Một số kinh nghiệm khi dạy bài Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô và bài tập vận dụng Lý lớp 12

Một số kinh nghiệm khi dạy bài Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô và bài tập vận dụng Lý lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LÊ HOÀN Tên đề tài : MỘT SỐ KINH NGHIỆM KHI DẠY BÀI MẪU NGUYÊN TỬ BO VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG VẬT LÝ LỚP 12 Họ tên tác giả : LÊ CHÍ THẢO Chức vụ : Hiệu Trưởng Đơn vị cơng tác : Trường THPT Lê Hồn SKKN thuộc mơn : Vật Lý SKKN THUỘC NĂM HỌC : 2010 – 2011 BỐ CỤC ĐỀ TÀI PHẦN I ; ĐẶT VẤN ĐỀ PHẦN II : CÁC GIẢI PHÁP CẢI TIẾN KHI DẠY VÀ LUYỆN TẬP PHẦN III : KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ CÁC BÀI HỌC KINH NGHIỆM PHÇN MéT : ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí DO CHỌN ĐỀ TÀI : - Bài : Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô - Vật Lý 12 chương trình nâng cao học cung cấp lượng kiến thức quan trọng, phần kiến thức thường hay có phần thi TN – THPT thi tuyển sinh vào Đại học mà kiến thức lại khó trừu tượng với học sinh Những phần kiến thức khó, trừu tượng với học sinh này, : + Tại Bo lại bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho hai giả thuyết sau gọi tiên đề Bo + Nội dung ý nghĩa hai tiên đề Bo + Từ hai tiên đề Bo để giải thích đảo vạch quang phổ (Bài 39) + Giải thích tạo thành dãy quang phổ vạch quang phổ nguyên tử Hyđrô + Một số dạng tập bản, trọng tâm quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô Trong phần học hiểu biết kiến thức sâu sắc giáo viên khả truyền thụ kiến thức người giáo viên đóng vai trị quan trọng việc truyền tải kiến thức cho học sinh nắm vững vận dụng việc làm tập, giúp em có kiến thức tốt để phục vụ kỳ thi tốt nghiệp THPT Tuyển sinh vào trường Đại học - Phần kiến thức học phần khó chương trình SGK Vật Lý chương trình nâng cao lớp 12, người dạy người học gặp số khó khăn định - Trong đó, phần kiến thức quan trọng mà kỳ thi tốt nghiệp THPT Tuyển sinh Đại học đề cập đến Chính tơi chọn đề tài viết sáng kiến kinh nghiệm : Một số kinh nghiệm dạy ((Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô phần tập vận dụng)) Vật Lý lớp 12 chương trình nâng cao, để qua trình đúc rút kinh nghiệm giảng dạy giúp học sinh hiểu rõ, nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức tốt học tập, kiểm tra thi cử Đề tài nghiền ngẫm, đúc rút kinh nghiệm vận dụng giảng dạy nhiều năm học qua, mang lại điều bổ ích giúp học sinh học tập tốt Song cịn phải tiếp tục hồn thiện, bổ sung thêm đạt độ hoàn chỉnh cao Vậy tơi mong góp ý chân tình bạn đồng nghiệp gần xa em học sinh I NHỮNG VẤN ĐỀ TẬP TRUNG ĐÚC RÚT KINH NGHIỆM KHI DẠY BÀI MẪU NGUYÊN TỬ BO VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ : Tại Bo lại bổ sung hai giả thuyết (hai tiên đề) vào mẫu hành tinh nguyên tử Rơdơ-pho ? Nội dung ý nghĩa hai tiên đề Bo ? Vận dụng hai tiên đề Bo để giải thích quang phổ vạch phát xạ quang phổ vạch hấp thụ (sự đảo vạch quang phổ) Giải thích tạo thành dãy quang phổ vạch quang phổ nguyên tử Hyđrô Một số dạng tập bản, trọng tâm quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô PHẦN HAI : CÁC GIẢI PHÁP CẢI TIẾN I GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỀ TẠI SAO BO LẠI BỔ SUNG HAI TIÊN ĐỀ CỦA MÌNH VÀO MẪU HÀNH TINH NGUYÊN TỬ RƠ-DƠ-PHO : Giới thiệu cho học sinh sơ lược mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho thành công, hạn chế mẫu hành tinh nguyên tử : a Những nội dung Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho : - Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương giữa, êlêctrơn quay quanh hạt nhân tạo thành lớp vỏ nguyên tử - Hạt nhân có khối lượng xấp xỉ khối lượng nguyên tử, hay nói : khối lượng nguyên tử chủ yếu tập trung hạt nhân - Hạt nhân có kích thước vơ nhỏ bé so với kích thước nguyên tử, hay nói : Ngun tử hồn tồn trống rỗng - Bình thường nguyên tử trung hoà điện - Nguyên tử nhận thêm êlêctrơn để trở thành ion âm nhường êlêctrôn để trở thành ion dương b Những thành công chủ yếu Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho : - Giải thích tính chất điện, tượng điện - Giải thích chất dịng điện môi trường c Những hạn chế chủ yếu Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho : - Không giải thích tính bền vững nguyên tử : Đó : Theo Vật lý học cổ điển êlêctrôn quay xung quanh hạt nhân xạ lượng, nên lượng giảm dần, dẫn đến êlêctrôn phải quay quỹ đạo đường xoắn ốc cuối rơi vào hạt nhân dẫn đến nguyên tử bị biến hoá Song thực tế nguyên tử bền vững - Khơng giải thích tạo thành quang phổ vạch nguyên tử Đó : Theo Vật lý học cổ điển êlêctrôn quay xung quanh hạt nhân xạ lượng, nên lượng giảm dần, dẫn đến quang phổ nguyên tử phải quang phổ liên tục Song thực tế quang phổ nguyên tử quang phổ vạch Lý Bo bổ sung hai giả thuyết (tiên đề) để khắc phục hai thiếu sót chủ yếu Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ- : Để khắc phụ hai thiếu sót Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho nêu nên Bo bổ sung hai giả thuyết vào Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho vận dụng Thuyết lượng tử để giải thích tạo thành quang phổ nguyên tử Hyđrô - Tiên đề trạng thái dừng để giải thích bền vững nguyên tử - Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử để giải thích tạo thành quang phổ vạch II NỘI DUNG VÀ Ý NGHĨA CỦA HAI TIÊN ĐỀ CỦA BO : Tiên đề trạng thái dừng : - Nội dung : Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định E n, gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng, nguyên tử không xạ - Ý nghĩa : + Giải thích tính bền vững nguyên tử + Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlêctrôn chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định, gọi quỹ đạo dừng + Bo tìm cơng thức tính bán kính quỹ đạo dừng êlêctrôn nguyên tử Hyđrô : rn = n r0 Trong : • n số nguyên • r0 = 5,3.10 – 11 m, gọi bán kính Bo • r0 bán kính quỹ đạo êlêctrơn, ứng với trạng thái nguyên tử + Người ta đặt tên cho quỹ đạo dừng êlêctrôn ứng với n khác sau : n Tên K L M N O P Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử : - Nội dung : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng E n sang trạng thái dừng có lượng Em nhỏ ngun tử phát phơtơn có lượng hiệu En – Em E n − E m = hf (h số Plăng; n, m số nguyên) Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng E m mà hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu En – Em chuyển sang trạng thái dừng có lượng En lớn - Ý nghĩa : + Phần nội dung : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng E n sang trạng thái dừng có lượng Em nhỏ ngun tử phát phơtơn có lượng hiệu En – Em E n − E m = hf Đã giúp giải thích tạo thành quang phổ vạch phát xạ nguyên tử + Phần nội dung : Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng E m mà hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu En – Em chuyển sang trạng thái dừng có lượng En lớn Đã giúp ta giải thích tạo thành quang phổ vạch hấp thụ ngun tử, từ giải thích đảo vạch quang phổ (bài 39) II VẬN DỤNG HAI TIÊN ĐỀ CỦA BO ĐỂ GIẢI THÍCH VỀ QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ (SỰ ĐẢO VẠCH QUANG PHỔ) : Giải thích tạo thành quang phổ vạch phát xạ : - Khi nhận lượng kích thích, nguyên tử Hyđrô chuyển từ trạng thái E1 lên trạng thái kích thích khác nhau, tuỳ theo nguyên tử hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu E n – Em nào, tức êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất, bền vững nhất) quỹ đạo dừng phía ngồi (chuyển lên trạng thái kích thích) Thời gian trạng thái kích thích ngắn cỡ 10 – s, sau êlêctrơn chuyển trạng thái - Khi chuyển trạng thái nguyên tử Hyđrô phát phôtôn (các xạ) có tần số khác Vì quang phổ nguyên tử Hyđrô lúc quang phổ vạch phát xạ Giải thích tạo thành quang phổ vạch hấp thụ : - Khi nguyên tử hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu E n – Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao En - Khi chuyển lên trạng thái luợng cao nguyên tử hấp thụ lượng, điều tạo quang phổ vạch hấp thụ Chính điều giải thích đầy đủ đảo vạch quang phổ mà học sinh học phần kiến thức 39 (SGK Vật Lý lớp 12 chương trình nâng cao) III GIẢI THÍCH SỰ TẠO THÀNH CÁC DÃY QUANG PHỔ VÀ CÁC VẠCH QUANG PHỔ CỦA NGUN TỬ HYĐRƠ : Giải thích tạo thành dãy quang phổ : - Quang phổ nguyên tử Hyđrô thu từ thực nghiệm - Các dãy quang phổ nguyên tử Hyđrô : + Dãy Lai-man : Nằm miền ánh sáng tử ngoại + Dãy Ban- me : Một số vạch nằm miền tử ngoại, số vạch nằm vùng ánh sáng trông thấy Trong vùng ánh sáng trông thấy có vạch : • Vạch đỏ H α (λα = 0,6563àm) ã Vch lam H ( = 0,4861àm ) ã Vch chm H ( = 0,4304àm ) ã Vch tớm H δ ( λδ = 0,4120µm ) + Dãy Pa-sen : Nằm miền hồng ngoại - Giải thích tạo thành dãy quang phổ : + Dãy Lai-man tạo thành êlêctrôn từ quỹ đạo dừng bên chuyển quỹ đạo K : Như từ L → K ; từ M → K ; từ N → K ; từ → K + Dãy Ban-me tạo thành êlêctrôn từ quỹ đạo dừng bên chuyển quỹ đạo L : Như từ M → L (vạch đỏ H α ) ; từ N → L (vạch lam H β ); từ → L (vạch chàm H γ ); từ M → L (vạch tím H δ ) + Dãy Pa-sen tạo thành êlêctrôn từ quỹ đạo dừng bên chuyển quỹ đạo M : Như từ N → M ; từ → M ; từ P → M Giải thích tạo thành vạch quang phổ : - Khi nhận lượng kích thích, ngun tử Hyđrơ chuyển từ trạng thái E1 lên trạng thái kích thích khác nhau, tuỳ theo nguyên tử hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu En – Em nào, tức êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất, bền vững nhất) quỹ đạo dừng phía ngồi (chuyển lên trạng thái kích thích) Thời gian trạng thái kích thích ngắn cỡ 10 – s, sau êlêctrơn chuyển trạng thái - Khi chuyển trạng thái nguyên tử Hyđrơ phát phơtơn (các xạ) có tần số khác Vì quang phổ nguyên tử Hyđrô lúc quang phổ vạch phát xạ Sơ đồ chuyển mức lượng nguyên tử Hyđrô : P O E∞ E6 E5 N E4 M δ γ β α D·y Pa sen L E3 E2 D·y Ban me K E1 D·y Lai Man IV MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN CẦN CHÚ Ý KHI LÀM BÀI TẬP VỀ MẪU NGUYÊN TỬ BO : Giúp học sinh nắm vững sơ đồ chuyển mức lượng nguyên tử Hyđrô : P O E∞ = E6 KÝch thÝch E5 KÝch thÝch N E4 KÝch thÝch M δ γ β α L D·y Pa sen E3 KÝch thÝch E2 KÝch thÝch D·y Ban me λ L λ L λ L λ L λ L1 K E1 = -13,6 eV D·y Lai Man Học sinh nhớ hiểu tạo thành vị trí dãy quang phổ : - Sự tạo thành dãy Lai-man Dãy Lai-man nằm miền tử ngoại - Sự tạo thành dãy Ban-me Dãy Ban-me số vạch miền tử ngoại, số vạch miền ánh sáng trông thấy - Sự tạo thành dãy Pa-sen Dãy Pa-sen nằm miền hồng ngoại Học sinh nhớ hiểu thứ tự vạch quang phổ dãy quang phổ : - Vạch thứ dãy vạch có bước sóng dài dãy quang phổ Tức ứng với êlectrôn chuyển từ quỹ đạo dừng phía ngồi liền kề với quỹ đạo dừng dãy Cụ thể : + Vạch thứ dãy Lai-man : Được tạo thành êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng L quỹ đạo dừng K + Vạch thứ dãy Ban-me : Được tạo thành êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng M quỹ đạo dừng L + Vạch thứ dãy Pa-sen : Được tạo thành êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng N quỹ đạo dừng M - Thứ tự vạch dãy đánh theo chiều từ phải sang trái hình vẽ - Ví dụ hình vẽ số thứ tự vạch quang phổ dãy Lai-man Học sinh nhớ hiểu tạo thành vạch H α , H β , H γ , H δ dãy Banme Cụ thể : - Vạch H α vạch thứ dãy Ban-me hình thành êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo dừng M L hc Khi này, ta có : hf α = λ = E M − E L α H β vạch thứ hai dãy Ban-me hình thành êlêctrôn - Vạch chuyển từ quỹ đạo dừng N L hc Khi này, ta có : hf β = λ = E N − E L β - Vạch H γ vạch thứ ba dãy Ban-me hình thành êlêctrơn chuyển từ quỹ đạo dừng L hc Khi này, ta có : hf γ = λ = E − E L γ H δ vạch thứ tư dãy Ban-me hình thành êlêctrơn - Vạch chuyển từ quỹ đạo dừng P L hc Khi này, ta có : hf δ = λ = E P − E L δ Học sinh biết cách tính tần số bước sóng vạch quang phổ : Học sinh cần hiểu vận dụng tốt công thức : En – Em = hf = ⇒ f = hc c En − Em λ = E − E : λ = f h n m hc λ Học sinh nhớ hiểu mức lượng : Cụ thể : - Quỹ đạo K có mức lượng E1, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng K, tức nguyên tử Hyđrô trạng thái - Quỹ đạo L có mức lượng E 2, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng L, tức ngun tử Hyđrơ trạng thái kích thích thứ - Quỹ đạo M có mức lượng E 3, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng M, tức ngun tử Hyđrơ trạng thái kích thích thứ hai - Quỹ đạo N có mức lượng E 4, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng N, tức ngun tử Hyđrơ trạng thái kích thích thứ ba - Quỹ đạo có mức lượng E 5, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng 0, tức ngun tử Hyđrơ trạng thái kích thích thứ tư - Quỹ đạo P có mức lượng E 6, êlêctrôn quay quỹ đạo dừng P, tức ngun tử Hyđrơ trạng thái kích thích thứ năm Năng lượng cần thiết để ion hố ngun tử Hyđrơ êlêctrơn quay quỹ đạo K : Lúc lượng cần thiết tối thiểu cung cấp cho êlêctrơn để từ quỹ đạo K xa vô lượng mà nguyên tử phát êlêctrôn chuyển từ vô quỹ đạo K hc = E ∞ − E K = 13,6 (eV) (theo số liệu tham khảo) λ∞ ⇒ E K = −13,6 (eV) ε = hf ∞ = Có thể giới thiệu cơng thức cách tính lượng mức lượng nguyên tử Hyđrô : Trong nguyên tử Hyđrô mức lượng cho công thức : En = − E0 , với E0 = 13,6 eV; n số nguyên dương tương ứng với mức (quỹ n2 đạo) K, L, M ; (n = ứng với quỹ đạo K; n = ứng với quỹ đạo L, n = ứng với quỹ đạo M ) Như vậy, ta tính EK = - 13,6 (eV) V MỘT SỐ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN VÀ BÀI TẬP TỰ LUẬN : Một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan : Câu : Trạng thái dừng nguyên tử A Trạng thái đứng yên nguyên tử B Trạng thái chuyển động ngun tử C Trạng thái êlêctrơn nguyên tử không chuyển động hạt nhân D Trạng thái nguyên tử có lượng xác định, trạng thái ngun tử khơng xạ Đáp án : D Câu : Dãy Ban-me ứng với chuyển êlêctrôn từ quỹ đạo xa hạt nhân quỹ đạo sau đây? A Quỹ đạo K; B Quỹ đạo L; C Quỹ đạo M; D Quỹ đạo N Đáp án : B Câu : Tiên đề hấp thụ xạ lượng nguyên tử có nội dung : A Ngun tử hấp thụ phơtơn chuyển sang trạng thái dừng khác B Ngun tử xạ phơtơn chuyển sang trạng thái dừng khác C Mỗi chuyển từ trạng thái dừng sang trạng thái dừng khác ngun tử xạ hấp thụ phơtơn có lượng độ chênh lệch lượng hai trạng thái dừng D Nguyên tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng phát ánh sáng có bước sóng Đáp án : C Câu : Bước sóng dài dãy Ban- me 0,6560 µm Bước sóng dài dãy Lai-man 0,1220 µm Bước sóng dài thứ hai dãy Lai-man A 0,0528 µm ; B 0,1029 µm ; C 0,1112 µm ; D 0,1211 µm Đáp án : B Câu : Dãy Lai-man nằm vùng A Tử ngoại; B Ánh sáng nhìn thấy; C Hồng ngoại D Ánh sáng nhìn thấy phần nằm vùng tử ngoại Đáp án : A Câu : Dãy Ban- me nằm vùng A Tử ngoại; B Ánh sáng nhìn thấy; C Hồng ngoại D Ánh sáng nhìn thấy phần nằm vùng tử ngoại Đáp án : D Câu : Dãy Pa-sen nằm vùng A Tử ngoại; B Ánh sáng nhìn thấy; C Hồng ngoại D Ánh sáng nhìn thấy phần nằm vùng tử ngoại Đáp án : C Câu : Trong quang phổ vạch ngun tử Hyđrơ, vạch ứng với bước sóng dài dãy Lai man λ1 = 0,1216 µm vạch ứng với chuyển êlêctrôn từ quỹ đạo M quỹ đạo K có bước sóng λ2 = 0,1026 µm Bước sóng dài λ3 dãy Ban me : A 0,5663 µm ; B 0,6636 µm ; C 0,6366 µm ; D 0,6663 µm ; Đáp án : C Câu : Bước sóng vạch quang phổ thứ thứ hai dãy Ban- me 0,6560 µm 0,4860 µm Bước sóng vạch dãy dãy Pa-sen A 1,8754 µm ; B 1,3627 µm ; C 0,9672 µm ; D 0,7645 µm Đáp án : A Câu 10 : Hai vạch quang phổ có bước sóng dài dãy Lai-man có bước sóng λ1 = 0,1216µm λ2 = 0,1026µm Bước sóng dài vạch quang phổ dãy Ban-me A 0,5875 µm ; B 0,6566 µm ; C 0,6873 µm ; D 0,7260 µm Đáp án : B Câu 11 : ( Trích đề thi Đại học 7/2007 ) Cho : 1eV = 1,6.10 -19J; h = 6,625.10-34j.s; c = 3.10-8 m/s Khi êlectrôn (êlectron) ngun tử Hiđrơ chuyển từ quỹ đạo dừng có lượng E m = - 0,85 eV sang quỹ đạo dừng có lượng En = -13,60 eV ngun tử phát xạ điện từ có bước sóng A 0,4340 µ m B 0,6563 µ m C 0,0974 µ m D 0,4860 µ m Đáp án : C Câu 12 : (Trích đề thi Đại học 7/2009) 10 Nguyên tử hiđrơ trạng thái có mức lượng -13,6 eV Để chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng – 3,4 eV ngun tử hiđrơ phải hấp thụ phơtơn có lượng A 17 eV; B 10,2 eV; C eV; D – 10,2 eV Đáp án : B Câu 13 : (Trích đề thi Đại học 7/2009) Một đám nguyên tử hiđrơ trạng thái kích thích mà êlêctrơn chuyển động quỹ đạo dừng N Khi êlêctrôn chuyển quỹ đạo dừng bên quang phổ vạch phát xạ đám nguyên tử có vạch ? A 3; B 1; C 4; D Đáp án : D Câu 14 : (Trích đề thi Đại học 7/2009) Đối với nguyên tử hiđrô, êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo M quỹ đạo K nguyên tử phát phơtơn có bước sóng 0,1026 µm Lấy h = 6,625.10-34 J.s, e = 1,6.10-19 C c = 3.108 m/s Năng lượng phôtôn A 12.1 eV; B 121 eV; C 11,2 eV; D 1,21 eV Đáp án : A Câu 15 : (Trích đề thi Đại học 7/2010) Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K êlêtrơn ngun tử Hiđrơ r Khi êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo N quỹ đạo L bán kính quỹ đạo giảm bớt A 12 r0 B 4r0 C 9r0 D 16r0 Đáp án : A Câu 16 : (Trích đề thi Đại học 7/2010) Theo tiên đề Bo, êlêctrôn nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K ngun tử phát phơtơn có bước sóng λ21 , êlêctrơn chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo L nguyên tử phát phơtơn có bước sóng λ32 êlêctrơn chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K nguyên tử phát phơtơn có bước sóng λ31 , Biểu thức xác định λ31 là: λ λ λ λ 32 21 32 21 A λ31 = λ + λ B λ31 = λ32 − λ21 C λ31 λ − λ D λ31 = λ32 + λ21 32 21 21 32 Đáp án : A Câu 17 : (Trích đề thi Đại học 7/2010) Khi êlêctrơn quỹ đạo dừng thứ n lượng nguyên tử hiđrơ tính theo cơng thức E n = − 13,6 ( eV ) (n = 1, 2, 3, ) Khi êlêctrôn nguyên tử hiđrô chuyển từ n2 quỹ đạo dừng n = sang quỹ đạo dừng n = ngun tử hiđrơ phát phơtơn ứng với xạ có bước sóng A 0,6576 µm B 0,4350 µm C 0,4102 µm D 0,4861 µm Đáp án : A Một số tập trắc nghiệm tự luận : Bài - Đề thi Đại học toàn quốc 07/2004 : Trong quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô, vạch ứng với bước sóng dài dãy Lai man λ1 = 0,1216 µm vạch ứng với chuyển êlêctrơn từ quỹ đạo M quỹ đạo K có bước sóng λ2 = 0,1026 µm Hãy tính bước sóng dài λ3 dãy Ban me Bài giải : 11 Bước sóng dài λ1 dãy Lai man ứng với chuyển dời êlêctrôn từ quỹ đạo L quỹ đạo K hc Ta có : E L − E K = λ (1) Bước sóng λ2 ứng với chuyển dời êlêctrơn từ quỹ đạo M quỹ đạo K, ta có : EM − EK = hc (2) λ2 Bước sóng dài λ3 dãy Ban me ứng với chuyển êlêctrôn từ quỹ đạo M quỹ đạo L Từ (1) (2) (hoặc từ hình vẽ), ta suy : hc hc hc LÊy (2) trõ cho (1) : E M − E L = λ = λ − λ 1 1 = − ⇒ λ3 λ λ1 λλ 0,1216.0,1026 λ3 = = = 0,6366 µm λ1 − λ2 0,1216 − 0,1026 ⇒ M L λ2 λ3 λ1 K Bài - Đề Tuyển sinh Đại học toàn quốc 07/2006 : Ba vạch có bước sóng dài dãy Lai man quang phổ Hyđrơ λ1 = 0,1220 µm ; λ = 0,1028 µm ; λ3 = 0,0975 µm Hỏi ngun tử Hyđrơ bị kích thích cho êlêctrơn chuyển lên quỹ đạo N ngun tử phát xạ ứng với vạch dãy Ban me ? Tính lượng phơtơn ứng với xạ Cho số Plăng h = 6,625.10 – 34 Js; vận tốc ánh sáng chân không c = 3.10 m/s Bài giải : Dãy Ban me tạo thành êlêctrơn chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo L Vậy êlêctrôn quỹ đạo N, chuyển quỹ đạo L theo cách : - Chuyển trực tiếp từ quỹ đạo N quỹ L nguyên tử phát xạ ứng với vạch màu lam H β - Chuyển từ N M, tạo vạch λ P1 , chuyển từ M L, nguyên tử phát xạ ứng với vạch màu đỏ H α N λ P1 Năng lượng phôtôn ứng với vạch màu đỏ H α : εα = hc = EM − EL = ( EM − EK ) − ( EL − EK ) λα M Hβ H α H α L hc hc hc hc εα = − = theo đề bài, ta có : L λ L1 λ λ1 λ L1 ≡ λ1 ; λ L ≡ λ  1  hc( λ1 − λ ) ε α = hc −  = (1) λ  λ1λ2  λ1  K λ3 λ λ1 Thay số vào p/t (1), ta đợc : = 6,625.10 −34.3.10 ( 0,1220 − 0,1028).10 −6 ≈ 3,04.10 −19 (J) λ L λ L λ L1 0,1220.0,1028.10 −12 12 Năng lượng phôtôn ứng với xạ màu lam H β : εβ = K hc hc hc  1  hc( λ1 − λ3 ) = EN − EL = ( EN − EK ) − ( EL − EK ) = − = hc −  = λ  λβ λ3 λ1 λ1λ3  λ1  (2) Thay số vào phương trình (2), ta : 6,625.10 −34.3.10 ( 0,1220 − 0,0975).10 −6 εβ = ≈ 4,09.10 −19 (J) −12 0,1220.0,0975.10 Bài - Đại học GTVT – 07/2001 : Cho vạch có bước sóng dài ba dãy quang phổ Hyđrơ λ1L = 0,1216 µm (Lai man); λ1B = 0,6563 µm (Ban me) λ1P = 1,8751 µm (Pa Sen) Có thể tìm bước sóng vạch khác ? Cho biết lượng cần thiết tối thiểu để bứt êlêctrôn khỏi nguyên tử Hyđrô từ trạng thái 13,6 eV (1eV = 1,6.10 – 19 J) Tính bước sóng ngắn vạch quang phổ dãy Pa Sen Lấy c = 3.10 m/s; h = 6,625.10 – 34 Js Bài giải : Các bước sóng vạch tìm : - Ta vẽ sơ đồ mức lượng nguyên tử Hyđrô qua kiện bài tốn - Từ hình vẽ, ta thấy tính bước sóng : λ31 = λ2 L λ41 = λ3 L hai vạch dãy Lai man bước sóng λ42 = λ2 B ứng với vạch H β dãy Ban me Thực vậy, ta có : hc hc hc hc = E3 − E1 = ( E − E ) + ( E − E1 ) = + λ31 λ1B λ1L 2L λ λ 0,6563.0,1216 ⇒ λ L = B 1L = = 0,1026 ( µm ) λ1B + λ1L 0,6563 + 0,1216 hc hc hc hc + λ = λ = E − E1 = ( E − E3 ) + ( E3 − E1 ) = λ + λ 3L 41 1P 2L λ λ 1,8751.0,1026 ⇒ λ L = 1P L = = 0,0973 ( µm ) λ1P + λ L 1,8751 + 0,1026 hc hc hc hc λ3 L λ L λ1L + λ = λ = E − E = ( E − E3 ) + ( E3 − E ) = λ + λ 2B 42 1P 1B λ λ 1,8751.0,6563 ⇒ λ B = 1P B = = 0,4861( µm ) λ1P + λ1B 1,8751 + 0,6563 Đây bước sóng vạch lam H β quang phổ nguyên tử Hyđrơ +λ = Tính λ∞P : Gọi mức lượng có giá trị E∞ ( E∞ = 0) Theo đề bài, ta có : E∞ - E1 = 13,6 eV, ta có E1 = - 13,6 eV N λ1P E4 13 M E3 λ B λ1B L E2 λ3 L λ L λ1L K E1 Ký hiệu bước sóng ngắn (tức có tần số lớn nhất) vạch quang phổ dãy Pa Sen λ∞P , ta có : hc hc = E ∞ − E3 = ( E ∞ − E1 ) + ( E1 − E3 ) = 13,6eV − λ ∞P λ31 λ ∞P = ⇒ λ ∞P = hcλ31 13,6eV λ31 − hc 6,625.10 −34.3.10 8.0,1026.10 −6 = 0,8321( µm ) 13,6.1,6.10 −19.0,1026.10 −6 − 6,625.10 −34.3.10 Bài - ĐHQG – TP.HCM – 07/2001 : Ba vạch dãy Lai man nguyên tử Hyđrơ có bước sóng : 0 λ1 = 1216 A , λ = 1026 A λ3 = 973 A Hỏi nguyên tử Hyđrơ bị kích thích cho êlêctrơn chuyển lên quỹ đạo N ngun tử phát vạch dãy Ban me ? Tính bước sóng vạch Bài giải : Khi nguyên tử Hyđrơ bị kích thích cho êlêctrơn chuyển lên quỹ đạo N với n = ngun tử phát vạch quang phổ dãy Lai man Ta có : N E4 λ1 ≡ λ21 = 1216 A hc = E − E1 (1) λ1 M E3 λ 42 λ ≡ λ31 = 1026 A hc = E − E1 (2) λ2 λ32 L E2 λ3 λ3 ≡ λ 41 = 973 A λ2 λ1 K E1 hc = E E1 (3) Theo sơ đồ mức lợng, ta thấy êlêctrôn chuyển lên quỹ đạo N nguyên tử phát vạch 32 42 dÃy Ban me êlêctrôn chuyển từ quỹ đạo N quỹ đạo M, L hc hc λλ hc 1216.1026 = = 6566 A Ta cã : λ = E3 − E = ( E3 − E1 ) − ( E − E1 ) = λ − λ ⇒ λ32 = λ1 − λ 1216 − 1026 32 hc hc hc λλ T¬ng tù, ta cã : λ = E − E = ( E − E1 ) − ( E − E1 ) = λ − λ ⇒ λ42 = λ1 − λ3 42 λ 42 = 1216.973 = 4869 A 1216 − 973 14 Bài - Đại học Quốc gia Hà Nội – 7/2001: Một nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng E M = - 1,5 eV sang trạng thái dừng có lượng EL = - 3,4 eV Tìm bước sóng xạ phát Cho h = 6,625.10 – 34 J.s, c = 3.10 m/s, eV = 1,6.10 – 19 J Bài giải : Theo tiên đề thứ Bo, ta có : hc hc 6,625.10 −34.3.10 = E M − E L ⇒ λ ML = = ≈ 0,654( µm ) λ ML E M − E L ( − 1,5 + 3,4 ).1,6.10 −19 Đây bước sóng ứng với vạch đỏ H α quang phổ nguyên tử Hyđrô Bài – Học viện KTQS – 7/2001 : Các mức lượng nguyên tử Hyđrô trạng thái dừng xác định công thức: E n = − 13,6 ( eV ) với n số nguyên; n = ứng với mức K; n = 2, 3, ứng n2 với mức kích thích L, M, N Tính jun lượng ion hố ngun tử Hyđrơ êlêctrơn quỹ đạo K Tính mét bước sóng vạch đỏ H α dãy Ban me Cho eV = 1,6.10 – 19 J; h = 6,625.10 – 34 J.s; c = 3.10 m/s Bài giải : Tính W : Năng lượng để ion hoá : W = E ∞ − E1 = 13,6 eV = 13,6.1,6.10 -19 = 21,76.10 -19 (J) Tính λα : Vạch đỏ H α ứng với chuyển dời êlêctrôn từ mức M (n = 3) mức L (n = 2), đó, ta có : hc  1  13,6.5 ( eV ) ⇒ λα = 36.hc = E − E = 13,6 − +  = λα 36 13,6.5eV  4 36.6,625.10 −34.3.10 λα = = 6,576.10 −7 ( m ) −19 13,6.5.1,6.10 Bài – Bài tập Vật Lý hay khó : Trong nguyên tử Hyđrơ bán kính quỹ đạo dừng lượng êlêctrơn quỹ đạo có biểu thức : E0 0 rn = n r0  A  ; E n = − ( eV ) ; n = 1, 2,   n   Trong : r0 = 0,53  A  ; E0 = 13,6 (eV), n số nguyên dương tương ứng với mức   (quỹ đạo) K, L, M Xác định bán kính quỹ đạo thứ 2, thứ 3, tính vận tốc êlêctrơn quỹ đạo Biểu diễn chuyển dời sau sơ đồ mức lượng nguyên tử Hyđrô : a Từ trạng thái (n = 1) đến trạng thái kích thích thứ hai (n = 3) b Từ trạng thái n = đến trạng thái n = Chuyển dời ứng với ion hố ngun tử Hyđrơ trạng thái Tính bước sóng phơtơn (phát xạ hấp thụ) tương ứng với chuyển dời 15 Cho : e = 1,6.10 -19 C; me = 9,1.10 – 31 kg; K = 9.10 N m ; h = 6,625.10 – 34 J.s C c = 3.10 m/s Bài giải : Xác định r2, r3 tính v2, v3 :   Áp dụng công thức : rn = n r0  A  , ta có :     r2 = 2.r0 = 4r0 = 4.0,53 = 2,12 A    0 r3 = 2.r0 = 9r0 = 9.0,53 = 4,77 A    Bởi lực hấp dẫn hạt nhân êlêctrôn không đáng kể nên lực tương tác êlêctrôn hạt nhân nguyên tử Hyđrô lực hút tĩnh điện : F = K e2 ; (ở εr ε = ) lực đóng vai trò lực hướng tâm, gây gia tốc hướng tâm êlêctrơn quỹ đạo trịn quanh hạt nhân, ta có : F = Fht ⇒ K ⇒ v2 = K e K e mv K = = ⇒v=e ; hay v n = e 2 n m.r0 mr0 n r mr r e K 1,6.10 −19 = m.r0 Và v3 = e K 1,6.10 −19 = m.r0 9.10 = 1,1.10 ( m / s ) −31 −10 9,1.10 0,53.10 9.10 = 0,73.10 ( m / s ) − 31 −10 9,1.10 0,53.10 Biểu diễn chuyển dời sơ đồ mức lượng nguyên tử Hyđrô : ∞ E∞ c E4 n=4 E3 n=3 b E2 n=2 a E1 n=1 + a : elêctrôn từ n = chuyển lên n = + b : elêctrôn từ n = chuyển n = + c : elêctrôn từ n = chuyển lên n = ∞ (ion hoá nguyên tử Hyđrô nguyên tử trạng thái bản, êlkêctrôn quỹ đạo dừng K) 16 Tính λ : - Khi elêctrơn từ n = chuyển lên n = (chuyển dời a) : Ứng với trường hợp nguyên tử hấp thụ phôtôn có bước sóng λ13 tính theo cơng thức (quang phổ vạch hấp thụ) : hc  = E − E1 = E  − + λ13  ⇒ λ13 = 0,103( µm ) E0  1  13,6.1,6.10 −19  1   ⇒ =   − =  −  λ13 hc   6,625.10 −34.3.10    - Khi elêctrôn từ n = chuyển n = (chuyển dời b) : Ứng với trường hợp nguyên tử phát xạ phơtơn có bước sóng λ42 tính theo công thức (quang phổ vạch phát xạ) : hc  = E − E2 = E0  − + λ 42  ⇒ λ 42 = 0,487( µm ) E  1   13,6.1,6.10 −19  1  ⇒ = 0 − 2=   −  λ 42 hc   6,625.10 −34.3.10  16   - Khi elêctrôn từ n = chuyển lên n = ∞ (chuyển dời c – ngun tử Hyđrơ bị ion hố) ứng với trường hợp ngun tử hấp thụ phơtơn có bước sóng λ1 , tính theo cơng thức : hc E ∞ − E1 − E1 E 13,6.1,6.10 −19 = E ∞ − E1 ⇒ = = = = λ1 λ1 hc hc hc 12 6,625.10 −34.3.10 ⇒ λ1 = 9,13.10 −8 ( m ) Chú ý : Trên số câu hỏi TNKQ tập tự luận giáo viên cung cấp cho học sinh làm, giáo viên soạn thêm số câu hỏi TNKQ cung cấp thêm số tập tự luận khác sách tham khảo để học sinh rèn luyện thêm VI MỘT SỐ NHẬN XÉT : Với cách dạy, đúc rút kinh nghiệm nêu giúp học sinh nắm vững kiến thức lý thuyết trọng tâm ghi nhớ công thức Một số câu hỏi TNKQ giúp học sinh kiểm định kiến thức nắm nội dung bản, trọng tâm Một số tập tự luận giúp học sinh rèn luyện kỹ tính tốn, trình bày giải từ kiến thức trở thành kiến thức học sinh, giúp em tự tin học tập để tiến bộ, trưởng thành PHẦN BA : KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ CÁC BÀI HỌC KINH NGHIỆM Qua việc đúc rút kinh nghiệm : Một số kinh nghiệm dạy Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô tập ứng dụng, mà phần kiến thức Sách Vật lý lớp 12 chương trình nâng cao tơi nhận thấy có số học kinh nghiệm sau: Học sinh tiếp thu kiến thức nhẹ nhàng, dễ hiểu nắm kiến thức trọng tâm, phần kiến thức khó em học sinh lớp 12 Học sinh mở rộng kiến thức, khắc sâu kiến thức qua thấy rõ vai trị mơn Vật lý đời sống khoa học kỹ thuật Đặc biệt giai đoạn khoa học nhân loại phát triển với tốc độ vũ bão, tình hình đất nước ta tiến hành cơng nghiệp hố đại hoá Khả vận dụng kiến thức học sinh việc trả lời câu hỏi TNKQ nhanh xác Học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo việc làm 17 tập tự luận từ em phát triển thêm nhiều khả tư duy, trau dồi ngôn ngữ, rèn luyện tính kiên trì, tính xác học tập để ngày đạt kết cao Học sinh đuợc hiểu biết thêm nhiều phát minh khoa học nhà khoa học Vật lý ứng dụng kiến thức Vật lý đời sống, khoa học kỹ thuật Tạo hưng phấn, say mê học tập cho học sinh từ kích thích ham học hỏi, tìm tịi khoa học kỹ thuật, tạo động lực cho việc tự học, tự bồi dưỡng để vươn lên chiếm lĩnh tri thức nhân loại Qua tạo cho học sinh ý thức vươn lên học tập để lập thân, lập nghiệp trở thành người hữu ích cho xã hội sau Chất lượng học tập học sinh môn Vật lý nâng cao lên thể qua kiểm tra học kỳ, kỳ thi HSG cấp tỉnh, kỳ thi tuyển sinh vào trường Đại học nhiều em đạt điểm cao môn Vật lý Kết cao vài năm trở lại lớp dạy (mỗi năm học dạy lớp 12) : - Kỳ thi Tuyển sinh vào Đại học năm học 2007 – 2008 : + Em Lê Văn Tồn 12A12 đạt điểm 10 mơn Vật Lý + Em Bùi Thị Huyền 12A12 đạt 9,75đ môn Vật Lý + Có 10 học sinh đạt điểm mơn Vật Lý - Kỳ thi Tuyển sinh vào Đại học năm học 2008 – 2009 : + Em Lê Thanh Tùng 12A10 đạt điểm 10 môn Vật Lý - Trong kỳ thi tốt nghiệp THPT năm học 2008 – 2009 lớp tơi dạy có đến 11 học sinh đạt điểm 10 môn Vật Lý - Kỳ thi chọn HSG cấp tỉnh môn Vật lý GTTMTCT tháng 01/2009 học sinh tơi dạy có : + Em Hồng Thị Vân – lớp 12A9 đạt giải + Em Mai Thị Nga – lớp 12A9 đạt giải KK - Kỳ thi chọn HSG cấp tỉnh môn Vật Lý tổ chức tháng 03/2009 học sinh tơi dạy có : giải = giải nhì + giải ba + giải KK + Em Hoàng Thị Vân – lớp 12A9 đạt giải nhì + Em Mai Thị Nga – lớp 12A9 đạt giải ba + Em Lê Thị Khánh – lớp 12A9 đạt giải KK + Em Trịnh Ngọc Thái – lớp 12A9 đạt giải KK - Kỳ thi tuyển sinh Đại học 2009 – 2010 : + Em Nguyễn Văn Minh 12A9 đạt 9,75đ môn Vật Lý + Em Trịnh Khắc Linh 12A9 đạt 9,5đ môn Vật Lý + Em Hồng Thị Thu 12A9 đạt 9,5đ mơn Vật Lý + Em Mai Thị Nga 12A9 đạt 9,5đ môn Vật Lý + Em Trịnh Thị Quý 12A9 đạt 9,25đ môn Vật Lý học sinh khác đạt 9,00đ môn Vật Lý - Kỳ thi tuyển sinh vào Đại học năm học 2010 – 2011 : Em Trịnh Doãn Đông 12A1 đạt 8,50đ môn Vật Lý Em Ngô Thị Nga 12A1 đạt 8,50đ mơn Vật Lý Và có 10 em khác đạt từ 7,50đ môn Vật Lý trở lên - Kỳ thi HSG GTTMTCT tháng 01/2011 - năm học 2010 – 2011 có học sinh đạt giải: Đỗ Thị Thuý Nga – 12A1 - Giải KK Hà Sỹ Mạnh – 12A1- Giải KK - Kỳ thi HSG tháng 3/2011 có học sinh đạt giải : Đỗ Thị Thuý Nga – 12A1 – Giải ba 18 Hà Sĩ Mạnh – 12A1 – Giải KK Trịnh Thị Mai – 12A1 – Giải KK Đỗ Thị Quỳnh Hoa – 12A1 – Giải KK Qua giảng dạy mơn Vật lý nói chung qua việc thực đề tài : Một số kinh nghiệm dạy Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô tập ứng dụng nói riêng tơi thấy với người Thầy, giáo cần : - Có trách nhiệm, tâm huyết với nghề cao, có tinh thần thương u học sinh để từ có động lực suy nghĩ, tìm nhiều phương pháp, giải pháp để giảng dạy thật tốt trước yêu cầu ngày cao học sinh phụ huynh học sinh giai đoạn sau - Phải phát huy tinh thần tự học, tự bồi dưỡng để nâng cao kiến thức cho để từ phục vụ cơng tác : ((Trồng người)) thật tốt, góp phần nghiệp giáo dục đất nước - Ln tìm tòi, suy nghĩ để cải tiến, đổi phương pháp dạy học phù hợp với đối tượng học tập yêu cầu dạy học Bộ GD & ĐT - Tích cực đúc rút, nghiên cứu viết đề tài khoa học – sáng kiến kinh nghiệm biện pháp tự học, tự bồi dưỡng cho thực tế, hiệu đạt chất lượng cao - Đề tài sáng kiến kinh nghiệm : ((Một số kinh nghiệm dạy Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô tập ứng dụng )) sách Vật lý lớp 12 chương trình nâng cao suy nghĩ nhiều năm dạy học, từ tơi nghiền ngẫm, đọc sách giáo khoa suy nghĩ cách dạy, cách truyền thụ kiến thức luyện tập cho học sinh để nhằm giúp em lĩnh hội kiến thức sâu sắc, vận dụng tốt kiến thức để thành công việc học tập kiểm tra, thi cử Đề tài học sinh đón nhận, tiếp thu, vận dụng học tập đạt kết quả, chất lượng cao Song đề tài q trình nghiên cứu, áp dụng cịn có thiếu sót khơng tránh khỏi, đề tài cần bổ sung thêm để đạt đến mức hoàn chỉnh cao Vì tơi mong góp ý chân tình bạn đồng nghiệp em học sinh để đề tài sáng kiến kinh nghiệm ngày đạt hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cám ơn Thọ Xuân, tháng 05 năm 2011 Người viết đề tài LÊ CHÍ THẢO 19 ... ĐƯỢC VÀ CÁC BÀI HỌC KINH NGHIỆM Qua việc đúc rút kinh nghiệm : Một số kinh nghiệm dạy Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô tập ứng dụng, mà phần kiến thức Sách Vật lý lớp 12 chương trình... kinh nghiệm : Một số kinh nghiệm dạy ( (Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử Hyđrô phần tập vận dụng) ) Vật Lý lớp 12 chương trình nâng cao, để qua trình đúc rút kinh nghiệm giảng dạy giúp học... tiên đề Bo ? Vận dụng hai tiên đề Bo để giải thích quang phổ vạch phát xạ quang phổ vạch hấp thụ (sự đảo vạch quang phổ) Giải thích tạo thành dãy quang phổ vạch quang phổ nguyên tử Hyđrô Một số dạng