Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 9. Quang phổ vạch của nguyên tử có đáp án

Năng lượng cần thiết để nguyên tử hydrogen chuyển từ trạng thái cơ bản đến trạng thái có năng lượng bằng không (năng lượng ion hoá nguyên tử): $\epsilon =E_{\infty }-E_1=0-(-\mathrm{13,6})=\mathrm{13,6}eV$

Ta có: \[\varepsilon = {E_n} - {E_m} \Rightarrow {E_n} = \varepsilon + {E_m} = 12,09 - 13,6 = - 1,51\,eV\]

Mà \[{E_n} = - \frac{{13,6}}{{{n^2}}} = - 1,51 \Rightarrow n \approx 3\]. Khi đó nguyên tử sẽ ở mức M

\[\varepsilon = \frac{{hc}}{\lambda } \Rightarrow {12,09.1,6.10^{ - 19}} = \frac{{{{6,625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{\lambda } \Rightarrow \lambda = {10^{ - 7}}\,m\]

- Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hydrogen: gồm một số vạch sáng, đơn lẻ, tập trung chủ yếu ở vùng ánh sáng nhìn thấy. Các vạch có màu sắc đặc trưng như: đỏ, lam, tím,…

- Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử neon: gồm nhiều vạch sáng, phức tạp hơn so với hydrogen. Các vạch trải dài trên toàn bộ vùng ánh sáng nhìn thấy từ đỏ đến tím.

Số lượng vạch của quang phổ vạch phát xạ của neon lớn hơn nhiều so với của hydrogen.

- Quang phổ phát xạ:

+ Gồm một số vạch sáng, đơn lẻ, trên nền tối.

+ Trùng khớp với vị trí các vạch tối trong quang phổ hấp thụ.

- Quang phổ hấp thụ:

+ Gồm nhiều vạch tối trên nền quang phổ liên tục.

+ Trùng khớp với vị trí các vạch sáng trong quang phổ phát xạ.

Giống nhau: Vị trí các vạch sáng trong quang phổ vạch phát xạ trùng với vị trí các vạch tối trong quang phổ vạch hấp thụ.

- Khác nhau: 

+ Quang phổ vạch phát xạ: số lượng vạch ít, vạch sáng, rõ nét.

+ Quang phổ vạch hấp thụ: số lượng vạch nhiều, vạch tối có thể mờ hoặc đậm.

Sự xuất hiện các vạch tối trên nền màu liên tục trong Hình 9.8b vì: Vạch tối xuất hiện do hiện tượng hấp thụ ánh sáng. Ánh sáng từ Mặt Trời (gồm nhiều bước sóng khác nhau) đi qua khí quyển Trái Đất. Các nguyên tử hydrogen và sodium trong khí quyển hấp thụ một phần ánh sáng với các bước sóng nhất định tương ứng với các mức năng lượng của chúng khiến các bước sóng đó không thể đến được Trái Đất, tạo nên các vạch tối trên nền màu liên tục.

Các vạch tối này, ta có thể khẳng định trong khí quyển quanh Trái Đất có tồn tại nguyên tử hydrogen (H) và nguyên tử sodium (Na) vì: 

Dựa trên vạch D: Vạch D màu vàng trong quang phổ ánh sáng mặt trời cho thấy sự tồn tại của nguyên tử sodium trong khí quyển Trái Đất.

Dựa trên các vạch tối khác: So sánh vị trí các vạch tối trong quang phổ ánh sáng mặt trời với vị trí các vạch sáng trong quang phổ phát xạ của hydrogen. Nếu trùng khớp, khẳng định sự tồn tại của nguyên tử hydrogen trong khí quyển Trái Đất.