Vạch quang phổ đầu tiên của các dãy Banme và Pasen trong quang phổ của nguyên tử hidro có bước sóng lần lượt là 0,656μm và 1,875μm.. Bước sóng của vạch quang phổ thứ hai của dãy Banme là[r]
(1)Chủ đề 17 Tia rơn ghen (x) mÉu nguyªn tö – quang phæ hi®r« i «n tËp lý thuyÕt Tãm t¾t lý thuyÕt - Tia X (hay tia Rơn-ghen) : bước sóng từ 10-8m đến 10-11m + Tạo tia X cách cho chùm tia catôt – tức là chùm electron có lượng lớn – đập vào vật rắn thì vật đó phát tia X + Tính chất : Tính chất đáng chú ý tia X là khả đâm xuyên Tia X xuyên qua giấy, vải, gổ, chí kim loại Tia X dễ dàng xuyên qua nhôm dày vài cm, lại bị lớp chì vài mm chặn lại ; Tia X coù taùc duïng maïnh leân phim aûnh, laøm ion hoùa khoâng khí ; Tia X coù taùc duïng laøm phaùt quang nhieàu chaát ; Tia X có thể gây tượng quang điện hầu hết kim loại ; Tia X có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuaån, … + Ứng dụng: Tia X sử dụng nhiều để chiếu điện, chụp điện, để chẩn đoán tìm chổ xương gãy, mảnh kim loại người…, để chữa bệnh (chữa ung thư) Nó còn dùng công nghiệp để kiểm tra chất lượng các vật đúc, tìm các vết nứt, các bọt khí bên các vật kim loại; để kiểm tra hành lí hành khách máy bay, nghiên cứu cấu trúc vật rắn - Các tiên đề Bo + Tiên đề 1: Nguyên tử tồn các trạng thái có lợng xác định gọi là trạng thái dừng Khi trạng thái dõng, nguyªn tö kh«ng bøc x¹ P + Tiên đề 2: Khi chuyển từ trạng thái dừng có mức lO îng Em sang tr¹ng th¸i møc n¨ng lîng En < Em th× nguyªn N tö ph¸t ph«t«n cã tÇn sè f tÝnh b»ng c«ng thøc: Em - En = hfnm víi h lµ h»ng sè Pl¨ng.Ngîc l¹i, nÕu nguyªn tö ®ang ë M trạng thái dừng En mà hấp thụ đợc phôtôn có lợng hf đúng hiệu L Em -En , th× nã chuyÓn sang tr¹ng th¸i dõng cã n¨ng lîng Em cao h¬n - Trong nguyên tử Hyđô + Bán kính quỹ đạo dừng: rn = r0.n2, với r0 = 0,53 A0 + Năng lợng êléctrôn trên quỹ đạo E = - E0/n2 (eV) - Quang phæ v¹ch cña Hy®r« + D·y Liman vïng tö ngo¹i, t¹o thµnh ªlÐctron K chuyển từ quỹ đạo ngoài quỹ đạo K K + D·y Banme vïng ¸ng s¸ng nh×n thÊy (kh¶ kiÕn) vµ mét phÇn tö ngo¹i, t¹o thµnh ªlÐctron chuyÓn tõ quü đạo ngoài quỹ đạo L; vạch tạo thành êléctron từ quỹ đạo M L, vạch tạo thành êléctron từ quỹ đạo N Pa-sen L, vạch tạo thành êléctron từ quỹ đạo O L, vạch tạo thànhLai-man ªlÐctron tõ Ban-me quỹ đạo P quỹ đạo L + Dãy Pasen vùng hồng ngoại, tạo thành êléctron chuyển từ quỹ đạo ngoài quỹ đạo M C©u hái tr¾c nghiÖm Câu Trạng thái dừng nguyên tử là A trạng thái đứng yên nguyên tử B trạng thái chuyển động nguyên tử C trạng thái mà đó eletron nguyên tử không chuyển động hạt nhân D số các trạng thái có lượng xác định mà nguyên tử có thể tồn Câu Chọn phát biểu đúng Ở trạng thái dừng, nguyên tử A không xạ và không hấp thụ lượng B Không xạ có thể hấp thụ lượng C không hấp thụ, có thể xạ lượng D Vẫn có thể hấp thụ và xạ lượng Câu Chọn phát biểu sai mẫu nguyên tử Bo? A Tiên đề các trạng thái dừng: Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định gọi là các trạng thái dừng Trong các trạng thái dừng nguyên tử xạ lượng B Tiên đề xạ hay hấp thụ: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng Em chuyển sang trạng thái dừng có lượng En (Với En < Em) thì nguyên tử phát phôton có lượng : ε = hfmn = Em - En C Nếu nguyên tử trạng thái dừng có lượng thấp En mà hấp thụ phôton có lượng đúng hiệu Em - En thì nó chuyển lên trạng thái dừng Em D Trong các trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quĩ đạo dừng Câu Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho điểm nào đây A Hình dạng quỹ đạo các electron B Lực tương tác electron và hạt nhân nguyên tử C Trạng thái có lượng ổn định D Mô hình nguyên tử có hạt nhân Câu Mẫu nguyên tử Bo và giải thích quang phổ vạch áp dụng cho A Nguyên tử He B Nguyên tử H C Nguyên tử H và các iôn tương tự H D nguyên tử Câu Khi nguyên tử mức lượng L , truyền photon có lượng , với EM – EL < < EN - EL Hỏi sau đó nguyên tử A Hấp thụ photon và chuyển sang mức lượng M B Hấp thụ photon và chuyển sang mức lượng N (2) C Không hấp thụ photon và mức lượng L D Phát xạ photon và chuyển xuống mức lượng Câu Trong quang phổ vạch hiđrô, bốn vạch nằm vùng ánh sáng trông thấy có màu là A đỏ, cam, chàm, tím B đỏ, lam, chàm, tím C đỏ, cam, lam, tím D đỏ, cam, vàng, tím Câu Chọn phát biểu sai đặc điểm quang phổ Hidro? A Dãy Laiman vùng tử ngoại B Dãy Pasen vùng hồng ngoại C Dãy Banme gồm vạch vùng ánh sáng nhìn thấy và phần vùng tử ngoại D Ở trạng thái nguyên tử hidro có lượng cao Câu Dãy Pasen ứng với chuyển electron từ quỹ đạo xa hạt nhân quỹ đạo nào sau đây? A Quỹ đạo K B Quỹ đạo M C Quỹ đạo L D Quỹ đạo N Câu 10 Dãy Banme ứng với chuyển electron từ quỹ đạo xa hạt nhân quỹ đạo nào sau đây? A Quỹ đạo K B Quỹ đạo M C Quỹ đạo L D Quỹ đạo N Câu 10 Các xạ dãy Pasen thuộc dải nào sóng điện từ: A Nhìn thấy B Hồng ngoại C Tử ngoại D Một phần tử ngoại và phần nhìn thấy Câu 11 Dãy Laiman nằm vùng: A tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy C hồng ngoại D Một phần tử ngoại và phần nhìn thấy Câu 12 Vạch quang phổ có bước sóng 0,6563 m là vạch thuộc dãy : A Laiman B Ban-me C Pa-sen D Banme Pa sen Câu 13 Khi nguyên tử Hyđro bị kích thích cho các e chuyển lên quý đạo N thì nguyên tử có thể phát các xạ ứng với vạch nào dãy Banme: A Vạch đỏ H và vạch lam H B Vạch đỏ H C Vạch lam H D Tất các vạch dãy này Câu 14 Nếu nguyên tử hydro bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo N Số xạ tối đa mà nguyên tử hidrô có thể phát e trở lại trạng thái là: A B C D Câu 15 Nguyên tử hydro bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo O Có tối đa bao nhiêu xạ mà nguyên tử hidrô có thể phát thuộc dãy Pa-sen A B C D Câu 16 Nếu nguyên tử hydro bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát tối đa bao nhiêu vạch quang phổ dãy Banme? A B C D Câu 17 Hãy xác định trạng thái kích thích cao các nguyên tử Hyđrô trường hợp người ta thu vạch quang phổ phát xạ nguyên tử Hyđrô A Trạng thái L B Trạng thái M C Trạng thái N D Trạng thái O và là bước sóng vạch H và H dãy Banme Gọi 1 là bước sóng vạch đầu tiên dãy Pasen Xác định mối liên hệ , , 1 1 1 = + B = - = - A C D = + Câu 18 Gọi 1 và là bước sóng vạch quang phổ thứ và thứ hai dãy Lai man Gọi là bước sóng vạch H dãy Banme Xác định mối liên hệ , , 1 1 1 1 = + B = - = - 1 A C D = + Câu 19 Gọi ii ph©n lo¹i bµi tËp lo¹i Tia r¬n ghen (tia X) - Cường độ dòng điện qua ống Ronghen : I = e ne - Động electron đập vào đối âm cực : Wđ = với ne _ số electron đạp vào đối âm cực giây e.U AK mv2 = , víi UAK là hiệu điện anốt và catốt,v là vận tốc electron đập vào đối catốt - Khi chïm electron đập vào đối âm cực thì phần lớn lượng (®oäng naêng electron) nó biến thành nhiệt làm nóng đối âm cực,phần còn lại tạo lượng tia X.Theo định luật bảo toàn lượng Wd h f Q h.c Q với f là tần số tia X (3) + Nếu electron đập vào đối âm cực không tham gia vào làm nóng đối âm cực nghĩa là toàn động nó h.c m.v h f max f min biến thành lượng tia X Khi đó tia X này có max hay => h.c hc c λ = = Wd e U AK λ => f = max + Nếu toàn động electron chuyển hoá thành nhiệt làm nóng đối âm cực thì lợng tia X 0 e.U AK => nhiÖt lîng to¶ lµ : Q = m.C Δ t0 = m.C.( t −t ) = ne .t = U.I.t , m_khèi lîng cña anèt ; C_nhiÖt dung riêng anôt, t_ thời gian để đối âm cực tăng lên nhiệt độ yêu cầu VD1 Trong ống Rơnghen cờng độ dòng điện qua ống là 0,8mA và hiệu điện anốt và catốt là 1,2kV Tìm số êlectron đập vào đối catốt giây và vận tốc êlectron tới đối catốt Tìm bớc sóng nhỏ tia Rơnghen mà ống đó có thể phát Đối catốt là platin có diện tích 1cm và dày 2mm, khối lợng riêng là 21.103kg/m3 và nhiệt dung riêng là 0,12kJ/kg.độ Giả sử toàn động êlectron đập vào đối catốt dùng để làm nóng platin đó Hỏi sau bao lâu nhiệt độ t¨ng thªm 5000C? §/S: n = 5.1015 h¹t, v = 2,05.107 m/s; min 10,35.10 10 m 10,35 A0 ; t = 4’22,5’’ VD2 Một ống Rơnghen phát đợc xạ có bớc sóng nhỏ là 5A0 1.Tính vận tốc êlectron tới đập vào đối catốt và hiệu điện hai cực ống 2.Khi ống Rơnghen đó hoạt động cờng độ dòng điện qua ống là 0,002A Tính số êlectron đập vào đối âm cực catốt giây và nhiệt lợng toả trên đối catốt phút coi toàn động êlectron đập vào đối âm cực đ ợc dùng để đốt nóng nó 3.Để tăng độ cứng tia Rơnghen, tức là để giảm bớc sóng nó, ngời ta cho hiệu điện hai cực tăng thêm U 500V Tính bớc sóng ngắn tia Rơnghen phát đó §/S: 1) v = 2,96.107m/s; 2) n = 1,25.1016h¹t; Q = 300J; 3) min 4,17 A0 lo¹i mÉu nguyªn tö hi®r« - Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2ro Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) - Lùc t¬ng t¸c gi÷a h¹t nh©n – líp vá e2 , víi k = 109 N.m2/ C2 lµ h»n sè ®iÖn r 2n v2 e2 + Lùc híng t©m = lùc tÜnh ®iÖn : F=m e =k rn rn k => Vận tốc electron trên các quỹ đạo dừng : v n =|e| , e = 1,6.1019C ; me = 9,1.1031kg me r n e - ThÕ n¨ng t¬ng t¸c gi÷a h¹t nh©n – electron líp vá (t¬ng t¸c hót ) : Et = - k rn 1 e - Động electron trên các quỹ đạo dừng : Eđ = me v 2n = k 2 rn e2 -Năng lượng electron nguyên tử hiđrô trªn c¸c tr¹ng th¸i dõng : En = Et + E® = - k r n + Lùc tÜnh ®iÖn (lùc Cul«ng) : F=k √ => En =- 13, (eV ) n2 Với n N* Víi n = E1 = -13,6eV: n¨ng lîng thÊp nhÊt, nt tån t¹i thêi gian l©u nhÊt VD Nguyên tử Hiđrô gồm hạt nhân và electron quay quanh xuang quanh hạt nhân với bán kính quĩ đạo dừng thứ là 5.10-11m TÝnh sè vßng quay cña electron gi©y Tính vận tốc, động năng, và động electron trên quĩ đạo thứ §S 6,6.1015 vßng/gi©y ; 1,093.106m/s ; 3,396eV ; - 6,792eV; - 3,396eV Lo¹i quang phæ v¹ch cña nguyªn tö hi®r« hc hc hc = Em - En = l mn l m l n (m > n) E 1 1 = ( − )= − λmn hc m n λm λn e = hf mn = - N¨ng lîng ph«t«n chuyÓn tr¹ng th¸i dõng : => hc 1 =E0 ( − ) với E0=− 13 , eV => λmn m n (4) 1 mn ' n ' n và fmn = fmn’ - Mối liên hệ các bước sóng và tần số quang phổ vạch nguyên từ hiđrô : mn VD1 Electron nguyên tử Hiđrô chuyển từ quỹ đạo L ứng với mức lượng E2 = - 3,4eV quỹ đạo K ứng với mức lượng E1 = -13,6eV Cho biết 1eV = 1,6.10-19J, c = 3.108m/s, h = 6,625.10-34J.s 1.Tính bước sóng λ xạ phát Chiếu xạ có bước sóng λ nói trên vào Katôt tế bào quang điện làm kim loại có công thoát electron là A = 2eV Tính động ban đầu cực đại Wđ quang điện tử và hiệu điện hãm dòng quang điện đó Uh VD2 Biết vạch đầu tiên dãy Laiman có bước sóng λ1=0 ,1216 μm , vạch đầu tiên và vạch cuối dãy Banme có bước sóng là λ2=0 ,6563 μm và λ3 =0 ,3653 μm Cho biết c = 3.108m/s, h = 6,625.10-34J.s Xác định các bước sóng vạch thứ hai dãy Laiman và vạch cuối cùng dãy Laiman Tính lượng ion hoá nguyên tử Hiđrô trạng thái Tính lượng này đơn vị eV VD3 Cho biết vạch đầu tiên dãy Laiman có tần số là 24,53.1014Hz và lượng ion hoá nguyên tử hiđrô trạng thái là 13,6eV Cho biết c = 3.108m/s, h = 6,625.10-34J.s Tính bước sóng vạch cuối cùng dãy Banme Cho biết vạch đầu tiên dãy Banme có bước sóng 0,6563 μm Hỏi có thể tính bước sóng vạch nào quang phổ hiđrô iii bµi tËp tr¾c nghiÖm Câu Một tia X mềm có bước sóng 125pm Năng lượng phô tôn tương ứng có giá trị nào sau đây? A 104eV B 103eV C 102eV D 2.103eV Câu Cường độ dòng điện ống Rơnghen là 0,64 mA Số điện tử đập vào đối catốt phút là A 2,4.1016 B 16.1015 C 24.1014 D 2,4.1017 Câu Hiệu điện anốt và catốt ống Rơnghen là U = 25 kV Coi vận tốc ban đầu chùm êlectrôn phát từ catốt không Biết số Plăng h = 6,625.10-34J.s, e = 1,6.10-19C Tần số lớn tia Rơnghen ống này có thể phát là A 6,038.1018 Hz B 60,380.1015 Hz C 6,038.1015 Hz D 60,380.1015 Hz 18 Câu Tần số lớn chùm tia Rơnghen là f max = 5.10 Hz Coi động đầu e rời catôt không đáng kể Cho biết: h = 6,625.10–34J.s; c=3.108m/s; e= 1,6.10–19 C Động electron đập vào đối catốt là: A 3,3125.10-15J B 4.10-15J C 6,25.10-15J D 8,25.10-15J Câu Ống Rơnghen có hiệu điện anôt và catôt là 12000V, phát tia X có bước sóng ngắn là Để có tia X cứng hơn, có bước sóng ngắn là ’ ngắn bước sóng ngắn 1,5 lần, thì hiệu điện anôt và catôt phải là A U = 18000V B U = 16000V C U = 21000V D U = 12000V C©u §iÖn ¸p gi÷a anèt vµ catèt cña èng R¬nghen lµ 10kV Vận tốc nó khỏi catôt là vo= Vận tốc cực đại êlectron tới đối âm cực và bớc sóng tia X phát là : A 1,87.109 m/s ; 1,24.10-13m B 0,6.108 m/s ; 1,24.10-13m C 0,6.108 m/s ; 1,24.10-10m D 1,87.108 m/s 1,24.10-11m Nếu cờng độ dòng điện qua ống là 0,5mA thì nhiệt lợng nhận đợc đối cực phút là bao nhiêu ? A 3000J B 300.000J C 300J D 5J Câu Trong ống tia Rơnghen, cờng độ dòng điện qua ống là 0,8 mA và điện áp đặt anôt và catôt là 1,2kV Đối ấm cực là platin có diện tích 1cm2 , dày 2mm Giả sử toàn động electron đập vào anot dùng để làm nóng platin Cho biết khối lợng riêng và nhiệt dung riêng platin là 21.103kg/m3 ; 0,12kJ/kg độ Hỏi sau bao lâu nhiệt độ tăng thªm 10000C A 8ph45gi©y B 3ph45gi©y C 8ph25gi©y D 3ph25gi©y Câu Nguyên tử hiđrô gồm hạt nhân và electrôn quay xung quanh nó Vận tốc electrôn nó chuyển động trên quỹ đạo có bán kính r0 = 5,3.10-11m và số vòng quay êlectrôn đơn vị thời gian có thể nhận giá trị nào sau ®©y ? A 2,2.106 m/s ; 6,6.1015 vßng/gi©y 15 C 2,2.10 km/s ; 6,6.10 vßng/phót B 2,2.104 m/s ; 6,6.1018 vßng/gi©y D C¸c gi¸ trÞ kh¸c C©u £lectron nguyªn tö Hi®ro chuyÓn tõ møc n¨ng lîng thø vÒ møc n¨ng lîng thø nhÊt BiÕt n¨ng lîng cña c¸c tr¹ng En =- 13, (eV ) n th¸i dõng cña Hi®ro lµ với n N* Năng lợng phôtôn phát và tần số phôtôn đó là A 12,88eV ; 2,92.1012Hz B 12,088eV ; 2,92.1013Hz C 12,088eV ; 2,92.1015Hz D 12,018eV ; 2,92.1011Hz Câu 10 Một nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức lượng E m = - 1,5eV sang trạng thái dừng có có mức lượng Em = - 3,4eV Tần số xạ mà nguyên tử phát là: (5) A 6,54.1012Hz B 4,58.1014Hz C 2,18.1013Hz D 5,34.1013Hz Câu 11 Trong quang phổ hidro vạch thứ dãy Laiman = 0,1216μm; vạch Hα dãy Banme =0,6560μm; vạch đầu tiên dãy Pasen 1=1,8751μm Bước sóng vạch thứ ba dãy Laiman A 0,1026μm B 0,0973μm C 1,1250μm D 0,1975μm Câu 12 Vạch quang phổ đầu tiên các dãy Banme và Pasen quang phổ nguyên tử hidro có bước sóng là 0,656μm và 1,875μm Bước sóng vạch quang phổ thứ hai dãy Banme là A 0,286μm B 0,093μm C 0,486μm D 0,103μm Câu 13 Bước sóng vạch quang phổ thứ hai dãy Laiman là 0,103 μm, bước sóng vạch quang phổ thứ và thứ dãy Banme là 0,656 μm và 0,486 μm Bước sóng vạch thứ dãy Laiman là A 0,0224 μm B 0,4324 μm C 0,0976 μm D 0,3627 μm Câu 14 Bước sóng vạch quang phổ thứ dãy Laiman là 0,122 μm, bước sóng vạch quang phổ thứ và thứ dãy Banme là 0,656 μm và 0,486 μm Bước sóng vạch đầu tiên dãy Pasen là A 1,8754 μm B 1,3627 μm C 0,9672 μm D 0,7645 μm Câu 15 Biết bước sóng ứng với hai vạch đầu tiên dãy Laiman quang phổ Hydro là 1 =0,122 μm và 2 = 0,103 μm Bước sóng vạch Hα quang phổ nhìn thấy nguyên tử Hydro A 0,46 μm B 0,625 μm C 0,66 μm D 0,76 μm Câu 16 Vạch đầu tiên dãy Laiman và vạch cuối cùng dãy Banme quang phổ hidrô có bước sóng 1=0,1218μm và 2= 0,3653μm Năng lượng ion hóa (theo đơn vị eV) nguyên tử hidro trạng thái A 3,6eV B 26,2eV C 13,6eV D 10,4eV Câu 17 Vạch thứ hai dãy Laiman có bước sóng =0,1026 μm.Cho biết lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron khỏi nguyên tử hidrô từ trạng thái là 13,6eV Bước sóng ngắn vạch quang phổ dãy Pasen A 0,482 μm C 0,725 μm B 0,832 μm D 0,866 μm Câu 18 Cho giá trị các mức lượng nguyên tử hiđrô là E1= -13,6eV; E2= -3,4 eV; E3= -1,5 eV Bước sóng dài xạ dãy Laiman là: A 0,12μm B 0,09μm C 0,65μm D 0,45μm (6)