Giáo án mẫu nguyên tử bo quang phổ của nguyên tử hidro

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT HOÀNG HOA THÁM Độc lập-Tự Do-Hạnh Phúc
GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
BÀI 33: MẪU NGUYÊN TỬ BO.
QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đăng Vĩnh Long
Giáo sinh thực tập : Phạm Hoàng Đạo
Lớp giảng dạy : 12A12
Ngày thực hiện : 16/03/2015
I.MỤC TIÊU:
1.Kiến thức:
- Trình bày được mẫu nguyên tử Bo.
- Phát biểu được hai tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử.
- Nêu được sự tạo thành quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hiđrô.
2.Kỹ năng:
- Vận dụng được hai tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử để giải các bài tập có liên quan.
3. Phát triển tư duy
-Rèn luyện tư duy phê phán trong quá trình xây dựng bài học.
4.Thái độ, đạo đức:
- Có tinh thần hăng say khám phá khoa học, tin yêu môn vật lý.
II.CHUẨN BỊ
Giáo viên:
- Giáo án giảng dạy.
Học sinh:
-Nắm được kiến thức về thuyết lượng tử ánh sáng.
III.PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY
-Phương pháp chính: Giảng giải.
-Phương pháp phụ : Đàm thoại.
IV.TIẾN TRÌN DẠY VÀ HỌC
Hoạt động học tập của học sinh Hoạt động hỗ trợ của giáo viên Nội dung ghi chép
KIỂM TRA BÀI CŨ (3 phút)

- HS trả lời:
Câu 1: Sự phát quang là sự hấp thụ ánh
sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng
có bước sóng khác.
Câu 2: Sự phát quang của các chất lỏng và
khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị
tắt nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích.
Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang.
Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có
đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể
kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau
khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang
này gọi là sự lân quang.
Câu 1: Thế nào là sự phát quang?
Câu 2: Phân biệt sự huỳnh quang
và sự lân quang?
1
ĐẶT VẤN ĐỀ (2 phút)
Trong chương “lượng tử ánh sáng” , ta đã học về các hiện tượng quang điện, các định luật quang điện, hiện
tượng quang – phát quang,…. Trong bài học hôm nay chúng ta sẽ khảo sát một bài học tương đối quan trọng
trong chương “lượng tử ánh sáng”. Sẽ tiếp tục vận dụng tính chất lượng tử của ánh sáng để tìm hiểu mẫu
nguyên tử Bo, cũng như vận dụng mẫu nguyên tử Bo để giải thích quang phổ của nguyên tử hidro.
I. MẪU NGUYÊN TỬ BO (7 phút)
- HS tiếp thu.
- HS tiếp thu.
- GV giới thiệu cho HS sơ lược về lịch
sử hình thành các mẫu nguyên tử. Từ
các mẫu nguyên tử của Thompson,
Nagoaka đến mẫu của Rutherford và
của Bohr và sau này là của

Sommorfold.
- Năm 1911, Rutherford đã đề xuất ra
mẫu hành tinh nguyên tử: Nguyên tử
được cấu tạo bởi hạt nhân mang tích điện
dương nằm ở chính giữa, xung quanh có
các electron mang điện tích âm chuyển
động trên các quỹ đạo tròn hay elíp giống
như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh
nguyên tử.
- Mẫu hành tinh nguyên tử của
Rutherford gặp phải khó khăn là không
giải thích được tính bền vững của các
nguyên tử và sự tao thành quang phổ vạch
của các nguyên tử.
- Bohr đã vận dụng thuyết lượng tử ánh
sáng vào mẫu hành tinh nguyên tử, và
được gọi là mẫu nguyên tử Bo. Mẫu
nguyên tử Bo đã giải thích được sự tạo
thành quang phổ vạch của nguyên tử.
- Mẫu nguyên tử của Bo bao gồm mô hình
hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo

- Mẫu hành tinh nguyên tử:
Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt
nhân mang tích điện dương nằm ở
chính giữa, xung quanh có các
electron mang điện tích âm chuyển
động trên các quỹ đạo tròn hay
elíp giống như hệ Mặt Trời nên gọi
là mẫu hành tinh nguyên tử.

- Mẫu nguyên tử của 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 (18 phút)
- HS sinh tiếp thu và ghi nhận.
- HS tiếp thu.
- GV thông báo cho học sinh tiên đề
thứ nhất của Bo.Tiên đề về trạng
thái dừng.
- Bán kính quỹ đạo dừng của electron
trong nguyên tử hyđrô: r
n
= n
2
r
0
1. Tiên đề về 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, electron chỉ chuyển động
quanh hạt nhân trên những quỹ đạo
2
- HS tiếp thu.
- HS tiếp thu.
- HS tiếp thu và ghi nhận.
- HS tiếp thu.

n 1 2 3 4 5 6
Tên quỹ
đạo
K L M N O P
Bán kính
r
r
0
4r
0
9r
0
16r
0
25r
0
36r
0
- GV phân tích: Bình thường, nguyên
tử ở trạng thái dừng có năng lượng
thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi
hấp thụ năng lượng thì nguyên tử
chuyển lên trạng thái dừng có năng
lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích
thích. Thời gian nguyên tử ở trạng thái
kích thích rất ngắn (chỉ cỡ 10
-8
s). Sau
đó nguyên tử chuyển về trạng thái
dừng có năng lượng thấp hơn và cuối

cùng về trạng thái cơ bản.
- GV thông báo cho học sinh về tiên
đề thứ hai của Bo. Tiên đề về sự bức
xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên
tử.
- GV vận dụng tiên đề này vào nguyên
tử hidro. Giả sử một nguyên tử hidro
đang ở quỹ đạo K có năng lượng là E
1
thì nó sẽ hấp thụ một photon có năng
lượng đúng bằng E
3
– E
1
để chuyển
lên quỹ đạo M có năng lượng là E
3
.
Ngược lại, nếu nguyên tử hidro đang ở
quỹ đạo M có mức năng lượng là E
3
khi nó chuyển sang quỹ đạo K có mức
năng lượng là E
1
thì nó sẽ phát ra một
photon có năng lượng đúng bằng E
3
–
E
1

.
có bán kính hoàn toàn xác định gọi là
quỹ đạo dừng.
- Bán kính quỹ đạo dừng của electron
trong nguyên tử hyđrô: r
n
= n
2
r
0
2. Tiên đề về 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 E
m
nhỏ hơn thì
nó phát ra một phôtôn có năng lượng
đúng bằng ε = hf
nm
= E
n
– E
m
.
- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở
trạng thái dừng có năng lượng E
m

mà
hấp thụ được một phôtôn có năng
lượng đúng bằng hiệu E
n
– E
m
thì nó
chuyển lên trạng thái dừng có năng
lượng cao E
n
.
3
- HS trả lời:
Nguyên tử hidro sẽ không hấp thụ,
vì nguyên tử hidro chỉ chuyển
động trên các quỹ đạo có năng
lượng xác định, mà các mức năng
lượng ở đây được lượng tử hóa
từng mức chứ không phải biến
thiên liên tục.
- GV đặt câu hỏi: Giả sử một nguyên
tử hidro đang ở quỹ đạo K, có một
photon có năng lượng lớn hơn E
3
– E
1
thì nguyên tử hidro có hấp thụ để
chuyển lên quỹ đạo M hay không?
- GV giảng giải: Sự chuyển từ trạng
thái dừng E

m
sang trạng thái dừng E
n
ứng với sự nhảy của electron từ quỹ
đạo có bán kính r
m
sang quỹ đạo có
bán kính r
n
và ngược lại.

III. QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYDRO (10 phút)
- HS tiếp thu và ghi nhận.
- HS tiếp thu và ghi nhận.
- GV lập luận: Khi khảo sát thực
nghiệm về quang phổ hidro thì người
ta thấy rằng cả quang phổ của nguyên
tử hidro là quang phổ vạch và các vạch
của các nguyên tử hydro sắp xếp thành
các dãy khác nhau. Gồm:
+ Dãy Laiman: Trong miền tử ngoại.
+ Dãy Balmer: Các vạch trong miền tử
ngoại và 4 vạch nằm trong miền ánh
sáng nhìn thấy: Vạch đỏ H
α
, vạch lam
H
β
, vạch chàm H
γ

, vạch tím H
δ
.
+ Dãy Pasen: Trong miền hồng ngoại.
Dãy Laiman được tạo thành khi các
electron chuyển từ quỹ đạo dừng bên
ngoài về quỹ đạo K
Dãy Banme được tạo thành khi các
electron chuyển từ quỹ đạo dừng bên
ngoài về quỹ đạo L
Dãy Pasen được tạo thành khi các
electron chuyển từ quỹ đạo dừng bên
ngoài về quỹ đạo M
1. Quang phổ của nguyên tử
hidro
- Quang phổ của nguyên tử
hidro là quang phổ vạch, và
được sắp xếp thành từng dãy:
+ Dãy Laiman: Trong miền tử
ngoại.
+ Dãy Balmer: Các vạch trong
miền tử ngoại và 4 vạch nằm
trong miền ánh sáng nhìn thấy:
Vạch đỏ H
α
(λ
α
= 0,6563 μm) ,
vạch lam H
β

(λ
β
= 0,4861 μm ,
vạch chàm H
γ
(λ
γ
= 0,4340 μm),
vạch tím H
δ
(λ
δ
= 0,4120 μm ).
+ Dãy Pasen: Trong miền hồng
ngoại.
4
- HS tiếp thu và ghi nhận.
- GV lập luận: Khi nhận năng lượng
kích thích, các nguyên tử hidro chuyển
từ trạng thái cơ bản E
1
lên các trạng
thái kích thích khác nhau, tức là
electron chuyển từ quỹ đạo dừng K ra
các quỹ đạo dừng phía ngoài. Khi
chuyển về trạng thái cơ bản, các
nguyên tử hidro sẽ phát ra các photon
có tần số khác nhau. Mỗi photon có tần
số f ứng với một bước sóng đơn sắc λ,
tức là ứng với một vạch quang phổ có

một màu nhất định. Vì vậy quang phổ
của nguyên tử hidro là quang phổ vạch.
2. Sử dụng mẫu nguyên tử Bo
giải thích cấu trúc quang phổ
vạch của nguyên tử hidro.
Khi nhận năng lượng kích
thích, các nguyên tử hidro
chuyển từ trạng thái cơ bản E
1
lên các trạng thái kích thích
khác nhau, tức là electron
chuyển từ quỹ đạo dừng K ra
các quỹ đạo dừng phía ngoài.
Khi chuyển về trạng thái cơ
bản, các nguyên tử hidro sẽ
phát ra các photon có tần số
khác nhau. Vì vậy quang phổ
của nguyên tử hidro là quang
phổ vạch.
IV. BÀI TẬP VẬN DỤNG (5 phút)
- HS giải bài tập dưới sự hỗ trợ
của giáo viên.
Câu 1:
Bán kính quỹ đạo N: 16r
0
Bán kính quỹ đạo L: 4r
0
Bán kính quỹ đạo giảm bớt 12r
0
Câu 2:

E
K
= -13,6 eV, E
M
= -1,5 eV
M K
hc
E E
λ
− =


M K
hc
E E
λ
=
−
Câu 1: Theo mẫu nguyên tử Bo, bán
kính quỹ đạo K của electron trong
nguyên tử hidro là r
0
. Khi electron
chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì
bán kính quỹ đạo giảm bớt một lượng
bằng bao nhiêu?
Câu 2: Năng lượng của nguyên tử hidro
ở hai trạng thái K và M lần lượt là E
K
=

-13,6 eV, E
M
= -1,5 eV. Tính bước sóng
của vạch quang phổ phát ra khi nó
chuyển từ quỹ đạo M về K?
Câu 3: Trong nguyên tử hidro, bán kính
Bo là r
0
= 5,3.10
-11
m. Ở một trạng thái
kích thích của nguyên tử hidro, electron
chuyển động trên quỹ đạo dừng có bán
kính là r = 2,12.10
-10
m. Quỹ đạo đó có
tên là gì ?
Câu 4: Khi nguyên tử hidro chuyển từ
5
=>
34 8
19
6,625.10 .3.10
(13,6 1.51).1,6.10
λ
−
−
=
−


0,1027 m
λ µ
=
Câu 3: r
n
= n
2
r
0
 n = 2
 Quỹ đạo L
Câu 4: E
2
= -1,514 eV ; E
1
= -3,407
eV
Ta có:
2 1
E E hf
− =

2 1
E E
f
h
−
=
=>
19

34
(3,407 1,514).1,6.10
6,625.10
f
−
−
−
=

14
4,572.10 Hzf =
trạng thái có năng lượng -1,514 eV sang
trạng thái có năng lượng -3,407 eV thì
nguyên tử phát ra bức xạ có tần số là
bao nhiêu ?
V.DẶN DÒ CÔNG VIỆC VỀ NHÀ
- Làm bài tập trong đề cương
- Xem trước bài “Sơ lược về Laze”
VI.RÚT KINH NGHIỆM

Giáo viên hướng dẫn Giáo sinh thực tập
6