Các công thức về mẫu nguyên tử Bo

Chắc hẳn bạn cũng đã từng thắc mắc về mẫu nguyên tử Bo – một khái niệm quan trọng trong môn Vật lý. Hôm nay, tôi sẽ chia sẻ cho bạn những kiến thức cơ bản các công thức về mẫu nguyên tử Bo. Hãy cùng khám phá nhé!

1. Lý thuyết mẫu nguyên tử Bo

1.1. Mẫu nguyên tử Bo là gì?

Mẫu nguyên tử Bo là sự kết hợp giữa mẫu nguyên tử Rutherford và hai tiên đề Bo về trạng thái dừng, sự hấp thụ và bức xạ năng lượng của nguyên tử cũng như các quỹ đạo dừng. Đây là một mô hình hành tinh nguyên tử sáng tạo bởi Bohr và vẫn giữ được sự quan trọng đến ngày nay.

1.2. Mô hình hành tinh của nguyên tử

Theo Rutherford, nguyên tử bao gồm một hạt nhân dương nằm ở giữa và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh trên các quỹ đạo tròn hoặc ellipses, tạo thành mô hình hành tinh nguyên tử. Tuy nhiên, mô hình này không giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử và tính ổn định của chúng.

Vào năm 1913, Bohr đã áp dụng thuyết lượng tử ánh sáng vào nguyên tử và đề xuất mô hình nguyên tử mới, được gọi là mẫu nguyên tử Bo. Mô hình này vẫn giữ nguyên mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bohr.

2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử

2.1. Tiên đề về các trạng thái dừng

Trạng thái dừng chỉ tồn tại khi nguyên tử có một số trạng thái với năng lượng xác định. Trong trạng thái này, nguyên tử không phát ra bức xạ năng lượng.

Nguyên tử ở trạng thái cơ bản (n = 1) là trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất. Khi nguyên tử hấp thụ năng lượng, nó chuyển sang trạng thái kích thích thứ n (n > 1) với năng lượng cao hơn.

Các công thức về mẫu nguyên tử Bo
Trạng thái dừng mẫu nguyên tử Bo

Trạng thái dừng của nguyên tử được xác định bởi quỹ đạo dừng, là quỹ đạo quanh hạt nhân mà electron di chuyển.

  • Bán kính quỹ đạo dừng rn = n^2 r0, với r0 = 5,3 10^(-11) và n là số nguyên tử.

2.2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng lớn hơn đến trạng thái dừng nhỏ hơn, nó phát ra photon có năng lượng bằng hiệu của năng lượng hai trạng thái đó.

Em – En = hfnm

Nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng En, và nó hấp thụ một photon có năng lượng hf như hiệu của Em – En, nguyên tử sẽ chuyển sang trạng thái dừng En.

Điều này giải thích tại sao ánh sáng hấp thụ có cùng bước sóng như ánh sáng đã hấp thụ.

3. Quang phổ phát xạ và sự hấp thụ của nguyên tử Hydro

Sau khi hiểu về mẫu nguyên tử Bo, chúng ta sẽ tìm hiểu về quang phổ phát xạ và sự hấp thụ của nguyên tử Hydro.

Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp, nó phát ra một photon có năng lượng cố định: hf = Ecao – Ethấp.

Phôtôn có tần số f tương ứng với bước sóng ánh sáng đơn sắc là λ = c/f, với c là tốc độ ánh sáng. Đây là lý do tại sao quang phổ phát xạ của Hydro chỉ có một dải màu duy nhất.

Để giải thích quang phổ vạch hấp thụ, nếu một nguyên tử Hydro ở trạng thái dừng Ethấp trong một chùm ánh sáng trắng chứa các photon có năng lượng từ thấp đến cao, nguyên tử sẽ hấp thụ một photon phù hợp với hiệu năng lượng Em – Ethấp, để chuyển sang trạng thái dừng Ecao.

Như vậy, quang phổ hấp thụ của nguyên tử Hydro cũng sẽ là quang phổ vạch.

4. Một số bài tập trắc nghiệm về mẫu nguyên tử Bo (có đáp án)

Hãy thử sức với một số bài tập trắc nghiệm về mẫu nguyên tử Bo để áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế nhé!

1. Chỉ ra điểm khác nhau giữa mẫu nguyên tử Bo và mẫu nguyên tử Rutherford?

Đáp án: Các electron chuyển động trên quỹ đạo dừng là điểm khác biệt giữa hai mô hình nguyên tử này.

2. Trạng thái dừng là gì?

Đáp án: Trạng thái dừng là trạng thái mà nguyên tử không tham gia vào quá trình hấp thụ và bức xạ.

3. Tính hiệu giữa hai mức năng lượng khi chuyển giữa hai mức độ, ion crom phát ra ánh sáng đỏ có bước sóng bằng 0,694 μm.

Đáp án: Hiệu giữa hai mức năng lượng bằng hf = Em – En.

4. Trạng thái dừng của nguyên tử theo mẫu nguyên tử Bo là gì?

Đáp án: Trạng thái dừng có thể là trạng thái kích thích hoặc trạng thái cơ bản.

5. Mẫu nguyên tử Rutherford khác Bohr ở điểm nào?

Đáp án: Mô hình nguyên tử Bohr có khái niệm trạng thái dừng ổn định, trong khi mô hình Rutherford không có khái niệm này.

6. Tính bán kính quỹ đạo dừng qua công thức?

Đáp án: Bán kính quỹ đạo dừng rn = n^2 * r0.

7. Bán kính quỹ đạo dừng K của nguyên tử Hidro là r0. Khi electron chuyển từ quỹ đạo dừng O xuống M, bán kính giảm đi bao nhiêu?

Đáp án: Bán kính giảm đi 16 * r0.

8. Nguyên tử Hiđrô mức năng lượng cơ bản đang ở trạng thái dừng, nếu hấp thụ một photon với năng lượng là ε = EN – EK, nguyên tử sẽ chuyển sang trạng thái nào?

Đáp án: Nguyên tử sẽ chuyển thẳng từ trạng thái K đến trạng thái N.

9. Tính vận tốc của electron trên quỹ đạo K trong nguyên tử Hidro có bán kính quỹ đạo là r0.

Đáp án: Vận tốc của electron là 2,19 * 10^6 m/s.

Như vậy, qua bài viết này, bạn đã có cái nhìn tổng quan các công thức về mẫu nguyên tử Bo và các bài tập liên quan. Để tìm hiểu thêm các kiến thức bổ ích khác, bạn hãy truy cập vào trang Trường trực tuyến. Chúc bạn học tốt!