Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 12 kết nối Bài 11: Quang phổ vạch của nguyên tử

CHÀO MỪNG CẢ LỚP ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

Vì sao bức xạ Mặt Trời tạo ra bảy sắc cầu vồng, và bức xạ từ vật chất khác có phân tách thành màu sắc tương tự không?

Đặt vấn đề

Sau cơn mưa vào những buổi chiều mùa hè, khi ánh nắng mặt trời xuất hiện, chúng ta có thể quan sát thấy cầu vồng với bảy màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

BÀI 11: QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ

kenhgiaovien

/

• Bài giảng và giáo án này chỉ có duy nhất trên kenhgiaovien.com
• Bất cứ nơi nào đăng bán lại đều là đánh cắp bản quyền và hưởng lợi bất chính trên công sức của giáo viên.
• Vui lòng không tiếp tay cho hành vi xấu.

Zalo: 0386 168 725

NỘI DUNG BÀI HỌC

QUANG PHỔ

TRẠNG THÁI DỪNG CỦA NGUYÊN TỬ

II.

QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ

QUANG PHỔ

Giới thiệu

Ánh sáng trắng gồm một tập hợp các bức xạ điện từ có bước sóng từ khoảng m (ánh sáng tím) đến khoảng m (ánh sáng đỏ).

• Mỗi bức xạ có một bước sóng xác định được gọi là bức xạ đơn sắc (ánh sáng đơn sắc).
• Sự tán sắc ánh sáng: phân tách ánh sáng thành các thành phần đơn sắc.

Hãy quan sát Hình 11.1 và liệt kê các màu cơ bản trên màn chắn theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Trả lời

Các màu trên màn chắn theo thứ tự từ trên xuống: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

Quan sát hình 11.3 và trả lời các câu hỏi sau:

• Khái niệm quang phổ.
• Quang phổ phát xạ là gì? Nó có thể được chia thành những loại nào?
• Thế nào là quang phổ liên tục?

Trả lời

Quang phổ: là hình ảnh gồm những dải màu được tạo nên khi chiếu chùm sáng bị tán sắc lên một màn chắn sáng.

Quang phổ phát xạ là quang phổ của ánh sáng do các chất khi được nung nóng phát ra.

Quang phổ phát xạ có 2 loại chính:

Quang phổ liên tục

Quang phổ vạch phát xạ

Gồm nhiều dải màu nối liền nhau một cách liên tục.

Gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối.

TRẠNG THÁI DỪNG CỦA NGUYÊN TỬ

Trạng thái dừng của nguyên tử

1

Quan sát hình 11.4 và trả lời các câu hỏi sau:

• Thế nào là trạng thái dừng của nguyên tử?
• Thế nào là trạng thái cơ bản, trạng thái kích thích?
• Đơn vị thường sử dụng khi đo mức năng lượng của nguyên tử.

GHI NHỚ

• Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định gọi là trạng thái dừng. Ở trạng thái dừng, nguyên tử không phát xạ hay hấp thụ năng lượng.
• Trạng thái cơ bản là trạng thái dừng mà nguyên tử có năng lượng thấp nhất.
• Trạng thái kích thích là trạng thái dừng mà nguyên tử có năng lượng cao hơn.
• Mức năng lượng của nguyên tử thường dùng đơn vị electron vôn (eV):

Hãy đổi giá trị các mức năng lượng của electron trong nguyên tử hydrogen trong Hình 11.4 sang đơn vị jun (J).

Cơ chế hấp thụ và phát xạ năng lượng của nguyên tử

2

Nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn thì nguyên tử phát xạ một photon có năng lượng đúng bằng hiệu . Và ngược lại.

Dựa vào Hình 11.4 hãy xác định bước sóng dài nhất của các photon có thể bị hấp thụ bởi một nguyên tử hydrogen đang ở trạng thái cơ bản.

Khi nguyên tử hydrogen ở trạng thái cơ bản hấp thụ photon với bước sóng lớn nhất thì nguyên tử chuyển lên mức năng lượng liền kề trạng thái cơ bản. Lúc này, nguyên tử cần nhận một lượng năng lượng bằng:

Bước sóng của photon bị hấp thụ:

Trả lời

GHI NHỚ

• Nguyên tử chỉ hấp thụ hay phát xạ năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ khi nó chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác.
• Công thức:

QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ

Quang phổ vạch phát xạ

1

Quang phổ vạch phát xạ là quang phổ gồm một hệ thống những vạch màu riêng rẽ được ngăn cách với nhau bởi những khoảng tối.

• Quang phổ vạch phát xạ do chất khí có áp suất thấp khi ở trạng thái kích thích phát ra.
• Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau sẽ khác nhau về số lượng các vạch, về vị trí các vạch (hay về bước sóng) và độ sáng của vạch này so với vạch kia trong cùng một quang phổ.

Dựa vào cơ chế bức xạ năng lượng của nguyên tử, hãy giải thích sự tạo thành quang phổ vạch phát xạ.

Trả lời

Khi nguyên tử ở trạng thái kích thích, nó phát ra bức xạ để trở về trạng thái cơ bản. Bức xạ này có bước sóng xác định do nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái dừng. Kết quả là quang phổ vạch phát xạ, gồm các vạch màu trên nền tối, được tạo ra bởi các photon tương ứng với các bước sóng khi nguyên tử chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái năng lượng thấp hơn.

Quang phổ vạch hấp thụ

2

• Quang phổ vạch hấp thụ gồm các vạch tối trên nền quang phổ liên tục của ánh sáng trắng.
• Các chất khí hoặc hơi kim loại đều có thể cho quang phổ vạch hấp thụ.

Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của cùng một nguyên tử có sự trùng khớp về vị trí các vạch tương ứng của chúng.

Hãy so sánh quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của nguyên tử hydrogen thu được trong Hình 11.5.

• Quang phổ vạch phát xạ gồm những vạch màu trên nền tối.
• Quang phổ vạch hấp thụ gồm những vạch tối trên nến quang phổ liên tục của ánh sáng trắng.

Ngoài ra có sự trùng khớp nhau về vị trí của các vạch.

Trả lời

Giải thích tại sao có sự trùng khớp của vị trí các vạch trong Hình 11.5a và 11.5b.

Do nguyên tử hydrogen có thể hấp thụ những photon với bước sóng nào thì khi bức xạ nó cũng có thể phát ra những photon có bước sóng đúng như vậy. Các vạch trong quang phổ tương ứng với màu sắc của các photon nói trên.

Trả lời

Hãy chứng tỏ rằng, một nguyên tử có thể hấp thụ những photon tương ứng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng nào thì khi bức xạ nó cũng có thể phát ra những photon có bước sóng như vậy.

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn nó sẽ phát ra một photon có năng lượng . Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái và hấp thụ một photon có năng lượng nó sẽ chuyển lên trạng thái

Trả lời

--------------------------------------

--------------------- Còn tiếp ----------------------