Tài liệu Huớng dẫn học sinh lớp 12 ban cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần mẫu nguyên tử bo – quang phổ vạch của hidro

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HUỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 BAN CƠ BẢN PHÂN DẠNG VÀ NẮM ĐƯỢC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN: “MẪU NGUYÊN TỬ BO – QUANG PHỔ VẠCH CỦA HIDRO” Họ và tên tác giả: Hoàng Thị Yến Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Vật Lý THANH HOÁ NĂM : 2013 1 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí do chọn đề tài: - Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay: Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học cơ bản, học vật lí càng cần phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, độc lập, sáng tạo của học sinh để tìm hiểu và lĩnh hội các tri thức khoa học. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, các bài tập vật lí thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những qui tắc vật lí, phương pháp vật lí đã qui định trong chương trình học; bài tập vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học vật lí. Việc giải bài tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng, củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng. Vì thế trong giải bài tập vật lí việc tìm ra phương án tối ưu nhất để giải nhanh, chính xác, đúng bản chất vật lí là điều vô cùng quan trọng. - Đặc trưng của môn vật lí lớp 12 THPT: Chương trình vật lí lớp 12 THPT bao gồm cả cơ, quang, điên xoay chiều và vật lí hạt nhân, hầu như đều là các kiến thức mới với các em, đã thế lí thuyết rất dài, nhiều công thức phức tạp, nhiều hằng số với các đơn vị rất khó nhớ lại đòi hỏi phải chính xác tuyệt đối. Từ đó đòi hỏi người giáo viên dạy bộ môn phải không ngừng nâng cao kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ, phải có phương pháp tốt trong ôn tập và kiểm tra. -Từ thực tế của việc học tập bộ môn: Nhiều học sinh có ý thức học môn vât lí để thi khối A, A1, nhưng phương pháp còn bị động, đối phó, trông chờ, ỷ lại vào giáo viên. -Từ yêu cầu ngày càng cao của thi cử: 2 Hiện nay, trong xu thế đổi mới của ngành giáo dục về phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả giảng dạy và thi tuyển trắc nghiệm khách quan đã trở thành phương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học trong nhà trường THPT. Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra đánh giá tương đối rộng đòi hỏi học sinh phải học kỹ nắm vững toàn bộ kiến thức của chương trình, tránh học tủ học lệch. Đối với các kỳ thi ĐH và CĐ, học sinh không những phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phản ứng nhanh đối với các dạng toán, đặc biệt là các dạng toán mang tính chất khảo sát mà các em thường học. - Kết quả bồi dưỡng HSG và học sinh vào các trường ĐH – CĐ: Trong quá trình giảng dạy bản thân đã không ngừng học hỏi, tích lũy được nhiều kinh nghiệm hay để có thể áp dụng trong thực tế. Việc bồi dưỡng học sinh giỏi đã có kết quả nhất định. Trong các kỳ thi vào ĐH – CĐ hàng năm cũng có nhiều học sinh đạt điểm cao. Tôi nghiên cứu đề tài này nhằm: + Giúp học sinh lớp 12 ban cơ bản học tự chọn môn vật lí có thêm được các kiến thức và kỹ năng cơ bản trong ôn tập phần “Mẫu nguyên tử Bo – Quang phổ vạch của Hidro”,giúp các em ôn luyên lí thuyết, phân dạng bài tập và có các phương pháp tối ưu để giải các bài tập phần này. + Tìm cho mình 1 phương pháp để tạo ra các phương pháp giảng dạy phù hợp với đối tượng học sinh nơi mình công tác, tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập, giúp các em đạt kết quả cao trong các kỳ thi. + Được nghe lời nhận xét góp ý từ đồng nghiệp, đồng môn + Nâng cao chất lượng học tập bộ môn, góp phần nhỏ bé vào công cuộc CNH – HĐH đất nước. + Mong muốn được HĐKH các cấp nhận xét, đánh giá, ghi nhận kết qủa nỗ lực của bản thân giúp cho tôi có nhiều động lực mới hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Tôi xin chân thành cảm ơn! 3 PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Cơ sở chọn đề tài: 1.1. Cơ sở lí luận: 1.1.1. Cơ sở của việc dạy - học bộ môn: Dạy học là quá trình tác động 2 chiều giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh. Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức một cách dễ dàng và ngược lại. 1.1.2. Cơ sở của việc nắm kiến thức - kỹ năng: + Về mặt kiến thức: Sau khi học xong, học sinh phải nhớ được, hiểu được các kiến thức cơ bản trong chương trình sách giáo khoa. Đó là nền tảng vững chắc để phát triển năng lực cho học sinh ở cấp cao hơn. + Về kỹ năng: Học sinh biết vận dụng kiến thức đã học để trả lời được các câu hỏi lí thuyết, vận dụng lí thuyết giải được các bài tập Việc bồi dưỡng các kiến thức kỹ năng phải dựa trên cơ sở năng lực, trí tuệ của học sinh ở các mức độ từ đơn giản đến phức tạp. Như vậy, việc dạy bài mới trên lớp mới chỉ cung cấp kiến thức cho học sinh. Học sinh muốn có kiến thức, kỹ năng phải được thông qua một quá trình khác: Đó là quá trình ôn tập. Trong 6 mức độ của nhận thức, tôi chú ý đến 2 mức độ là: Mức độ vận dụng và mức độ sáng tạo. Mức độ vận dụng là mức độ học sinh có thể vận dụng các kiến thức cơ bản đã học để giải đươc các dạng BT áp dụng công thức thay số và tính toán . Còn mức độ sáng tạo yêu cầu học sinh phải biết tổng hợp lại, sắp xếp lại, thiết kế lại những thông tin đã có để đưa về các dạng BT cơ bản hoặc bổ sung thông tin từ các nguồn tài liệu khác để phân thành các dạng BT và nêu các phương pháp giải sao cho phù hợp với các kiến thức đã học. 1.2. Thực trạng của vấn đề: - Việc học tập của học sinh nhằm 2 mục đích: Học để biết và học để thi. Nếu chỉ học để biết thì học sinh chỉ cần “đọc” và “nhớ”. Còn học để thi học sinh 4 phải có kỹ năng cao hơn: Nhớ kiến thức -> Trình bày kiến thức -> Vận dụng kiến thức -> Sáng tạo thêm từ các kiến thức đã có -> Kết quả học tập. - Trong các đề thi ĐH - CĐ và HSG gần đây: Mỗi đề thi thường có một số câu hỏi khó (câu hỏi nâng cao) mà nếu hoc sinh chỉ vận dụng công thức SGK thì không thể làm được. Ví dụ :Chương lượng tử ánh sáng ở SGK lớp 12 cơ bản có Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo; kiến thức lý thuyết chỉ nói chung chung, không đi sâu vào từng vấn đề cụ thể nhưng các dạng bài tập đưa ra trong các kỳ thi ĐH và CĐ lại phức tạp. Với chỉ kiến thức SGK thì học sinh ban cơ bản không thể nào giải được đề thi ĐH và CĐ phần này. Hơn nữa, “ Mẫu nguyên tử Bo, Quang phổ vạch của Hidro” với học sinh THPT thật mới mẻ và trừu tượng, học sinh chỉ nghe là chính, trường nào có điều kiện thí nghiệm thì các em được nhìn thấy 4 vạch quang phổ phát xạ của Hidro: đỏ, lam, chàm, tím. Trường nào không có điều kiện thí nghiệm thì các em chẳng bao giờ nhìn thấy, cũng chẳng biết các mức năng lượng K, L, M, N, O, P sao lại có tên như vậy, sao không phải là A, B, C…Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài tập đơn giản thay vào công thức có sẵn, còn các bài tập yêu cầu phải có khả năng phân tích đề hoặc tư duy thì kết quả rất kém. Để giúp học sinh có thể nắm được và vận dụng các phương pháp cơ bản để giải các bài tập trong các đề thi phần: Mẫu nguyên tử Bo- Quang phổ vạch của Hidro, tôi chọn đề tài: “Huớng dẫn học sinh lớp 12 ban cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần: Mẫu nguyên tử Bo – Quang phổ vạch của Hidro”. Trong đề tài này, tôi tóm tắt những phần lý thuyết cơ bản, đưa ra các dạng bài tập và phương pháp giải, bài tập tự luyện nhằm giúp các em ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập và có phương pháp giải các dạng bài tập. 2. Đối tượng áp dụng, phạm vi, tài liệu và phương pháp triển khai đề tài. 2.1. Đối tượng áp dụng: Là học sinh lớp 12B3, 12B4 trường THPT Yên Định 3. Tham khảo cho học sinh lớp 12 Ban KHTN - Thuận lợi: 5 + Học sinh cuối cấp, có ý thức mục tiêu rõ ràng trong việc chọn nghề, chọn trường, chọn khối. + Học sinh nông thôn, ít tệ nạn xã hội, có ý thức vươn lên để thoát khỏi đói nghèo. + Một số ít học sinh có năng lực, có nguyện vọng thi vào các trường ĐH, các trường cao đẳng… - Khó khăn: + Số học sinh thực sự học được có ý thức tốt đều đã vào ban KHTN, một số khác vào lớp 12B2. + Số học sinh ban cơ bản học tự chọn vật lí ở 2 lớp 12B3, 12B4 chỉ có: 25% có nhu cầu thực sự: có học lực TB khá quyết tâm học để theo khối A, A1. 40% học để thi tốt nghiệp và theo khối (vì 2 khối này có nhiều ngành nghề để lựa chọn), số này có học lực TB. 35% không thể thi khối khác (vì xác định không đậu đại học, cao đẳng sẽ đi học nghề thì môn vật lí cũng rất cần thiết trong học tâp và xét tuyển sau này), số này có học lực yếu, ý thức kém. 2.2. Phạm vi áp dụng: Đề tài được sử dụng vào việc: - Ôn tập chính khóa và ôn thi tốt nghiệp ( chỉ là phụ ). - Ôn thi HSG và CĐ – ĐH ( là chính ). - Giáo viên hướng dẫn học sinh ôn tập trên cơ sở: ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập, giải các bài tập mẫu, ra bài tập ôn luyện có đáp án để học sinh tự làm. 2.3. Tài liệu nghiên cứu: Sách giáo khoa vật lí 12 cơ bản và nâng cao, sách giáo viên, các chuyên đề, đề thi và đáp án hàng năm, tài liệu từ internet… 2.4. Phương pháp triển khai đề tài: Thực hiện ôn tập cho học sinh lớp 12 hoặc dạy vào giờ tự chọn. 3. Nội dung đề tài: 3.1. Tóm tắt lí thuyết 6 3.1.1. Tiên đề Boh 3.1.1.1 Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng. Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron 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 hidro, bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp: Bán kính: r0 Tên quỹ đạo: K 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 L M N O P Với r0 = 5,3.10-11 m ; r0 gọi là bán kính Bo 3.1.1.2. Tiên đề 2: Nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng E m cao hơn khi chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng E n thấp hơn sẽ giải phóng một năng lượng:  mn hf mn  hc Em  En  mn và ngược lại. 3.1.1.3. Hệ quả: Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng: rn = n2r0 với r0 = 0,53 A0 Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrô, trạng thái dừng là trạng thái có mức năng lượng thấp nhất (ứng với quỹ đạo K), các trạng thái có mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích (thời gian tồn tại 10 -8 s) Nguyên tử (electron) chỉ hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng đúng bằng hiệu năng lượng giữa hai mức. 3.1.2. Năng lượng ở trạng thái dừng: En =  13,6 (eV ) ; n2 E0 = 13,6 eV 3.1.3. Bước sóng: 7 hc 1 1  E m  E n 13,6.( 2  2 ).1,6.10  19 (J)  n m hay: 1 1 1  RH ( 2  2 ) , với RH = 1,09.107 m-1 : Hằng số Ritber  n m 3.1.4 Lực tương tác điện: Fđ = k q1q 2 r2 với k = 9.109 N .m 2 C2 ( hệ số tỉ lệ) q1, q2 là độ lớn 2 điện tích (C) r là khoảng cách 2 điên tích (m) Fđ là lực (N) Lực hướng tâm: Fht = mv 2 r với m là khối lượng (kg) v là vận tốc (m/s) r là bán kính đường tròn quỹ đạo (m) Fht là lực (N) 3.1.5. Quang phổ của nguyên tử Hiđrô: Các electron ở trạng thái kích thích tồn tại khoảng 10 -8s nên giải phóng năng lượng dưới dạng phôtôn để trở về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hiđrô khi tạo thành các dãy quang phổ E P n=6 O n=5 N n=4 M n=3    L E  n=2 E2 8 n =1 K E1  Lai – man Ban – me Pa – sen + Dãy Laiman: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại). Chú ý: Bước sóng càng ngắn năng lượng càng lớn. Lưu ý: Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L → K Vạch ngắn nhất λ∞K khi e chuyển từ ∞ → K. + Dãy Banme: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy). Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: - Vạch đỏ Hα : ứng với e chuyển từ: M → L - Vạch lam Hβ : ứng với e chuyển từ: N → L - Vạch chàm Hγ : ứng với e chuyển từ: O → L - Vạch tím Hδ : ứng với e chuyển từ: P → L Lưu ý: Vạch dài nhất λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn nhất λ∞L khi e chuyển từ ∞ → L. + Dãy Pasen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao hơn về trạng thái có mức năng lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại). Lưu ý: Vạch dài nhất λNM khi e chuyển từ N → M. Vạch ngắn nhất λ∞M khi e chuyển từ ∞ → M. 9 * Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: 1 1 1   13 12  23 và f 13  f 12  f 23 3.2. Phân dạng bài tập 3.2.1. DẠNG 1: TÍNH BÁN KÍNH, TỐC ĐỘ, NĂNG LƯỢNG, CHU KỲ, TẦN SỐ... CỦA ELECTRON TRÊN QUĨ ĐẠO DỪNG. Ví dụ 1: Tìm vận tốc dài của electron trong nguyên tử hiđrô khi electron chuyển động trên quỹ đạo K có bán kính r 0 = 5,3.10-11m. Từ đó tìm số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian. Cho me=9,1.10-31kg. HƯỚNG DẪN Khi e chuyển động quanh hạt nhân lực hút tĩnh điện luôn hướng về tâm=> Lúc này lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm.   mv 2 ke 2  Ta có : => v = e. rn rn2 k mrn với rn=n2.ro (rn là bán kính quỹ đạo Bo thứ n) và k =9.109 Do đó, số vòng quay của electron trong 1s được tính bởi: v =2  r0.n => n Ví dụ 2: Cho bán kính Bo r0=0,53 A0. tính vận tốc dài của electron trên quĩ đạo trạng thái kích thích thứ 3. Cho me=9,1.10-31kg. HƯỚNG DẪN Trạng thái kích thích thứ 3 => n =4. Áp dụng hệ thức v = e. k mrn => v Ví dụ 3: Xác định độ biến thiên năng lượng của electron trong nguyên tử hidro khi nó bức xạ ánh sáng có bước sóng 0,486  m. HƯỚNG DẪN Ta có:  hf mn  hc 6,62.10  34.3.10 8 Em  En  4,086.10  19 J 2,554eV 6  0,486.10 Ví dụ 4: (ĐH 2011): Trong nguyên tử hiđrô, bán kính Bo là r0 = 5,3.10-11m. Ở một trạng thái kích thích của nguyên tử hiđrô, êlectron chuyển động trên quỹ 10 đạo dừng có bán kính là r = 2,12.10-10 m. Quỹ đạo đó có tên gọi là quỹ đạo dừng: A. L. B. O. C. N. D. M. HƯỚNG DẪN rn = n2r0  n2 = 2,12 x1010 5,3 x1011 = 4  n = 2 => Đáp án A Ví dụ 5: Biết độ lớn của năng lượng toàn phần của electron trong nguyên tử hidro tỉ lệ nghịch với độ lớn bán kính của quỹ đạo. Năng lượng toàn phần của electron gồm động năng của electron và thế năng tương tác của nó với hạt nhân. Mặt khác, lại biết năng lượng toàn phần của electron trên quỹ đạo càng xa hạt nhân thì càng lớn. Gọi WK và WN là năng lượng toàn phần của electron trên các quỹ đạo K và N. Tính WN theo WK. HƯỚNG DẪN Ta có: WK = A rK ; WN = A rN ; A là một hằng số tỉ lệ. Mặt khác: rN = 16rK. => WK = 16 W N hay WK = 16WN Nếu WK và WN đều dương thì WK > WN. Điều đó không đúng. Vậy cả W K và WN đều âm và WN = 1 16 WK ( với WK < WN < 0 ). 3.2.2. DẠNG 2: QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HIDRO Ví dụ 1: Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman là λ0 = 122 nm, của hai vạch Hα và Hβ trong dãy Banme lần lượt là λ1 = 656nm và λ2 = 486nm. Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen. HƯỚNG DẪN Ta có: hc 0 E2 – E1 hc 1 E3 – E2  hc hc hc  E3  E1  E3  E 2  E 2  E1    31  0 1 103 31 1 0 0  1 hc 2 E4 – E2 nm; 11  hc hc hc  E 4  E3  E 4  E 2  E 2  E3    43  1 2  1875  43  2 1 1   2 nm Ví dụ 2: (ĐH 2011): Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được xác định bởi công thức E n   13,6 (eV ) với n = 1, 2, n2 3…Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 về quỹ đạo dừng n = 1 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ 1. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng n = 5 về quỹ đạo dừng n = 2 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ2. Mối liên hệ giữa hai bước sóng λ1 và λ2 là: A. 27λ2 = 128λ1. B. λ2 = 5λ1. C. 189λ2 = 800λ1. D. λ2 = 4λ1. HƯỚNG DẪN hc 1  13,6( 1  1) 32 hc 1 1  13,6( 2  2 ) 2 5 2  1 189   2 800 => đáp án C Ví dụ 3: Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là λ1 = 0,1216 µm và vạch ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo M về quỹ đạo K có bước sóng λ 2 = 0,1026 µm. Hãy tính bước sóng dài nhất λ3 trong dãy Banme. HƯỚNG DẪN hc hc hc  1 2 Ta có:   E M  E L E M  E K  E K  E L      3     0,6566m 3 2 1 1 2 Ví dụ 4: Các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô ở trạng thái dừng được xác định bằng công thức: En =  13,6 eV với n là số nguyên; n = 1 ứng với mức cơ n2 bản K; n = 2, 3, … ứng với các mức kích thích L, M, … a) Tính năng lượng (đơn vị Jun) để iôn hoá của nguyên tử hiđrô. b) Tính ra mét bước sóng của vạch đỏ Hα trong dãy Banme. HƯỚNG DẪN a) Để ion hóa nguyên tử hiđrô thì phải cung cấp cho nó một năng lượng để electron nhảy từ quỹ đạo K (n = 1) ra khỏi mối liên kết với hạt nhân (n = ∞). 12 Do đó ∆E = E∞ - E1 =  13,6 x1,6 x10  19 0    12     21,76 x10  19 J  b) Ta có: hc 13,6 x1,6 x10  19  13,6 x1,6 x10  19  E3  E 2     32 32 22   36hc   32  0,658 x10  6 m  19 5 x 13 , 6 x 1 , 6 x 10  Ví dụ 5: Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được tính theo công thức En =  13,6 eV (n = 1, 2, 3,…). Tính bước sóng của n2 bức xạ do nguyên tử hiđrô phát ra khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 sang quỹ đạo dừng n = 2. HƯỚNG DẪN Ta có: E3 =  hc E3 - E2 =  32 13,6 13,6 eV = - 1,511 eV; E2 =  eV = -3,400 eV 2 3 22  32  hc 6,576 x10  7 m 0,6576m E3  E 2 Ví dụ 6: Năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô lần lượt là: EK = -13,60 eV; EL = -3,40 eV; EM = -1,51 eV; EN = -0,85 eV; EO = -0,54 eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử hiđrô phát ra. HƯỚNG DẪN Ta có:  LK  NK   hc  0,1218 EL  EK hc  =,0974 EN  EK . 10-6 m ;  MK . 10-6 m ; OK   hc  0,1027.10-6 EM  E K hc -6  E O  E K 0,0951.10 m m Ví dụ 7: Biết bước sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman của nguyên tử hiđrô là λL1 = 0,122 µm và λL2 = 103,3 nm. Biết mức năng lượng ở trạng thái kích thích thứ hai là -1,51 eV. Tìm bước sóng của vạch H α trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử hiđrô, mức năng lượng của trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích thứ nhất. HƯỚNG DẪN 13 hc Ta có:   EM  E L E M  E K  ( E L  E K )     hc hc   L 2  L1  L1 L 2 = 0,6739  m;  L1   L 2 hc hc EM  EK  EK EM   13,54eV eV; L2 L2 EL EK  hc  3,36eV  L! Ví dụ 8: Cho biết bước sóng dài nhất của dãy Laiman và Banme trong nguyên tử phát xạ của nguyên tử hidro lần lượt là 0,1217 m và 0,6576 m . a. Hãy tính bước sóng vạch thứ 2 của dãy Laiman b. Cho biết năng lượng của electron trong nguyên tử hidro được tính theo công thức En=  13,6 (eV) với n=1,2,3…là những số nguyên. Nguyên tử hidro đang n2 ở mức năng lượng thấp nhất thì được truyền động năng 12,6eV. Hỏi có bao nhiêu vạch quang phổ mà nguyên tử có thể phát ra và tính bước sóng của các vạch quang phổ đó. HƯỚNG DẪN a. hc  max trong dãy Lainman là  21: E2 – E1 =  (1) 21  max trong dãy Banme là  32: E3 - E2 =  (2) 32 hc Bước sóng vạch thứ 2 của dãy Laiman là  31: hc 31 hc = E3 – E1 = (E3 – E2) + (E2 – E1) =  32  hc 31  . 32 21 Vậy: 31     0,1027 m 32 21 b. Ta có: E1 = -13,6eV, khi nhận được năng lượng kích thích thì electron có thể chuyên lên quỹ đạo dừng có mức năng lượng En Ta có: En  E1 + Eđ =>  13,6  13,6  12,6 n2 => n 3,68 14 Mà n là số nguyên => n = 2,3.Vậy nguyên tử có thể phát ra 3 vạch như câu a. - 2 vạch trong dãy Lainman có  21 = 0,1217 m và - Vạch H trong dãy Banme có 32 31 0,1027 m 0,6576m 3.3. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP MẪU NGUYÊN TỬ BO - QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HYDRO Câu 1: Khi electron trong nguyên tử hiđrô ở một trong các mức năng lượng cao M, N, O, … nhảy về mức có năng lượng L, thì nguyên tử hiđrô phát ra các vạch bức xạ thuộc dẫy A. Lyman. B. Balmer. C. Paschen. D. Brackett. Câu 2: Muốn quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô chỉ phát ra 3 vạch thì phải kích thích nguyên tử hiđrô đến mức năng lượng. A. M. B. N. C. O. D. P. Câu 3: Nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái dừng mà electron chuyển động trên quỹ đạo O. Tính số vạch quang phổ mà nguyên tử có thế phát ra khi chuyển về các trạng thái có năng lượng thấp hơn. A. 1 vạch. B. 3 vạch. C. 6 vạch. D. 10 vạch. Câu 4: Xét nguyên tử hiđrô nhận năng lượng kích thích, electron chuyển lên quỹ đạo N, khi electron trở về các quỹ đạo bên trong sẽ phát ra tối đa A. 3 phôtôn. B. 4 phôtôn. C. 5 phôtôn. D. 6 phôtôn. Câu 5: Trong quang phổ hiđrô bức xạ đầu tiên trong dãy Balmer có A. màu lam. B. màu chàm. C. màu tím. D. màu đỏ. Câu 6: Trong quang phổ vạch của hidrô, dãy Lyman được hình thành ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo ngoài về A. quĩ đạo K . B. quĩ đạo L. C. quỹ đạo M. D. quĩ đạo N. Câu 7: Nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản được kích thích có bán kính quỹ đạo tăng lên 9 lần. Các chuyển dời có thể xảy ra là A. từ M về L. B. từ M về K. C. từ L về K. D. Cả A, B, C đều đúng. Câu 8: Người vận dụng thuyết lượng tử để giải thích quang phổ vạch của nguyên tử Hiđro là 15 A. Einstein. B. Planck. C. Bohr. D. De Broglie. Câu 9: Cho tần số của hai vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Lyman là f 1; f2. Tần số của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Balmer( fα ) được xác định bởi: A. f   f1  f 2 B. C. f   f1  f 2 f   f 2  f1 D. 1 1 1   f f1 f 2 Câu 10: Các vạch trong dãy Paschen thuộc vùng nào trong thang sóng điện từ ? A. Vùng hồng ngoại. C. Vùng ánh sáng nhìn thấy. B. Vùng tử ngoại. D. Vùng ánh sáng nhìn thấy và tử ngoại. Câu 11: Các vạch quang phổ trong dãy Lyman thuộc vùng nào ? A. Vùng hồng ngoại. C. Vùng ánh sáng nhìn thấy. B. Vùng tử ngoại. D. Một vùng ánh sáng nhìn thấy và tử ngoại. Câu 12: Nói về sự tạo thành quang phổ vạch của hiđrô mệnh đề nào sau đây không đúng: A. Dãy Lyman thuộc vùng hồng ngoại. B. Dãy Balmer thuộc vùng tử ngoại và vùng ánh sáng khả kiến. C. Dãy Paschen thuộc vùng hồng ngoại. D. Dãy Lyman thuộc vùng tử ngoại. Câu 13: Mẫu nguyên tử Bohr khác mẫu nguyên tử Rutherphord ở điểm nào? A. Mô hình nguyên tử có hạt nhân. B. Hình dạng quỹ đạo của các êlectrôn. C. Biểu thức của lực hút giữa hạt nhân và êlectrôn. D. Trạng thái có năng lượng ổn định. Câu 14: Chọn câu trả lời đúng. Khi êlectrôn trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo M về quĩ đạo L thì: A. nguyên tử phát ra phôtôn có năng lượng ε = EL – EM. B. nguyên tử phát phôtôn có tần số f = EM  EN h C. nguyên tử phát ra một vạch phổ thuộc dãy Balmer. D. nguyên tử phát ra một vạch phổ có bước sóng ngắn nhất trong dãy Balmer. 16 Câu 15: Khi electron trong nguyên tử hiđrô bị kích thích lên mức M có thể thu được các bức xạ phát ra A. chỉ thuộc dãy Laiman. B. thuộc cả dãy Laiman và Banme. C. thuộc cả dãy Laiman và Pasen. D. chỉ thuộc dãy Banme. Câu 16: Cho ba vạch có bước sóng dài nhất trong ba dãy quang phổ của hiđrô là λ 1L= 0,1216µm(Laiman), λ 1P = 0,6563µm(Banme) và λ1P = 1,8751µm(Pasen). Số vạch khác có thể tìm được bước sóng là A. hai vạch. B. ba vạch. C. bốn vạch. D. sáu vạch. Câu 17: Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K của êlectron trong nguyên tử hiđrô là r0. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt A. 12r0. B. 4r0. C. 9r0. D. 16r0. Câu 18: Cho bước sóng của 2 vạch trong dãy Balmer: λ α = 0,656µm; λβ = 0,486µm.. Hãy xác định bước sóng của bức xạ ở quang phổ vạch của hiđrô ứng với sự di chuyển của electron từ quĩ đạo N về quĩ đạo M. A. 1,875µm. B. 1,255µm. C. 1,545µm. D. 0,840µm. Câu 19: Cho bán kính quỹ đạo Bohr thứ nhất là 0,53A 0. Bán kính quỹ đạo Bohr thứ 5 là A. 1,325nm. B. 13,25nm. C. 123.5nm. D. 1235nm. Câu 20: Khi hiđro ở trạng thái cơ bản được kích thích chuyển lên trạng thái có bán kính quỹ đạo tăng lên 9 lần. Khi chuyển dời về mức cơ bản thì phát ra bước sóng của bức xạ có năng lượng lớn nhất là A. 0,103µm. B. 0,203µm. C. 0,13µm. D. 0,23µm. Câu 21: Một electron có động năng 12,4eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, ở trạng thái cơ bản. Sau va chạm nguyên tử hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển lên mức kích thích đầu tiên. Động năng của êlectrôn còn lại là A. 10,2eV. B. 2,2eV. C. 1,2eV. D. 1,9eV. 17 Câu 22: Năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron ra khỏi nguyên tử hiđrô từ trạng thái cơ bản là 13,6eV. Bước sóng ngắn nhất của vạch quang phổ ở dãy Lyman bằng A. 0,1012µm. B. 0,0913µm. C. 0.0985µm. D. 0,1005µm. Câu 23: Khi nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản được rọi bằng ánh sáng đơn sắc và phát ra 6 vạch quang phổ. Năng lượng của phôtôn rọi tới nguyên tử là A. 0,85eV. B. 12,75eV. C. 3,4eV. D. 1,51eV. Câu 24: Bước sóng dài nhất trong dãy Balmer bằng 0,6500µm. Bước sóng dài nhất trong dãy Lyman bằng 0,1220µm. Bước sóng dài thứ hai trong dãy Lyman bằng A. 0,1027µm. B. 0,1110µm. C. 0,0528µm. D. 0,1211µm. Câu 25: Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Lyman là 0,1216µm. Vạch ứng với sự chuyển của electron từ quĩ đạo M về quĩ đạo K có bước sóng 0,1026µm. Bước sóng dài nhất trong dãy Balmer là A. 0,7240µm. B. 0,6860µm. C. 0,6566µm. D. 0,7246µm. Câu 26: Cho bước sóng của 2 vạch trong dãy Balmer: λ α = 0,6563µm; λβ = 0,4861µm.. Bước sóng của vạch quang phổ thứ nhất trong dãy Paschen ở vùng hồng ngoại là A. 1,0939µm. B. 1,2181µm. C. 1,4784µm. D. 1,8744µm. Câu 27: Cho biết năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron ra khỏi nguyên tử hiđrô từ trạng thái cơ bản là 13,6eV. Cho biết hằng số Planck là h = 6,625.10-34(J.s), c = 3.108(m/s). Bước sóng ngắn nhất của vạch quang phổ trong dãy Pasen là: A. λPmin = 0,622µm. B. λPmin = 1,0960.10-6 m C. λPmin = 0,722µm. D. λPmin = 0,922µm. 18 Câu 28: Bước sóng của quang phổ vạch quang phổ nguyên tử hiđrô được tính theo công thức : 1 1 1  RH ( 2  2 )  m n với RH = 1,097.107(m-1). Bước sóng của vạch thứ hai trong dãy Balmer là A. 0,486 µm. B. 0,518 µm . C. 0,586 µm . D. 0,868 µm . Câu 29: Mức năng lượng của các quỹ đạo dừng của nguyên tử hiđrô lần lượt từ trong ra ngoài là: E1 = -13,6eV; E2 = -3,4eV; E3 = -1,5eV; E4 = -0,85eV. Nguyên tử ở trạng thái cơ bản có khả năng hấp thụ các phôtôn có năng lượng nào dưới đây, để nhảy lên một trong các mức trên ? A. 12,2eV. B. 10,2eV. C. 3,4eV. D. 1,9eV. Câu 30: Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là 0,1216µm. Vạch ứng với sự chuyển của electron từ quĩ đạo M về quĩ đạo K có bước sóng 0,1026µm. Bước sóng dài nhất trong dãy Banme là A. 0,7240µm. B. 0,6860µm. C. 0,6566µm. D. 0,7246µm. Câu 31: Hãy xác định trạng thái kích thích cao nhất của các nguyên tử hiđrô trong trường hợp người ta chỉ thu được 6 vạch quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô. A. Trạng thái L. B. Trạng thái M. C. Trạng thái N. D. Trạng thái O. Câu 32: Bước sóng ứng với bốn vạch quang phổ của nguyên tử hiđrô là vạch tím: 0,4102 m µ ; vạch chàm: 0,4340 m µ ; vạch lam: 0,4861µm và vạch đỏ: 0,6563µm . Bốn vạch này ứng với sự chuyển của electron trong nguyên tử hiđrô từ các quỹ đạo M, N, O và P về quỹ đạo L. Hỏi vạch lam ứng với sự chuyển nào? A. Sự chuyển M về L. B. Sự chuyển N về L. C. Sự chuyển O về L. D. Sự chuyển P về L. Câu 33: Xét ba mức năng lượng EK < EL < EM của nguyên tử hiđrô. Cho biết E L – EK > EM – EL. Xét ba vạch quang phổ(ba ánh sáng đơn sắc) ứng với ba sự chuyển mức năng lượng như sau: Vạch λ LK ứng với sự chuyển từ EL → EK. 19 Vạch λ ML ứng với sự chuyển từ EM → EL. Vạch λ MK ứng với sự chuyển từ EM → EK. Hãy chọn cách sắp xếp đúng: A. λ LK < λ ML < λ MK . B. λ LK > λ ML > λ MK . C. λ MK < λ LK < λ ML. D. λ MK > λ LK > λ ML. Câu 34: Một nguyên tử có thể bức xạ một phôtôn có năng lượng hf(f là tần số, h là hằng số plăng) thì nó không thể hấp thụ một năng lượng có giá trị bằng: A. 2hf. B. 4hf. C. hf/2. D. 3hf. Câu 35: Bán kính quỹ đạo Bo thứ nhất là r 0 = 5,3.10-11 m. Cho biết khối lượng của electron là m = 9,1.10-31 kg, điện tích electron là e = -1,6.10 -19C, k = 9.109 (kgm2/C2). Động năng của eleectron trên quỹ đạo Bo thứ nhất bằng A. 13,6J. B. 13,6eV. C. 13,6MeV. D. 27,2eV. Câu 36: Nguyên tử hiđrô gồm một hạt nhân và một electron quay xung quanh hạt nhân này. Bán kính quỹ đạo dừng thứ nhất là r0 = 5,3.10-11m. Trên quỹ đạo dừng thứ nhất electron quay với tần số bằng A. 6,6.1017 vòng/s. B. 7,6.1015 vòng/s. C. 6,6.1015 vòng/s. D. 5,5.1012 vòng/s. Câu 37: Electron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ mức năng lượng thứ 3 về mức năng lượng thứ nhất. Tần số mà phôtôn phát ra bằng: A. 9,22.1015 Hz. B. 2,92.1014 Hz. C. 2,29.1015 Hz. D. 2,92.1015 Hz. Câu 38: Khi kích thích nguyên tử hiđro ở trạng thái cơ bản, bán kính quỹ đạo dừng của electron tăng lên 9 lần. Bước sóng của các bức xạ mà nguyên tử hiđrô có thể phát ra sau đó là A. 0,434 µm ; 0,121µm ; 0,657µm . B. 0,103µm ; 0,486 µm ; 0,657 µm . C. 0,103 µm ; 0,121 µm ; 0,657 µm . D. 0,103 µm ; 0,121 µm ; 0,410 µm. Câu 39: Thông tin nào đây là sai khi nói về các quỹ đạo dừng ? A. Quỹ đạo có bán kính r0 ứng với mức năng lượng thấp nhất. B. Quỹ đạo M có bán kính 9r0. C. Quỹ đạo O có bán kính 36r0. D. Không có quỹ đạo nào có bán kính 8r0. 20