Quang - Nguyên tử hạt nhân

1 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN QUANG - NGUYÊN TỬ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - HẠT NHÂN CBGD: Trần Thiện Thanh Email: thanhvl05@gmail.com ĐT: 09 08 57 58 51 Tài liệu: https://sites.google.com/a/hcmus.edu.vn/tranthienthanh/ home/tai-lieu-hoc-tap/nguyen-tu---hat-nhan 2 3 MỤC TIÊU - Khảo sát những tính chất và quy luật vận động của các hạt trong phạm vi kích thước của phân tử, nguyên tử ( ≤ 10-8 cm). - Khảo sát phổ và đặc tính của các nguyên tử. - Quy luật biễu diễn trong bảng tuần hoàn hóa học - Ứng dụng hạt nhân trong đời sống và năng lượng. 4 Màng lọc nước biến tính ghép gắn bạc nano 5 HIỆU ỨNG KHÁNG KHUẨN, NẤM CỦA BẠC NANO 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 120 Agnano conc., ppm % i n h ib it io n ED50 = 27,16ppm Nấm hồng-cao su (C.salmonicolor) 6 NANOCOMPOSIT a b c AgNPs/SiO2/PE PE AgNPs/SiO2 Chế tạo Masterbatch Gắn ghép Ag nano 7 CHIẾU XẠ TẠO MÀU ĐÁ QUÍ Beryl [Co-60 > 2.000 kGy] London Blue [neutron & heat] Quartz [Co-60] Sky Blue [EB & heat] Super Blue [neutron, EB & heat] Swiss Blue [neutron, EB & heat] Tourmaline [Co-60] Topaz [Co-60] Diamond [neutron & heat] 8 TÀI LIỆU HỌC TẬP 1.Giáo trình lượng tử nguyên tử - hạt nhân, Trường ĐH KHTN, Tài liệu lưu hành nội bộ 2.Bài tập Quang học – Lượng tử nguyên tử - hạt nhân, Trường ĐH KHTN, Tài liệu lưu hành nội bộ 3.Vật lý đại cương 3, Lương Duyên Bình, Nguyễn Hữu Hồ, Lê Văn Nghĩa 9 10 Nội dung môn học • Chương 4: Lý thuyết cổ điển về nguyên tử – Các mẫu nguyên tử – Nguyên tử hydro – Mức năng lượng – Quang phổ nguyên tử – Công thức Balmer-Rydberg – Bài tập chương 4: 1, 2, 3, 4, 8, 9 10, 11, 14. • Chương 5: Lý thuyết lượng tử của nguyên tử hydro – Phương trình Schrodinger – Lời giải bằng pp tách biến – Hàm sóng toàn phần – Các kết luận – Kim loại kiềm – Momen động lượng và momen từ – Hiệu ứng Zeeman – Spin của electron – Bảng phân loại tuần hoàn – Bài tập chương 5: 2, 3, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 16, 17, 20, 21, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 40. 11 Nội dung môn học (tt) • Chương 6: Vật lý hạt nhân – Cấu trúc hạt nhân – Năng lượng liên kết – Các mẫu hạt nhân (ĐỌC THÊM) – Phân rã phóng xạ – Cân bằng phóng xạ – Qúa trình phân rã phóng xạ – Bài tập chương 6: 1, 3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 18, 19, 25, 26, 27 • Chương 7: Phản ứng hạt nhân – Các loại phản ứng – Các định luật bảo toàn – Phản ứng phân hạch và nhiệt hạch – Bài tập chương 7: 1, 2, 3, 13, 17, 18, 19, 20 12 13 Chương 4 Lý thuyết cổ điển về nguyên tử 14 15 • Nguyên tử - Năm 440 BC, Leucippus phát biểu đầu tiên về khái niệm nguyên tử. - Democritus (460-371 BC) phát triển. Democritus tiên đoán rằng tính đa dạng của vật chất và sự thay đổi trong vũ trụ là do mối liên hệ khác nhau giữa các thành phần cơ bản nhất này. 16 • Mẫu nguyên tử của Thomson - Joseph John Thomson (1856-1940) thực hiện các thí nghiệm dẫn đến việc khám phá ra các hạt dưới nguyên tử đầu tiên, đó là hạt electron . - năm 1904, Thomson đã phát triển một mẫu nguyên tử để giải thích về điện tích âm (electron) và điện tích dương được phân bố trong nguyên tử như thế nào. Ưu điểm: – Sự trung hòa điện tích của nguyên tử. – Nguồn gốc của electron. Nguồn gốc các tính chất hóa học của nguyên tố. Nhược điểm: – Các vạch phổ nguyên tử – Phóng xạ – Tán xạ ngược của các hạt mang điện bởi nguyên tử 17 • Mẫu hành tinh nguyên tử (Ernest Rutherford ) - Năm 1911, Ernest Rutherford (1871-1937), một đã thực nghiệm mở ra bản chất bí ẩn về cấu trúc của nguyên tử. Nhược điểm: – Làm thế nào mà electron giữ được bên ngoài hạt nhân do lực hút tĩnh điện? – Năng lượng photon phát ra từ các electron chuyển động sẽ thay đổi về tần số trong suốt quá trình giảm tốc và tạo ra phổ bức xạ liên tục; – Chưa giải thích được vì sao các điện tích dương trong hạt nhân liên kết chặt với nhau bất chấp lực đẫy tĩnh điện giữa các proton? 18 • Mẫu lượng tử nguyên tử (Mẫu nguyên tử Bohr) Năm 1913, Niels Bohr (1885-1962) đã phát triển một mẫu nguyên tử mới nhằm giải thích những câu hỏi chưa giải đáp về mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford . Quỹ đạo cao, En Quỹ đạo thấp, Em Hấp thụ photon Phát xạ photon Hình 4.8: Sơ đồ mô tả bước nhảy lượng tử của electron trong mẫu lượng tử nguyên tử của Niels Bohr. h h 19 • NGUYÊN TỬ HYDRO – Giá trị lượng tử hóa đối với bán kính quỹ đạo của electron. Trong đó, bán kính ứng với quỹ đạo thấp nhất (n = 1) được gọi là bán kính Bohr, a0. Trong đó (đọc là h gạch) - Năng lượng 2 0 2 0,0529a nm ke m   341,055 10 . 2 h J s      2 13,6 ( ) 1,2,3.....nE eV n n    20 - Số nguyên n ứng với các giá trị năng lượng gián đoạn của nguyên tử được gọi là số lượng tử. Số lượng tử là trọng tâm của lý thuyết lượng tử và trong trường hợp tổng quát nó là một bộ số nguyên kí hiệu cho các giá trị gián đoạn của các đại lượng quan trọng trong nguyên tử, chẳng hạn như năng lượng và mômen động lượng. 21 • Quang phổ nguyên tử - Phổ được định nghĩa là sự phân bố ánh sáng (bức xạ điện từ) theo tần số hoặc bước sóng của nó. - Như vậy phổ hấp thụ hay phát xạ đại diện cho một nguyên tử. Khám phá của Bunsen - Kirchhoff về phổ hấp thụ và phát xạ không được hiểu biết một cách đầy đủ cho đến khi Bohr đã giải thích sự dịch chuyển electron giữa các quỹ đạo xác định hoàn toàn (các mức năng lượng). - Năm 1870 quang phổ học trở thành công cụ dùng để phân tích thành phần hóa học trong các hợp chất cần xác định thành phần. Nó cũng được ứng dụng nghiên cứu thành phần cấu tạo nên Mặt Trời và các Ngôi Sao 22 • Công thức Balmer-Rydberg - Vào năm 1885, một thầy giáo người Thụy Sỹ tên là Jakob Balmer (1825-1898) đã phân tích số liệu về phổ nguyên tử hydro. - RH là hằng số Rydberg ( ) - Năng lượng nm n 1 m 1 R 1 22H         2 9 1 0 1 1,44 1 0,0110.10 2 2 0,0529 1240 H ke eVnm R m a hc nm eVnm     nm n 1 m 1 hcRE 22H        23 - Bohr dường như ngay lập tức tiến hành mở rộng mẫu nguyên tử hydro cho các nguyên tố khác, với điều kiện là nguyên tố này có một electron dịch chuyển khỏi nguyên tử của nó mà ta gọi là các ion. - Bán kính quỹ đạo của electron ở trạng thái n trong nguyên tử có bậc số Z: - Mức năng lượng của nguyên tử ở trạng thái thứ n: Z a )n(r 02n  2 0 2 n n Z a2 ke E        24 Phổ nguyên tử Hydro ©The McGraw-Hill Companies. Permission required for reproduction or display 25 Bài tập 1, 2, 3, 4, 8, 9 10, 11, 14.