Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo, khi êlectron trong nguyên tử chuyển động tròn đều trên quỹ đạo dừng M thì có tốc độ v (m/s). Biết bán kính Bo là r0. Nếu êlectron chuyển động trên một quỹ đạo dừng với thời gian chuyển động hết một vòng là \(\dfrac{{144\pi .{r_0}}}{v}\) (s) thì êlectron này đang chuyển động trên quỹ đạo
Trả lời bởi giáo viên
Khi electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng khác nhau thì lực Cu-lông đóng vai trò là lực hướng tâm.
Do đó ta có \(\dfrac{{m{v^2}}}{r} = \dfrac{{k{q^2}}}{{{r^2}}} = > v = \left| q \right|\sqrt {\dfrac{k}{{mr}}} \)
Ta suy ra: \(v = \dfrac{{\left| q \right|}}{n}\sqrt {\dfrac{k}{{m{r_0}}}} \)
Vận tốc trên quỹ đạo M: \({v_M} = \dfrac{{\left| q \right|}}{{{n_M}}}\sqrt {\dfrac{k}{{m{r_0}}}} \)
*Thời gian electrôn chuyển động hết 1 vòng chính là chu kì (Xét trên quỹ đạo dừng bất kì nào đó ta chưa biết).
\(\begin{array}{l}T = \dfrac{{2\pi r}}{v} = \dfrac{{144\pi {r_0}}}{{{v_M}}}\\ \Leftrightarrow {n^2}{r_0} = \dfrac{v}{{{v_M}}}.72{r_0}\\ \Leftrightarrow {n^2} = \dfrac{{{n_M}}}{n}.72\\ \Rightarrow {n^3} = 72{n_M} = 72.3\\ \Rightarrow n = 6\end{array}\)
\(n{\rm{ }} = {\rm{ }}6\) tương ứng với electron chuyển động trên quỹ đạo P
Hướng dẫn giải:
Tiên đề về trạng thái dừng của nguyên tử - Mẫu nguyên tử Bo
+ Vận dụng biểu thức lực tính điện: \({F_d} = k\dfrac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}}\)
+ Vận dụng biểu thức lực hướng tâm: \({F_{ht}} = m{a_{ht}} = m\dfrac{{{v^2}}}{r}\)
+ Công thức bán kính quỹ đạo của Borh: \({r_n} = {n^2}{r_0}\)