Giải Câu hỏi trang 64 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

a) Năng lượng photon bị hấp thụ ứng với vạch $\lambda \approx 590\,\text{nm}$

Năng lượng của photon được tính theo công thức:
$$\varepsilon = \frac{hc}{\lambda}$$

Với $h = 6{,}625\cdot10^{-34}\,\text{J·s}$, $c = 3\cdot10^{8}\,\text{m/s}$, $\lambda = 590\,\text{nm} = 590\cdot10^{-9}\,\text{m}$:
$$\varepsilon = \frac{6{,}625\cdot10^{-34}\cdot 3\cdot10^{8}}{590\cdot10^{-9}} \approx 3{,}37\cdot10^{-19}\,\text{J}$$

Đổi ra electronvôn:
$$\varepsilon = \frac{3{,}37\cdot10^{-19}}{1{,}6\cdot10^{-19}} \approx 2{,}1\,\text{eV}$$

b) Giải thích nhận định trong khí quyển Mặt Trời có nguyên tử helium

Một vạch tối trong quang phổ hấp thụ xuất hiện khi nguyên tử của một chất khí hấp thụ photon có năng lượng đúng bằng hiệu hai mức năng lượng của nó, làm electron chuyển từ mức thấp (năng lượng âm hơn) lên mức cao hơn.

Photon ứng với vạch tối ở $590\,\text{nm}$ có năng lượng $\varepsilon \approx 2{,}1\,\text{eV}$. Xét giản đồ mức năng lượng của helium ở Hình 11.7, ta tìm hai mức có hiệu bằng năng lượng này. Với hai mức $E_1 = -3{,}63\,\text{eV}$ và $E_2 = -1{,}50\,\text{eV}$:
$$\Delta E = E_2 - E_1 = -1{,}50 - (-3{,}63) = 2{,}13\,\text{eV} \approx 2{,}1\,\text{eV}$$

Hiệu hai mức năng lượng này đúng bằng năng lượng photon bị hấp thụ. Nghĩa là nguyên tử helium có thể hấp thụ photon $\approx 2{,}1\,\text{eV}$ để electron nhảy từ mức $-3{,}63\,\text{eV}$ lên mức $-1{,}50\,\text{eV}$, tạo nên vạch tối ở $\lambda \approx 590\,\text{nm}$.

Vì vạch tối quan sát được trong quang phổ Mặt Trời trùng khớp với một dịch chuyển hấp thụ của nguyên tử helium, nên có thể kết luận trong khí quyển (lớp khí nhiệt độ thấp hơn) của Mặt Trời có chứa nguyên tử helium.

Đáp số