Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT thọ xuân 5 tiếp cận bài toán quang phổ vạch nguyên tử HIDRO

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí mơn học tự nhiên trừu tượng khó Phần khó vật lí tập, tập vật lí đa dạng Lượng tập sách giáo khoa sách tập vật lí chưa đủ đáp ứng với nhu cầu tuyển sinh thi học sinh giỏi học sinh Trong đề thi THPTQG gần Mỗi đề thi thường có số câu hỏi khó mà học sinh vận dụng cơng thức SGK khơng thể làm Ở sáng kiến này, hướng dẫn công thức cần thiết mẹo giải nhanh để em rút gọn dạng tốn xương xẩu nhất, cho kỳ thi trước tập hóc búa khác liệt kê hướng dẫn giải chi tiết sáng kiến Học sinh gặp dạng toán kì thi gần thường hay lúng túng, dẫn đến việc thụ động làm loại tập hiệu không cao, nhiều thời gian không đáp ứng với đề thi trắc nghiệm năm gần Qua kinh nghiệm giảng dạy mình, tơi nhận thấy em nắm chất vấn đề, phân dạng cụ thể tập chắn cảm thấy hứng thú say mê giải tập vật lí với hiệu cao Hơn hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu cần giải nhanh tìm kết xác tốn đạt điểm cao kì thi Vì trình dạy học thấy cần thiết phải làm cho học sinh hiểu đúng, giải nhanh, hiệu Đó lí chọn đề tài “Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT Thọ Xuân tiếp cận tốn quang phổ vạch ngun tử hidrơ” 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích SKKN tơi nhằm giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức vật lí, nắm rõ chất vật lí Giúp em có hệ thống tập có phương pháp giải tập 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Học sinh trường THPT Thọ Xuân + Các dạng tập tính bước sóng, bước sóng lớn , nho nhất, lương , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm 1.4 Phương pháp nghiên cứu Các dạng tập bước sóng lớn , nho nhất, lương , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm chương trình Vật lý 12 bản, nâng cao tài liệu tham khảo dành cho học sinh ôn thi đại học, ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh Trong SKKN, sử dụng phương pháp chủ yếu nghiên cứu lý luận tập vật lý, nghiên cứu tài liệu tham khảo nâng cao khác có liên quan đến nội dung sáng kiến 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm + Đã thiết lập thêm cơng thức tính bước sóng, bước sóng lớn , nhỏ nhất, lượng , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm khai triển từ tài liệu [2] Cẩm nang ôn luyện thi đại học thầy Nguyễn Anh Vinh Từ áp dụng cho tốn ví dụ 21 trang 13 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận Việc tìm phương pháp giải phân dạng tập vật lý cho học sinh nhà trường giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức cần thiết chương trình, củng cố hệ thống lí thuyết theo ý đồ người viết, đồng thời làm bật ý nghĩa thực tế dạy dễ nâng cao trình độ kiến thức Học sinh có kỹ vận dụng kiến thức giải tập vật lý thước đo độ sâu kiến thức mà học sinh thu nhận Trong thực tế trường học, người giáo viên có trình bày nội dung lý thuyết sách giáo khoa tài liệu nâng cao cách mạch lạc, hợp lơgic, phát biểu định luật xác, điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu kiến thức Điều kiện đủ phải cho học sinh phương pháp giải tập, biết phân loại tập, nắm chất vật lý, vận dụng lý thuyết thành thạo để giải tập, phải luyện cho học sinh kĩ giải 2.2 Thực trạng vấn đề Với kiến thức lí thuyết mà sách giáo khoa đưa hướng dẫn giáo viên lớp học sinh khó vận dụng để giải nhanh tốn trắc nghiệm liên quan Vì q trình dạy học tơi hướng dẫn học sinh thiết lập mối liên hệ cơng thức tính tính bước sóng, bước sóng lớn , nhỏ nhất, lượng , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm (đưa công thức rút gọn) từ suy luận kết liên đới cách nhanh chóng xác giúp học sinh tiết kiệm thời gian trình làm đạt kết tốt trình học tập học sinh Trong năm học 2017 - 2018, dạy lớp 12A3 lớp thuộc ban KHTN nhà trường Kết kiểm tra bồi dưỡng theo lớp lần thống kê sau: Câu hỏi Tổng số HS lớp (40) Số học sinh tham gia kiểm tra Câu hỏi tính bước sóng vạch thứ ba dãy pa-sen (1 câu) 40/40 Số học sinh làm 2/40 Tỷ lệ 5% 2.3 Các giải pháp Với kết thực tế cụ thể vậy, thấy để đạt hiệu cao trình dạy trình học học sinh đưa số giải pháp sau: - Các công thức rút gọn mối liên hệ - Các hệ rút từ mối liên hệ - Phương pháp giải cụ thể - Vận dụng mối liên hệ, hệ phương pháp giải cụ thể vào dạng tập cụ thể 2.3.1 Các tiên đề công thức thức rút gọn mối liên hệ +Tiên đề 1: Nguyên tử tồn trạng thái có lượng hồn tồn xác định gọi trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nguyên tử không xạ lượng Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn toàn xác định gọi quỹ đạo dừng Đối với nguyên tử hidro, bán kính quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương số nguyên liên tiếp: Bán kính Tên quỹ đạo r0 4r0 9r0 16r0 K L M N 25r0 O 36 r0 P h = 5,3.10-11 m ; r0 gọi bán kính Bo 4km.e Trong k= 9.10 (hệ SI) : h= 6,625.10  34 Js m= 9,1.10  31 (kg): e= 1,6.10  19 C Với r0 = n=1,2,3 + Tiên đề 2: Nguyên tử trạng thái có mức lượng E m cao chuyển trạng thái dừng có mức lượng En thấp giải phóng hc lượng:  mn hf mn    E m  E n ngược lại mn [1] + Năng lượng trạng thái dừng: En =  E0 (eV ) ; n2 Trong : E  k me kme  2 2  13,6eV h (E0 lượng ion hóa) h 2( ) 2 1eV= 1,6.10  19 J E0 = 13,6 eV E0  13,6(eV ) ( E1 : lượng ứng với trạng thái ; n=1) 12 Khi n   E n  :Trạng thái ứng với electron cách xa hạt nhân vô E1 =  + Bước sóng: hc  E m  E n 13,6.(   n 1  R H (  ) , với RH =  n m + Lực Cu lông: Fđ = k ).1,6.10  19 (J) hay: m2 E0 1,097.107 m-1 : Hằng số Ritber hc q1q N m 2 với k = 9.109 C ( hệ số tỉ lệ) r2 q1, q2 độ lớn điện tích (C) r khoảng cách điên tích (m) Fđ lực (N) + Lực hướng tâm: Fht = mv r với m khối lượng (kg) v vận tốc (m/s) r bán kính đường tròn quỹ đạo (m) Fht lực (N) + Lực Cu lông êlectron hạt nhân giữ vai trò lực hướng tâm làm êlectron chuyển động tròn xung quanh hạt nhân : k Từ ta tính vận tốc : v e q1q2 r  mv r k m.r0  v hay số vòng quay êlectron đơn vị thời gian : f  2  2 r + Quang phổ nguyên tử Hiđrô: Các electron trạng thái kích thích tồn khoảng 10 -8s nên giải phóng lượng dạng phơtơn để trở trạng thái có mức lượng thấp +Sơ đồ chuyển mức lượng nguyên tử hiđrô tạo thành dãy quang phổ E P O N M n=6 n=5 n=4   L n=3 Pa – sen n=2 Ban – me K n =1 + Dãy Laiman: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao Lai man trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại) Chú ý: Bước sóng ngắn lượng lớn Lưu ý: Vạch dài λLK e chuyển từ L → K Vạch ngắn λ∞K e chuyển từ ∞ → K + Dãy Banme: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại vùng nhìn thấy) Vùng ánh sáng nhìn thấy có 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 λML (Vạch đỏ Hα ) Vạch ngắn λ∞L e chuyển từ ∞ → L + Dãy Pasen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại) Lưu ý: Vạch dài λNM e chuyển từ N → M Vạch ngắn λ∞M e chuyển từ ∞ → M + Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô: 1   f13  f12  f 23 Khi tìm mối liên hệ tần số (biểu thức có dạng 13 12  23 giống phép cộng véc tơ) Khi e chuyển lên mức n, cần tìm số vạch phát ra, làm theo hai cách sau: M 3 1 - Vẽ sơ đồ mức lượng , L vẽ vạch phát xạ đếm K 2 -Dùng cơng thức tính nhanh: N  n(n  1) 2.3.2 Các hệ rút từ mối liên hệ Ở trạng thái dừng electron nguyên tử chuyển động quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng: rn = n2r0 với r0 = 0,53A0 Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrô, trạng thái dừng trạng thái có mức lượng thấp (ứng với quỹ đạo K), trạng thái có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích (thời gian tồn 10 -8 s) Nguyên tử (electron) hấp thụ xạ lượng hiệu lượng hai mức 2.3.3 Phương pháp cụ thể Trong cách giải toán mẫu nguyên tử bo cần nắm rõ bước sau: Bước 1: Xác định tốt công thức E ,  , T , f , v , wđ từng dạng cụ thể Bước 2: Thiết lập phương trình liên hệ Bước 3:, giải phương trình liên hệ tìm kết 2.3.4 Vận dụng 2.3.4.1 Dạng 1: Tính bán kính, tên quỹ đạo,tốc độ, tỉ số tốc độ tốc độ góc, lượng, lực tác dụng, tần số, chu kì êlectron quỹ đạo dừng Ví dụ 1: Trong ngun tử hiđrơ,bán kính Bo r0 = 5,3.10-11m Bán kính quỹ đạo dừng N là: A 47,7.10  11 m B 21,2.10  11 m C 84,8.10  11 m D 132,5.10  11 m HƯỚNG DẪN -Bán kính quỹ đạo tính theo cơng thức: rn n r0 -Quỹ đạo dừng N ứng với n=4 -Vậy bán kính quỹ đạo dừng N r n r0 4 2.5,3.10  11 m 84,8.10  11 m => Đáp án C Ví dụ 2: Êlectron quỹ đạo n chưa rõ chuyển quỹ đạo L thấy bán kính quỹ đạo giảm lần Hỏi ban đầu êlectron quỹ đạo nào? A.0 B.M C.N D.P HƯỚNG DẪN Bán kính quỹ đạo L: R2 2 r0 4r0 Bán kính quỹ đạo n: Rn n r0 Rn n  4  n 4 êlectron ban đầu quỹ đạo N R2 Theo giả thiết đề : Ví dụ 3: Trong nguyên tử hiđro, electron chuyển động qũi đạo K có bán kính ro = 5,3.10-11m, electron có vận tốc (Cho khối lượng độ lớn điện tích electron m= 9,1.10-31 kg; e=1,6.10-19C) A 2,19.106 m/s B 2,19.107 m/s C 4,38.106 m/s D 4,38.107 m/s HƯỚNG DẪN Khi e chuyển động quanh hạt nhân lực hút tĩnh điện hướng tâm=> Lúc lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm   mv ke  Ta có : => rn rn2 Tính vận tốc v quỹ đạo dừng electron quỹ đạo dừng n v ke2 ke2  mrn m n2r0      2, 2.106 m s n Ví dụ 4:Theo mẫu nguyên tử Bo, nguyên tử hiđrô, chuyển động êlectron quanh hạt nhân chuyển động tròn Tỉ số tốc độ êlectron quỹ đạo K tốc độ êlectron quỹ đạo M A B C D HƯỚNG DẪN + Từ công thức: r = n r0 → rM = 9rk + lực điện trường e hạt nhân đóng vai trò lực hướng tâm:  Lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm: k e2 v2 e2  m � m v  k r2 r r 32.r0 vK r  M   → Chọn C vM rK r0 Ví dụ 5: Êlectron nguyên tử hidro chuyển từ quỹ đạo dừng có lượng lớn quỹ đạo có mức lượng nhỏ vận tốc tăng lên lần Êlectron chuyển từ quỹ đạo A N L B.N K C.N M D.M K HƯỚNG DẪN Theo mẫu nguyên tử bo ,lực cu lơng đóng vai trò lực hướng tâm : k e2 e2  m  v  k e n r r r2 Khi êctron quỹ đạo có mức lượng lớn v1  k e2 r1 Khi êctron quỹ đạo có mức lượng nhỏ v  k Lập tỉ số: e2 r2 v1 r r  4  16  r2 16r1 chọn B v2 r1 r1 Ví dụ 6:Theo mẫu ngun tử Bo, ngun tử hiđrơ bán kính Bo r0, chuyển động êlectron quanh hạt nhân chuyển động tròn Tốc độ góc êlectron quỹ đạo O 1, tốc độ góc êlectron quỹ đạo M 2 Hệ thức A 2712 = 12522 B 913 = 2523 C 31 = 52 D 272 = 1251 HƯỚNG DẪN Ta có R1 = RO = 25r0; R2 = RM = 9r0 Electron CĐ tròn tác dụng lực Culơng đóng vai trò lực hướng 12 R23 ke ke 2 tâm Fht = = m R =>  = => = 2 R1 R R 1 12 27 => = ( ) =>  = => 272 = 1251 Chọn D 2 25 125 Ví dụ 7: Ngun tử hiđrơ trạng thái có mức lượng -13,6eV Để chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng -3,4eV ngun tử hiđrơ hấp thụ phơ tơng có lượng: A.10,2eV B.-10,2eV C.17eV 4eV HƯỚNG DẪN Theo tiên đề Bo chế hấp thụ ,để chuyển mức, lượng photon phải hiệu mức lượng:   E c  Ecb  3,4  ( 13,6) 10,2eV Đáp án A Ví dụ 8: Xác định độ biến thiên lượng electron nguyên tử hidro xạ ánh sáng có bước sóng 0,486  m HƯỚNG DẪN Ta có:  hf mn  hc 6,62.10  34.3.108  Em  En  4,086.10  19 J 2,554eV 6  0,486.10 Ví dụ 9: Theo mẫu Bo nguyên tử hiđrô, lực tương tác tĩnh điện êlectron hạt nhân êlectron chuyển động quỹ đạo dừng L F êlectron chuyển động quỹ đạo dừng N, lực A F 16 B F F C D F 25 HƯỚNG DẪN Lực tương tác tĩnh điện êlectron hạt nhân êlectron chuyển động quỹ đạo dừng F=k = FN rL2 e2 =  = FL rN2 r2 FN Với rL = 4r0 ; rN = 16r0  F =  FN 16 L F Đáp án A 16 Ví dụ 10: Ngun tử hiđrơ gồm hạt nhân electrơn quay xung quanh nó.Lực tương tác electrôn hạt nhân lực tương tác điện Vận tốc electrơn chuyển động quỹ đạo có bán kính r0 = 5,3.10-11m số vòng quay,chu kì quay electrơn đơn vị thời gian Cho me=9,1.10-31kg HƯỚNG DẪN Khi e chuyển động quanh hạt nhân lực hút tĩnh điện hướng tâm=> Lúc lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm   mv ke  Ta có : => v = e rn rn2 k thay số vào ta v= 2,2.10 m / s mr0 Do đó, số vòng quay electron 1s tính bởi: v v =2  r0.n=2  r0 f=> n=f= 2r = 6,6.1015 vòng/giây *chu kì : T  2r0  = 0,151.10  15 (s) v f 2.3.4.2 Dạng 2: Tính số vạch sử dụng sơ đồ chuyển mức cơng thức tính f  max nhanh,Tính bước sóng  , max , min , tỉ số  ,tỉ số f Tính lượng iơn hố ngun tử hiđrơ, Động electron sau va chạm ) Ví dụ 11(ĐH-9):Một đám ngun tử hiđrơ trạng thái kích thích mà electron chuyển động quỹ đạo dừng N Khi electron chuyển quỹ đạo dừng bên quang phổ vạch phát xạ đám nguyên tử có vạch? N HƯỚNG DẪN M Pa – sen Cách 1:sơ đồ chuyển mức hình bên có tất L chuyển mức suy số vạch Ban – me K Lai – man n(n  1) n(n  1) 4(4  1) N  6 2 Cách 2: -Dùng công thức tính nhanh: N  Mức N ứng với n=4 nên tổng số vạch: Chú ý: Với cách tìm thứ hai giúp ta tính nhanh tổng số vạch cụ thể số vạch dãy để hiểu cách tính nhanh ,ta xét thêm ví dụ: -Nếu từ mức M tương ứng với n=3 chuyển tổng số vạch N  -Nếu từ mức P tương ứng với n=6 chuyển tổng số vạch N  3(3  1) 3 6(6  1) 15 Ví dụ 12(ĐH-2010): Theo tiên đề Bo, êlectrôn nguyên tử hiđrô M chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K nguyên tử phát phơtơn có bước sóng 21, êlectrơn chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo L nguyên tử phát L 32 phơtơn có bước sóng 32 êlectrôn chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K ngun tử phát phơtơn có bước sóng 31 Biểu thức xác định 31 là: A.31= 3221 32 21 B 31     C.31=32+21 32 21 K 31 21 3221 D 31     21 32 HƯỚNG DẪN Dựa vào hình vẽ, ta rút cơng 1 thức      31 21 32 Nếu khơng ta áp dụng tiên đề Bo sau: � �E L  E K = � � �E M  E L = � � hc λ 21 hc hc  EM – EK = λ + λ hc 21 32 (1) λ 32 Mặt khác 1 hc EM – EK = λ 31 (2)   32 21 (1), (2)  λ = λ + λ  31      Đáp án B 31 32 21 32 21 Ví dụ 13: Khi chiếu chùm xạ đơn sắc có bước sóng  = 102,5 nm qua chất khí hiđrơ nhiệt độ áp suất thích hợp thấy chất khí phát ba xạ có bước sóng 1 < 2 < 3 Cho biết 3 = 656,3 nm Giá trị λ1 λ2 A 1 = 97,3 nm 2 = 121,6 nm B 1 = 97,3 nm 2 = 410,2 nm C 1 = 102,5 nm 2 = 410,2 nm D 1 = 102,5 nm 2 = 121,5 nm HƯỚNG DẪN: Khi chiếu chùm xạ , nguyên tử hiđrơ trạng thái kích thích phat xạ 1 < 2 < 3 nên quỹ đạo M hc hc hc hc ta có  = EM – EL (1) :  = EM – EK = (2):  = EL – EK (3)  M Từ (2) => 1 =  = 102,5 nm 3 1 hc hc hc L Lấy (2) –(1):  -  = EL – EK =  K 1  =>  =  -  => 2 =    = 121,47 nm = 121,5 nm Chọn D 2 3 Ví dụ 14: Mức lượng ng tử hidro có biểu thức En= -13.6/n2 eV Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n lượng 2.55eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng lần bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là: A:1,46.10-6 m B:9,74.10-8 m C:4,87.10-7 m D:1,22.10-7 m 10 HƯỚNG DẪN rm = m2r0; rn = n2r0 ( với r0 bán kính Bo) rn 1 n2 = = > n = 2m > E ) eV = 2,55 eV n – Em = - 13,6 ( 2 rm n m2 m 1 > - 13,6 ( - ) eV = 2,55 eV > 13,6 = 2,55 > m = 2; n = 4m m 4m bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là: hc 15 = E4 – E1 = -13,6.( - 1) eV = 13,6 ,1,6.10-19 = 20,4 10-19 (J)  16 n  34 hc 6,625.10 3.10 ->  = E  E = = 0,974.10-7m = 9,74.10-8m Chọn đáp án B  19 20 , 10 Ví dụ 15(ĐH-2013): Các mức lượng trạng thái dừng nguyên tử hiđrô xác định biểu thức En   13,6 (eV) (n = 1, 2, 3,…) Nếu n2 ngun tử hiđrơ hấp thụ phơtơn có lượng 2,55 eV bước sóng lớn xạ mà ngun tử hiđrơ phát A 9,74.10-8 m B 1,22.10-6 m C 4,87.10-6m D 1,88.10-6m HƯỚNG DẪN Ta có: En   13,6 Đề cho: En-Em =2,55eV , Lấy 2,55eV chia 13,6 eV ta có n2 2,55  : 13, 16 13, 13,  )  2,55eV 22 =>n=4 m=2 => E n  E m  ( Nghĩa nguyên tử hiđrô mức lượng N( n=4).Khi chuyển từ mức lượng N (với n=4) M (với n=3) phát phơtơn có bước sóng dài nhất: hc 13, 13, hc  (  )  0, 661eV =>  max   1,879558.10 6 m Chọn D 19  max 0, 661.1, 6.10 Ví dụ 16: Mức lượng nguyên tử hiđrô trạng thái dừng xác định theo biểu thức En   13, eV (n = 1, 2, 3, ) Cho ngun tử hiđrơ hấp n2 thụ photon thích hợp để chuyển lên trạng thái kích thích, số xạ có bước sóng khác nhiều mà nguyên tử phát 10 Bước sóng ngắn số xạ là: A 0,0951µm B 4,059µm C 0,1217µm D 0,1027µm HƯỚNG DẪN : Số xạ có bước sóng khác mà nguyên tử phát 10 ứng với n = 11 hc 13,6 24.13,6 min = E5 – E1 = 13,6 - 25 (eV) = 25 eV = 13,056 eV hc 6,625.10 34.3.108 min = 13,056eV = = 0,951.10-7m = 0,0951µm Đáp án A 13,056.1,6.10  19 Ví dụ 17: Khi elêctrơn quỹ đạo dừng thứ n lượng ngun tử hiđrơ xác định E n  13, / n (eV), với n �N * Một đám khí hiđrơ hấp thụ lượng chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao E3 (ứng với quỹ đạo M) Tỉ số bước sóng dài ngắn mà đám khí phát A 27/8 B 32/5 C 32/27 D 32/3 HƯỚNG DẪN : mn  hc  Em  En Ta dễ thấy: + hc E  13, 6eV � �1 E0 �  �với �m n �  nax   32 �  max   32     31 �    31  hc hc 36hc   5E0 �1 � 5E0 E0 �  � �3 � 36 hc hc 9hc   8E0 �1 � 8E0 E0 �  � �3 �  b �  max    a 32 Ví dụ 18(ĐH-2012): Theo mẫu nguyên tử Bo, nguyên tử hidrô, êlectron chuyển từ quỹ đạo P quỹ đạo K ngun tử phát phơton ứng với xạ có tần số f1 Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo P quỹ đạo L nguyên tử phát phơtơn ứng với xạ có tần số f2 Nếu êlectron chuyển từ quỹ đạo L quỹ đạo K ngun tử phát phơtơn ứng với xạ có tần số A f3 = f1 - f2 B f3 = f1 + f C f3  f12 + f 2 f f D f3  f  f HƯỚNG DẪN E6 P  E1K  E6 P  E2 L  E2 L  E1K � hf1  hf3  hf � f  f1  f  Đáp án A Ví dụ 19(ĐH-2015): Một đám ngun tử hiđrơ trạng thái Khi chiếu xạ có tần số f vào đám nguyên tử chúng phát tối đa xạ Khi chiếu xạ có tần số f2 vào đám nguyên tử chúng phát tối đa 10 xạ Biết lượng ứng với trạng thái dừng nguyên tử hiđrô f1 E0 � (E0 số dương, n N*) Tỉ số f2 n 27 25 B C D 25 10 27 tính theo cơng thức E n = A 10 12 HƯỚNG DẪN -Khi chiếu xạ có tần số f1 vào đám nguyên tử chúng phát tối đa n(n  1) n(n  1)  3  n 3 2 hc 1 1   E m  E n 13,6.(  ).1,6.10  19  f 13,6.1,6.10  19 (  )  mn n m h xạ Ap dụng công thức tính nhanh N   mn hf mn -Khi chiếu xạ có tần số f2 vào đám nguyên tử chúng phát tối đa n(n  1) n(n  1)  10   n 5 2 f1 25 Tỉ số f =  Đáp án D 27 10 xạ Ap dụng công thức tính nhanh N   f 13,6.1,6.10  19 ( 1   ) 12 h Ví dụ 20: Cho mức lượng nguyên tử hirdo xác định công thức En  E0 ( E0  13, 6eV , n  1, 2,3, ).Để xạ tối thiểu photon n2 Nguyên tử H phải hấp thụ photon có mức lượng là: A 12,75 eV B.10,2 eV C 12,09 eV D 10,06 eV HƯỚNG DẪN: Để xạ tối thiểu photon N: n =4 nguyên tử Hiđro phải hấp thụ photon M: n =3 để chuyển L: n =2 lên quỹ đạo từ N trở lên tức n ≥4 K: n = Năng lượng photon hấp thụ  ≥ E4 – E1 = E0( 1  ) = -13,6.(-15/16) eV=12,75eV  Đáp án A Ví dụ 21: Trong quang phổ hiđrơ, bước sóng dài dãy Laiman 1 0,1216m , bước sóng ngắn dãy Banme 1 0,3650 m Khi nguyên tử hiđrô trạng thái , để iơn hóa ngun tử hđrơ cần phải cung cấp lượng A 21,79.10  19 J B 13,6.10  19 J C 6,625.10  19 J D 2,18.10  19 J [2] HƯỚNG DẪN Theo kiện tốn ta viết: Ecc  E   E K  E   E L  E L  E K Hay Ecc ( E  E L )  ( E L  E K )   hc B  hc  L max  1  Ecc 6,625.10  34.3.10   21,79.10  19 J  Đáp án A 6 6  0,1216 10   0,365.10 Ví dụ 22: Mức lượng trạng thái dừng nguyên tử hiđrô E n = -13,6/n2 (eV); với n = 1, 2, Một electron có động 12,6 eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, trạng thái Sau va chạm nguyên tử hiđrô đứng yên chuyển động lên mức kích thích Động electron sau va chạm : A 2,4 eV B 1,2 eV C 10,2 eV D 3,2 eV 13 HƯỚNG DẪN Trước va chạm lượng hệ là: E  E1  12,6eV  13,6eV  12,6eV 12 eV '  Wđ Theo định luật bảo tồn lượng ta có : E  E ' Sau va chạm: E '  E  W ' đ =  13,6 Vậy động electron sau va chạm ' Wđ = 12,6 (eV) – 10,2 (eV) = 2,4 (eV) Chọn đáp án A 2.3.5 Bài tập vận dụng Câu 1: Cho bước sóng vạch dãy Balmer: λα = 0,656µm; λβ = 0,486µm Hãy xác định bước sóng xạ quang phổ vạch hiđrơ ứng với di chuyển electron từ quĩ đạo N quĩ đạo M A 1,875µm B 1,255µm C 1,545µm D 0,840µm Câu 2: Cho bán kính quỹ đạo Bohr thứ 0,53A Bán kính quỹ đạo Bohr thứ A 1,325nm B 13,25nm C 123.5nm D 1235nm Câu 3: Khi hiđro trạng thái kích thích chuyển lên trạng thái có bán kính quỹ đạo tăng lên lần Khi chuyển dời mức phát bước sóng xạ có lượng lớn A 0,103µm B 0,203µm C 0,13µm D 0,23µm Câu 4: Một electron có động 12,4eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, trạng thái Sau va chạm nguyên tử hiđrô đứng yên chuyển lên mức kích thích Động êlectrơn lại A 10,2eV B 2,2eV C 1,2eV D 1,9eV Câu 5: Năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron khỏi nguyên tử hiđrô từ trạng thái 13,6eV Bước sóng ngắn vạch quang phổ dãy Lyman A 0,1012µm B 0,0913µm C 0.0985µm D 0,1005µm Câu 6: Khi ngun tử hiđrơ trạng thái rọi ánh sáng đơn sắc phát vạch quang phổ Năng lượng phôtôn rọi tới nguyên tử A 0,85eV B 12,75eV C 3,4eV D 1,51eV Câu 7: Cho biết lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron khỏi nguyên tử hiđrô từ trạng thái 13,6eV Cho biết số Planck h = 6,625.10 34 (J.s), c = 3.108(m/s) Bước sóng ngắn vạch quang phổ dãy Pasen là: A λPmin = 0,622µm B λPmin = 1,0960.10-6 m C λPmin = 0,722µm D λPmin = 0,922µm Câu 8: Bước sóng quang phổ vạch quang phổ ngun tử hiđrơ tính theo cơng thức : 1  RH (  )  m n với RH = 1,097.107(m-1) Bước sóng vạch thứ hai dãy Balmer A 0,486 µm B 0,518 µm C 0,586 µm D 0,868 µm 14 2.4 Hiệu 2.4.1 Hiệu hoạt động giáo dục nhà trường - Trong q trình dạy học sinh tơi thử nghiệm phương pháp sáng kiến lớp 12 trường THPT Thọ Xn Trong tơi áp dụng sáng kiến theo cách trình bày Kết cho thấy: Đa số học sinh hứng thú với nội dung dạy, quan trọng hình thành cho học sinh số kỹ nhận thức, xử lí thơng tin, định, tìm kiếm hỗ trợ,… Từ đó, điều chỉnh hành vi để trở nên học sinh khiêm tốn biết xử lí tình cách linh hoạt Nhưng thấy quan trọng đa số em bắt đầu hình thành lối tư nhìn nhận vấn đề cách đa chiều, toàn diện Điều thể rõ viết quang phổ vạch nguyên tử hidro - Ở nhóm 1, khơng áp dụng sáng kiến này, thấy, em học sinh hứng thứ với nội dung học, cách tư học sinh học môn học khác khơng tồn diện Nhất là, thực hành, em khơng có cách nhìn tồn diện, đánh giá đa chiều vấn đề nêu - Kết kiểm tra lần theo lối tư duy, xử lí tình thực tiễn 40 học sinh lớp 12A3 lý hai phương pháp thăm dò ý kiến học sinh học lớp sau: Tổng số HS lớp (40) 20HS (Nhóm khơng áp dụng SK) 20HS (Nhóm áp dụng SK) Tỉ lệ Tỉ lệ khá, TB giỏi Thăm dò học Tỉ lệ yếu, Thích, Hiểu Bình Khơng dễ nhớ thường hứng thú 6/20 12/20 2/20 3/20 4/20 10/20 3/20 14/20 6/20 8/20 12/20 0 - Đánh giá: Kết chưa cao điều cho thấy em có hứng thú với phương pháp hiệu phương pháp, thân giáo viên đạt mục tiêu vừa giảng dạy toán quang phổ vạch nguyên tử hidro, vừa lồng ghép giáo dục kỹ sống, vừa liên hệ mở rộng định hướng lối tư cho học sinh Hơn hết, hình thành học sinh bước đầu kỹ để xử lí tình thực tiễn sống 2.4.2 Đối với thân, đồng nghiệp nhà trường - Bản thân tơi nhận thấy đúc rút sáng kiến hữu ích việc phân dạng, lựa chọn phương pháp cách thiết lập cơng thức tính bước sóng, bước sóng lớn , nhỏ nhất, lượng , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm cho học sinh, bước đầu hình thành kỹ 15 cho học sinh trường THPT Thọ Xuân 5, cách nhìn nhận, đánh giá em vấn đề thực tiễn - Với đồng nghiệp nhà trường, sáng kiến tơi trình bày, thực nghiệm trước tổ số giáo viên cốt cán khác nhà trường Kết quả, đồng chí đánh giá cao sáng tạo phương pháp cách thiết lập cơng thức tính bước sóng, bước sóng lớn , nhỏ nhất, lượng , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm mục đích giáo dục hiệu sau tiết dạy - Với nhà trường:Tơi tích cực áp dụng sáng kiến cho lớp dạy tiếp tục rút kinh nghiệm cho năm để hoàn thiện sáng kiến áp dụng phổ biến nhà trường.Tuy nhiên, hiệu ban đầu thấy được, sáng kiến giúp đồng nghiệp có thêm phương pháp, cách tiếp cận khác việc tìm hiểu tốn mẫu ngun tử bo-quang phổ vạch nguyên tử hidro Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Với kết đạt trình dạy học phần mẫu nguyên tử boquang phổ vạch nguyên tử hidro, thấy việc hướng dẫn giúp học sinh hiểu vận dụng giá trị cơng thức tính bước sóng, bước sóng lớn , nhỏ nhất, lượng , tần sô, vận tốc ,động electron sau va chạm dãy pasen, banme,laiman cần thiết góp phần nâng cao hiệu việc dạy học đồng thời giúp học sinh đạt kết cao kì thi kì thi THPTQG Thực tế q trình dạy học tơi thấy hiệu việc 3.2 Kiến nghị Sở GD ĐT cần quan tâm việc xây dựng chuyên đề, đề tài khoa học sáng kiến kinh nghiệm chuyên sâu môn học, đầu tư sở vật chất nhiều cho trường thiết bị dạy học để thuận tiện cho việc nghiên cứu khoa học giáo viên, giúp người giáo viên nâng cao kiến thức nâng cao chất lượng dạy XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 22 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người cam kết Mai Việt Anh 16 kiểu chữ Times New Roman, cỡ chữ 14, định lề 2,5cm, lề 2,5cm, lề trái 3,0cm, lề phải 2,0cm, dãn dòng single, số trang đánh góc bên phải trang 17 ... cách tiếp cận khác việc tìm hiểu tốn mẫu ngun tử bo -quang phổ vạch nguyên tử hidro Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Với kết đạt trình dạy học phần mẫu nguyên tử boquang phổ vạch nguyên tử hidro, ... toàn diện Điều thể rõ viết quang phổ vạch nguyên tử hidro - Ở nhóm 1, khơng áp dụng sáng kiến này, thấy, em học sinh hứng thứ với nội dung học, cách tư học sinh học môn học khác khơng tồn diện Nhất... chạm cho học sinh, bước đầu hình thành kỹ 15 cho học sinh trường THPT Thọ Xuân 5, cách nhìn nhận, đánh giá em vấn đề thực tiễn - Với đồng nghiệp nhà trường, sáng kiến tơi trình bày, thực nghiệm