Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
• Giải Vật Lí Lớp 12
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao

Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 47: Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Bài C1 (trang 239 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Tính năng lượng của phôtôn ứng với vạch lam H_β.

Lời giải:

Vạch lam H_β trong dãy Banme của quang phổ nguyên tử Hiđrô có bước sóng đo được là λ_β = 0,4861μm nên năng lượng của phôtôn tương ứng là:

Lời giải:

Hai tiêu đề của Bo:

+ Tiên đề về trạng thái dừng:

Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định gọi là trạng thái dừng. Các trạng thái dừng được kí hiệu: K, L, M, …

Ở trạng thái dừng, nguyên tử không hấp thụ hoặc bức xạ, electron chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo dừng bán kính r_n = n².r₀, n là số nguyên và r₀ = 5,3.10^-11m gọi là bán kính Bo.

+ Tiên đề về hấp thụ và bức xạ 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 E_m nhỏ hơn thì nó bức xạ một photon có tần số sao cho: E_n – E_m = hf

Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng h.f đúng bằng hiệu E_n – E_m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E_n lớn hơn.

Lời giải:

* Mô tả quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô:

   + Trong ảnh này, ta thấy trong miền ánh sáng thấy được có một số vạch đơn sắc (từ phải sang trái) là đỏ, lam,chàm và một số vạch tím.

   + Do các vạch tím cuối cùng trong dãy có độ sáng rất yếu và ở gần miền tử ngoại nên thông thường người ta coi như trong vùng ánh sáng thấy được có 4 vạch quang phổ là đỏ, lam, chàm, tím. Và gọi chúng là 4 vạch điển hình của quang phổ hiđrô.

      • Vạch đỏ được gọi là vạch H_α bước sóng 0,6563 μm

      • Vạch lam được gọi là vạch H_β bước sóng 0,4861 μm

      • Vạch chàm được gọi là vạch H_γ bước sóng 0,4340 μm

      • Vạch tím được gọi là vạch H_δ bước sóng 0,4102 μm

   + Tập hợp các vạch quang phổ này được gọi là dãy Ban-me. Dãy Ban-me gồm một số vạch trong vùng ánh sáng thấy được và một số vạch thuộc vùng tử ngoại.

   + Ngoài ra, trong vùng tử ngoại người ta còn quan sát thấy (nhờ chất phát quang) các vạch quang phổ thuộc dãy Lai-man; trong vùng hồng ngoại ta còn quan sát thấy (nhờ máy ảnh hồng ngoại) các vạch thuộc dãy Pa-sen, …

* Giải thích sự tạo thành các dãy quang phổ:

   Áp dụng hai tiên đề Bo ta giải thích được sự tạo thành các quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô

   Ta có thể dùng sơ đồ quỹ đạo sau đây để giải thích:

   Hoặc dùng sơ đồ năng lượng:

    A. Trạng thái đứng yên của nguyên tử.

    B. Trạng thái chuyển động đều của nguyên tử.

    C. Trạng thái trong đó mọi electron của nguyên tử đều không chuyển động đối với hạt nhân.

    D. Một trong số các trạng thái có năng lượng xác định, mà nguyên tử có thể tồn tại.

Lời giải:

    Chọn D

    A. Không bức xạ và không hấp thụ năng lượng.

    B. Không bức xạ, nhưng có thể hấp thụ năng lượng.

    C. Không hấp thụ, nhưng có thể bức xạ năng lượng.

    D. Vẫn có thể hập thụ và bức xạ năng lượng.

Lời giải:

Chọn A

Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định gọi là trạng thái dừng. Các trạng thái dừng được kí hiệu: K, L, M, …

Ở trạng thái dừng, nguyên tử không hấp thụ hoặc bức xạ, electron chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo dừng bán kính r_n = n².r₀, n là số nguyên và r₀ = 5,3.10^-11m gọi là bán kính Bo.

    A. Quỹ đạo K.

    B. Quỹ đạo L.

    C. Quỹ đạo M.

    D. Quỹ đạo N.

Lời giải:

    Chọn C

Lời giải:

Vẽ sơ đồ chuyển mức năng lượng (hình vẽ)

Theo sơ đồ hình vẽ ta thấy:

   λ₀ = λ₂₁ = 122nm; λ₁ = λ₃₂ = 0,656μm; λ₂ = λ₄₂ = 0,486μm;

   hf₀ = h.f₂₁ = E₂ – E₁; hf₁ = h.f₃₂ = E₃ – E₂; hf₂ = h.f₄₂ = E₄ – E₂

+ Bước sóng hai vạch tiếp theo trong dãy Lai – man là λ₃₁ và λ₄₁ tương úng với 2 tần số lần lượt là: f₃₁ và f₄₁

Ta có: h.f₃₁ = E₃ – E₁ = (E₃ – E₂) + (E₂ – E₁) = h.f₃₂ + h.f₂₁

Tương tự ta được:

Bước sóng của vạch đầu tiên trong dãy Pa-sen là λ₄₃, được tính theo công thức: