Giải Câu hỏi 2 trang 63 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Phân tích hiện tượng

Hình 11.5a là quang phổ vạch phát xạ, còn Hình 11.5b là quang phổ vạch hấp thụ của *cùng một nguyên tố* (ví dụ hiđrô).

- Quang phổ phát xạ (11.5a): gồm các vạch màu sáng nằm trên nền tối, do nguyên tử khi bị kích thích phát ra ánh sáng ở một số bước sóng xác định.
- Quang phổ hấp thụ (11.5b): gồm các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục, do chất khí (hơi) của nguyên tố đó hấp thụ ánh sáng ở một số bước sóng xác định khi có ánh sáng trắng truyền qua.

Giải thích sự trùng khớp vị trí các vạch

Mỗi nguyên tử của một nguyên tố có một hệ thống các mức năng lượng hoàn toàn xác định, đặc trưng riêng cho nguyên tố đó. Nguyên tử chỉ có thể phát ra hoặc hấp thụ photon khi chuyển giữa hai mức năng lượng, và năng lượng của photon đúng bằng hiệu hai mức năng lượng đó:

$$\varepsilon = hf = E_{cao} - E_{thấp}$$

- Khi phát xạ: electron chuyển từ mức cao $E_{cao}$ xuống mức thấp $E_{thấp}$ và phát ra photon có tần số $f$ (bước sóng $\lambda = \dfrac{c}{f}$).
- Khi hấp thụ: electron nhận photon để chuyển từ mức thấp $E_{thấp}$ lên mức cao $E_{cao}$; photon bị hấp thụ cũng có đúng tần số $f$ đó.

Vì quá trình phát xạ và hấp thụ xảy ra giữa *cùng những cặp mức năng lượng* của cùng một nguyên tố, nên các photon phát ra và các photon bị hấp thụ có cùng tần số, cùng bước sóng. Do đó các vạch sáng trong quang phổ phát xạ (11.5a) nằm đúng tại vị trí (bước sóng) của các vạch tối trong quang phổ hấp thụ (11.5b) — tức là chúng trùng khớp nhau.

Kết luận: Ở nhiệt độ và điều kiện thích hợp, một nguyên tố có khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó. Đây chính là lí do vị trí các vạch trong Hình 11.5a và 11.5b trùng nhau.

Đáp số