sáng mà nguyên tử lấy vào hay phát ra?

HS: Suy nghĩ và trả lời.

GV: Nhận xét và chính xác hóa câu trả lời của hs.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

GV: Yêu cầu hs trả lời câu hỏi C₂.

HS: Thực hiện theo yêu cầu của gv.

GV: Nhận xét và chính xác hóa vấn đề.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

 GV: Đặt vấn đề chuyển tiếp sang phần III

HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.

GV: Cho HS quan sát lại quang phổ vạch của H₂.

HS: Quan sát và vận dụng các kiến thức đã học kết hợp nc SGK giải thích vì sao quang phổ của hidro là quang phổ vạch?

GV: Yêu cầu hs tại chỗ và trình bày kết quả.

HS: Tại chỗ và trả lời.

GV: Nhận xét và chính xác vấn đề.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ.

I- MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ

1. Mô hình hành tinh nguyên tử của Rơ–dơ-pho.

- Ở tâm nguyên tử có 1 hạt nhân mang điện tích dương.

+ Xung quanh hạt nhân có các êlectron chuyển động trên những quỹ đạo tròn hoặc elip.

+ Khối lượng của nguyên tử hầu như tập trung ở hạt nhân.

+ Q_hn = Sq_e → nguyên tử trung hoà điện.

2. 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 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, êlêctron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng”

* Đối với nguyên tử hiđrô

r_n = n²r₀

Bán kính:      r₀ ; 4r₀; 9r₀ ; 16r₀; 25r₀ ; 36r₀

Tên quỹ đạo: K;  L;   M;    N;       O;     P

r₀ = 5,3.10^-11m gọi là bán kính Bo.

- Năng lượng nguyên tử bao gồm động năng của (e) và thế năng tương tác tĩnh điện giữa (e) và hạt nhân

- Bình thường nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất: trạng thái cơ bản.

- Khi hấp thụ năng lượng ® quỹ đạo có năng lượng cao hơn: trạng thái kích thích

* Trạng thái có năng lượng càng cao thì càng kém bên vững.

* Thời gian sống trung bình của nguyên tử ở trạng thái kích thích (cỡ 10^-8s).

2. 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 (E_n) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E_m) thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_n - E_m:

e = hf_nm = E_n - E_m

- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_m thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu

E_n - E_m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn E_n.

* Nếu một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì nó cúng phát ra ánh sáng có bước sóng ấy.

III- QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ

Năng lượng của (e) trong nguyên tử H₂ ở các trạng thái dừng khác nhau thì khác nhau ( các mức năng lượng của nguyên tử H₂: E_K; E_L; E_M.......)

- Khi (e) chuyển từ mức năng lượng cao(E_cao) xuống mức năng lượng thấp hơn (E_thấp), thì nó phát ra một phôtôn có giá trị hoàn toàn xác định:

\(h.f = {E_{cao}} - {E_{thap}}\).

- Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda  = \frac{c}{f}\) , tức là ứng với một vạch quang phổ có một màu nhất định.

- Ngược lại nếu một nguyên tử H₂ đang ở một mức năng lượng E_thấp nào đó mà nằm trong một chùm ánh sáng trắng, trong đó có tất cả các phôtôn có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức sẽ hấp thụ ngay một phôtôn có năng lượng phù hợp \(\varepsilon  = {E_{cao}} - {E_{thap}}\)  để chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Như vậy một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Do đó quang phổ hấp thụ của H₂ cũng là quang phổ vạch.