Bài giảng Vật lý 2: Chương 7a - Lê Quang Nguyên

Bài giảng Vật lý 2: Chương 7a cung cấp cho người học những kiến thức về nguyên tử hydrô. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Phổ nguyên tử hydrô, pt Schrödinger cho nguyên tử hydrô, năng lượng của electron, hàm sóng electron, mật độ xác suất electron, hình dạng đám mây electron, spin của electron.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 2: Chương 7a - Lê Quang Nguyên Nội dung 1. Mở đầu 2. Phổ nguyên tử hydrô 3. Pt Schrödinger cho nguyên tử hydrô Nguyên tử hydrô 4. Năng lượng của electron 5. Hàm sóng electron 6. Mật độ xác suất electron Lê Quang Nguyên 7. Hình dạng đám mây electron www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 8. Spin của electron nguyenquangle59@yahoo.com 2. Phổ nguyên tử hydrô – 2 2. Phổ nguyên tử hydrô – 4• Công thức Rydberg: 1 1 1 Dãy n1 Vùng = R 2 − 2  λ  n1 n2  Lyman 1 Tử ngoại• n1 = 1,2,3,… Balmer 2 Khả kiến• n2 > n1 Paschen 3 Hồng ngoại• R là hằng số Rydberg Brackett 4 Hồng ngoại• R = 1,097 × 107 m−1 Johannes Rydberg Pfundt 5 Hồng ngoại• Minh họa (1854-1919) 3. Pt Schrödinger cho nguyên tử hydrô 4a. Các mức năng lượng• Thế năng của electron chuyển • Giải phương trình Schrödinger ta thu được các động quanh nhân: mức năng lượng của electron: me 4 1 En = − 2 2 ⋅ 2 n = 1,2,3... 2 e U =− 8ε 0 h n 4πε 0r r • hay: 1 n là số lượng tử• Hàm sóng dừng của electron E n = −13.6 (eV ) năng lượng. thỏa phương trình n2 Schrödinger: • Năng lượng ion hóa = năng lượng cần để đưa 2m  e2  electron từ mức cơ bản đến mức n → ∞. ∆Φ + 2  E + Φ = 0 ℏ  4πε 0r  E ion-hóa = E n→∞ − E1 = 13.6 ( eV ) 4b. Giải thích phổ Hydro - 1 4b. Giải thích phổ Hydro - 2• Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao về • Đại lượng: một mức thấp hơn, nguyên tử phát một photon me 4 có năng lượng: R = 2 3 = 1,097 × 107 m−1 8ε 0 h c hc me 4  1 1  ε = = En2 − En1 = 2 2  2 − 2  λ 8ε 0 h  n1 n2  • là hằng số Rydberg. • Từ đó suy ra công thức xác định phổ của• và bước sóng: nguyên tử Hydro: 1 me 4  1 1  1 1 1 1 = 2 3  2 − 2  ≡ R 2 − 2  1 = R 2 − 2  n1 = 1, 2, 3,… λ 8ε 0 h c  n1 n2   n1 n2  λ  n1 n2  n2 > n1 4b. Giải thích phổ Hydro - 3 5a. Trạng thái và các số lượng tử - 1 • Hàm sóng trong tọa độ cầu có dạng: Ví dụ về Rnl Φ nlm(r ,θ ,ϕ ) = Rnl (r )Ylm (θ ,ϕ ) Ví dụ về Ylm • Mỗi hàm sóng hay trạng thái được xác định bởi một bộ ba số lượng tử (n, l, m). n = 1,2,3... l: số lượng tử quỹ đạo l = 0,1,2,..., n − 1 m: số lượng tử từ m = 0, ±1, ±2,..., ± l 5a. Trạng thái và các số lượng tử - 2 5a. Trạng thái và các số lượng tử - 3 z• Ở mỗi trạng thái xác định bởi một bộ ba số • Ở trạng thái có l = 2 lượng tử (n, l, m), electron có: momen động là: 2ħ m=2 L = ℏ 2×3 = ℏ 6 ħ m=1 1• năng lượng E n = −13,6 2 (eV ) • Hình chiếu momen động m=0 n trên trục z: –ħ m = –1• momen động lượng L = ℏ l(l + 1) Lz = mℏ –2ħ m = –2 m = −2, − 1,0,1,2• momen động đối ...