Trong cơ học lượng tử, trạng thái kích thích của một hệ thống [chẳng hạn như một nguyên tử, phân tử hoặc hạt nhân] là bất kỳ trạng thái lượng tử của hệ thống mà nó có năng lượng cao hơn so với trạng thái cơ bản, có nghĩa là năng lượng của hệ nhiều hơn mức tối thiểu tuyệt đối. Thuật ngữ được sử dụng chủ yếu trong hệ thống mà các trạng thái xác định chỉ có thể mang trị số năng lượng rời rạc trong mô tả của cơ học lượng tử.
Kích thích là sự nâng cao mức năng lượng so với một trạng thái năng lượng cơ bản tùy ý. Trong vật lý có một định nghĩa kỹ thuật cụ thể cho mức năng lượng mà thường được gắn với một nguyên tử được nâng lên trạng thái kích thích [1].
Thời gian sống của hệ thống trong trạng thái kích thích thường là rất ngắn, sự phát xạ tự phát hoặc phát xạ kích thích ra một lượng tử năng lượng [chẳng hạn một photon hoặc một phonon] thường xảy ra ngay sau khi hệ thống được chuyển lên trạng thái kích thích, trở về hệ thống về trạng thái với năng lượng thấp hơn, là trạng thái ít bị kích thích hoặc trạng thái cơ bản. Sự trở về mức năng lượng thấp hơn thường được mô tả một cách lỏng lẻo là phân rã, và là nghịch đảo của kích thích [2].
Trạng thái kích thích có thời gian sống dài thường được gọi là siêu bền [metastable]. Các đồng phân hạt nhân [isomer] có thời gian sống dài, và singlet oxygen là hai ví dụ về điều này.
Ví dụ đơn giản về kích thích nguyên tử là xem xét nguyên tử hydro, có một điện tử ở lớp ngoài cùng. Mô hình tương tự là nguyên tử các kim loại kiềm, khi xem xét điện tử ở lớp ngoài cùng trong trường tổng của hạt nhân và các điện tử ở lớp trong.
Trạng thái cơ bản của nguyên tử hydro tương ứng với electron duy nhất ở quỹ đạo khả dĩ thấp nhất, là "1s" mà hàm sóng cầu đối xứng có các số lượng tử khả dĩ thấp nhất. Bằng cách đưa thêm năng lượng vào nguyên tử, ví dụ bằng việc hấp thụ một photon có năng lượng thích hợp, hoặc một va chạm với hạt khác, các electron có thể chuyển dời lên một trong các trạng thái kích thích [có một hoặc nhiều hơn số lượng tử lớn hơn mức khả dĩ tối thiểu]. Nếu photon có quá nhiều năng lượng, electron sẽ thoát khỏi nguyên tử và nguyên tử sẽ trở thành ion hóa.
Sau khi kích thích các nguyên tử có thể trở về trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích thấp hơn nếu có, bằng cách phát ra một photon có năng lượng đặc trưng. Phát xạ photon từ các nguyên tử ở trạng thái kích thích khác nhau dẫn đến một quang phổ điện từ hiện ra một loạt các vạch phát xạ đặc trưng, như trong trường hợp nguyên tử hydro, là các dãy Lyman, Balmer, Paschen và Brackett.
Một nguyên tử ở trạng thái kích thích cao được gọi là nguyên tử Rydberg. Một hệ thống các nguyên tử bị kích thích cao có thể tạo thành một trạng thái kích thích cô đặc với thời gian sống dài [long-lived], ví dụ một pha đặc gồm hoàn toàn bằng nguyên tử kích thích, gọi là vật chất Rydberg [Rydberg matter].
Kích thích hydro có thể thực hiện bằng nhiệt hoặc điện.
Tập hợp các phân tử tạo thành một khối khí có thể được xem xét là trong trạng thái kích thích, nếu một hoặc nhiều phân tử được nâng lên mức năng lượng động học, sao cho phân bố vận tốc hợp thành khác biệt [depart] với phân bố Boltzmann cân bằng. Hiện tượng này đã được nghiên cứu trong trường hợp một chất khí hai chiều trong một số chi tiết, phân tích thời gian cần cho xê dịch về cân bằng.
Tính toán các trạng thái kích thích thường được thực hiện bằng thuật Mảnh cụm ghép [Coupled cluster], lý thuyết nhiễu loạn Møller-Plesset [Møller–Plesset perturbation], trường tự đặc đa hình [Multi-configurational self-consistent field], Cấu hình tương tác [Configuration interaction] [3], và lý thuyết chức năng mật độ phụ thuộc thời gian [Time-dependent density functional theory]. Những tính toán này khó khăn hơn nhiều so với tính trạng thái không kích thích [1][4][5][6][7].
- ^ a b Foresman, James B.; Head-Gordon, Martin; Pople, John A.; Frisch, Michael J. [1992]. “Toward a systematic molecular orbital theory for excited states”. The Journal of Physical Chemistry. 96: 135. doi:10.1021/j100180a030.
- ^ Jörn Bleck-Neuhaus: Elementare Teilchen. Moderne Physik von den Atomen bis zum Standard-Modell [Kap. 6]. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-540-85299-5.
- ^ Hehre, Warren J. [2003]. A Guide to Molecular Mechanics and Quantum Chemical Calculations [PDF]. Irvine, California: Wavefunction, Inc. ISBN 1-890661-06-6.
- ^ Glaesemann, Kurt R.; Govind, Niranjan; Krishnamoorthy, Sriram; Kowalski, Karol [2010]. “EOMCC, MRPT, and TDDFT Studies of Charge Transfer Processes in Mixed-Valence Compounds: Application to the Spiro Molecule”. The Journal of Physical Chemistry A. 114 [33]: 8764–8771. doi:10.1021/jp101761d. PMID 20540550.
- ^ Dreuw, Andreas; Head-Gordon, Martin [2005]. “Single-Reference ab Initio Methods for the Calculation of Excited States of Large Molecules”. Chemical Reviews. 105 [11]: 4009–37. doi:10.1021/cr0505627. PMID 16277369.
- ^ Knowles, Peter J.; Werner, Hans-Joachim [1992]. “Internally contracted multiconfiguration-reference configuration interaction calculations for excited states”. Theoretica Chimica Acta. 84: 95. doi:10.1007/BF01117405.
- ^ Glaesemann, Kurt R.; Gordon, Mark S.; Nakano, Haruyuki [1999]. “A study of FeCO+ with correlated wavefunctions”. Physical Chemistry Chemical Physics. 1 [6]: 967–975. Bibcode:1999PCCP....1..967G. doi:10.1039/a808518h.
- Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew [1965]. “see section 2-5 for energy levels, 19 for the hydrogen atom”. The Feynman Lectures on Physics. 3.
- Công thức Rydberg
- Trạng thái dừng
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Trạng thái kích thích. |
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Trạng_thái_kích_thích&oldid=67700311”
Mức năng lượng ở các trạng thái dừng trong nguyên tử hidro
A. 2,4 eV.
B. 1,2 eV.
C. 10,2 eV.
D. 3,2 eV.
Đáp án và lời giải
Đáp án:A
Lời giải:
Phân tích: Ta có:
Vậy đáp án đúng là A
Câu hỏi thuộc đề thi sau. Bạn có muốn thi thử?
Bài tập trắc nghiệm 60 phút Mẫu nguyên tử Bo - Lượng tử ánh sáng - Vật Lý 12 - Đề số 4
Làm bài
Chia sẻ
Một số câu hỏi khác cùng bài thi.
-
Trạng thái dừng của nguyên tử là
-
Trong quang phổ vạch của hiđrô [quang phổ của hiđrô], bước sóng của vạch thứ nhất trong dãy Laiman ứng với sự chuyển của êlectrôn [êlectron] từ quỹ đạo L về quỹ đạo K là 0,1217 μm , vạch thứ nhất của dãy Banme ứng với sự chuyển M → L là 0,6563 μm . Bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman ứng với sự chuyển M →K bằng :
-
Bán kính quỹ đạo dừng của eelectron trong nguyên tử hiđrô được xác định theo công thức rn = n2r0. Cho biết r0 = 5,3. 10–11 m; me = 9,1. 10–31 kg; k = 9. 109 N. m2/C2 và e=1,6. 10–19C. Khi chuyển động trên quỹ đạo dừng N, thời gian mà êlectron đi được quãng 5,464 mm là
-
Khi electron ở quỹđạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử Hidro được xác định bởi
, với. Mộtđám khí Hidro hấp thụ năng lượng chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao nhất là E3 [ứng với quỹđạo M]. Tỉ số bước sóng dài nhất và ngắn nhất màđám khí có thể phát ra -
Đối với nguyên tử hiđrô, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng 0,1026 μm. Nănglượngcủaphôtônnàybằng:
-
Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Khi electron 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 electron chuyển động trên một quỹ đạo dừng với thời gian chuyển động hết một vòng là
[s] thì electron này đang chuyển động trên quỹ đạo: -
Trong quang phổ của nguyên tử hidro, nếu biết bước sóng dài nhất của vạch quang phổ trong dãy Laiman là
và bước sóng của vạch kề với nó trong dãy này làthì bước sóngcủa vạch quang phổtrong dãy Banme là ? -
Theo mẫu nguyên tử Bohr, trong nguyên tử hiđrô, các electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân. Tỉ số giữa hai tốc độ của electron trên quỹ đạo K và trên quỹ đạo M bằng:
-
Bức xạ có bước sóng ngắn nhất mà nguyên tử hydro có thể phát ra được là tia tử ngọai có bước sóng 0,0913 μm . Hãy tính năng lượng cần thiết để ion hóa nguyên tử hydro?
-
Biết 4 bước sóng nhìn thấy trong dãy Banme của quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô theo thứ tự giảm dần là
.Bước sóng dài nhất trong dãy Pasen xác định theo công thức -
Hai vạch quang phổ có bước sóng dài nhất của dãy Lyman trong quang phổ hyđrô là λ1= 0,1216 μm và λ2 = 0,1026 μm. Bước sóng của vạch đỏ Hα có giá trị
-
Theo mẫu nguyên tử Bo, trong nguyên tử Hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng của electron trên quỹ đạo K là
. Bán kính quỹ đạo dừng không đúng với mẫu nguyên tử Bo là: -
Cho: 1eV = 1,6.10-19 J; h=6,625.10-34 J.s; c=3.108 m/s. Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo, khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng -0,85 eV sang trạng thái dừng có năng lượng -13,6 eV thì nó phát ra một sáng điện từ có bước sóng:
-
Nănglượngcủanguyêntửhiđrôkhi electron ở quỹđạodừngthứ n đượcxácđịnhbởicôngthức:
. Nếunguyêntửhiđrôđang ở trạngtháikíchthíchứngvớimứcnănglượng N thìsốbứcxạnócóthểphátravàbướcsóngdàinhấtcủacácbứcxạđólầnlượtlà -
Cho: 1eV = 1,6.10-19J; h = 6,625.10-34J.s; c = 3.108m/s. Khi êlectrôn [êlectron] trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = - 0,85eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng En = - 13,60eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng
-
Theo tiên đề của Bo, khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ21, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo L thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ32 và khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ31. Biểu thức xác định λ31 là:
-
Cho: 1eV = 1,6. 10-19 J; h = 6,625. 10-34 J. s; c = 3. 108 m/s. Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = - 0,85eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng En = - 13,60eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng
-
Mứcnănglượngcủa ng tửhidrocóbiểuthức En= -13.6/n2 eV. Khikíchthích ng tửhidrotừquỹđạodừng m lênquỹđạo n bằngnănglượng 2.55eV, thấybánkínhquỹđạotăng 4 lần .bướcsóngnhỏnhấtmà ng tửhidrocóthểphátralà:
-
Khi kích thích một bình khí hidro bằng một bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 102,7 nm thì bình khí này chỉ phát ra 3 bức xạ đợn sắc có bước sóng λ1 < λ2 < λ3 = 656,3nm. Giá trị của λ2 bằng:
-
Biết hằng số Plăng h = 6,625.10-34J.s và độ lớn của điện tích nguyên tố là 1,6.10-19C. Khi nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng -1,514 eV sang trạng thái dừng có năng lượng -3,407 eV thì nguyên tử phát ra bức xạ có tần số :
-
Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng [En] sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn [Em] thì năng lượng của phôtôn phát ra là
-
Nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En = -1,5 eV sang trạng thái dừng có năng lượng Em = -3,4 eV. Bước sóng của bức xạ mà nguyên tử hiđrô phát ra xấp xỉ bằng
-
Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mẫu nguyên tử Borh?
-
Electron trong nguyên tử hidro chuyển từ quỹ đạo dừng có mức năng lượng lớn về quỹ đạo dừng có mức năng lượng nhỏ hơn thì vận tốc của nó tăng 4 lần. Electron đã chuyển từ quỹ đạo
-
Nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng –13,6 eV. Để chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng –3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ một phôtôn có năng lượng:
-
Theo mẫu nguyên tử Bo, trạng thái dừng của nguyên tử
-
Một đám nguyên tử hydro đang ở trạng thái dừng có mức năng lượng E0 [n = 5 ] khi chúng chuyển về trạng thái cơ bản có thể phát ra nhiều nhất bao nhiêu bức xạ đơn sắc?
-
Nguyên tử hydro quỹ đạo K có bán kính 0,53. 10–10 m. Tìm bán kính của quỹ đạo O:
-
Bình thường, nguyên tử luôn ở trạng thái dừng sao cho năng lượng của nó có giá trị
-
Vạch quang phổ có tần số nhỏ nhất trong dãy Banme là tần số
. Vạch quang phổ có tần số nhỏ nhất trong dãy Laiman là tần số. Vạch quang phổ trong dãy Laiman sát với vạch có tần sốsẽ có tần số là: -
Nguyên tử hiđrô nhận năng lượng kích thích, êlectron chuyển lên quỹ đạo N, khi êlectron chuyển về quỹ đạo bên trong sẽ phát ra:
-
Gọi λ1 và λ2 lần lượt là 2 bước sóng của 2 vạch quang phổ thứ nhất và thứ hai trong dãy Lai man. Gọi
là bước sóng của vạchtrong dãy Banme. Xác định mối liên hệ, λ1, λ2
-
Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Khi electron 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 electron chuyển động trên một quỹ đạo dừng với thời gian chuyển động hết một vòng là
[s] thì electron này đang chuyển động trên quỹ đạo: -
Trong nguyên tử hydro, bán kính nguyên tử ở trạng thái cơ bản là r0 . Khi electron quay trên quỹ đạo N thì bán kính quỹ đạo là:
-
Đối với nguyên tử hiđrô, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng 0,1026 [μm]. Lấy h = 6,625.10-34 [J.s], e = 1,6.10-19 9C] và c = 3.108[m/s]. Năng lượng của phôtôn này bằng:
-
Cho 1 eV = 1,6. 10–19 J ; h = 6,625. 10–34 J. s ; c = 3. 108 m/s. Khi êlectrôn trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có năng lượng Em = –0,85 eV sang quĩ đạo dừng có năng lượng E = –13,60 eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ có bước sóng
-
Một đám nguyên tử Hidro đang ở trạng thái kích thích mà electron chuyển động trên quỹ đạo dừng N. Khi electron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch?
-
Mức năng lượng ở các trạng thái dừng trong nguyên tử hidro
[Với n = 1, 2, 3....]. Một electron có động năng bằng 12,6 eV va chạm với nguyên tử hidro đang đứng yên ở trạng thái cơ bản. Sau va chạm nguyên tử Hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển lên mức kích thích đầu tiên. Động năng của electron sau va chạm là: -
Biết bán kính Bo là r0. Khi electron trong nguyên tử hiđrô chuyển động trên quỹ đạo dừng O thì nó có tốc độ v [m/s]. Nếu electron chuyển động trên một quỹ đạo dừng với thời gian chuyển động hết một vòng là 54πr05v[s] thì êlectron này đang chuyển động trên quỹ đạo
-
Cho bán kính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hidrô ở trạng thái cơ bản là 5.3.10-11 m. Nếu bán kính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hidrô là 2,12
thì electron đang chuyển động trên quỹ đạo nào ?
Một số câu hỏi khác có thể bạn quan tâm.
-
Thực hiện thí nghiệm Iâng trong không khí [n = 1]. Đánh dấu điểm M trên màn quan sát thì tại M là một vân sáng. Trong khoảng từ M đến vân sáng trung tâm còn 3 vân sáng nữa. Nhúng toàn bộ hệ thống trên vào một chất lỏng thì tại M vẫn là một vân sáng nhưng khác so với khi ở trong không khí một bậc. Xác định chiết suất của môi trường chất lỏng?
-
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng 1. Cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng [ABCD] và
. Tính thể tích khối chóp S.ABCD. -
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng, ánh sáng đơn sắc có bước sóng
phát ra từ khe hẹp S song song và cách đều hai khe S1, S2. Khoảng cách giữa hai khe S1, S2 là 2mm, màn chứa hai khe S1, S2 cách khe S 1mm và song song với màn quan sát. Khi đặt ngay sau khe S1 mộtbản thuỷ tinh có bề dày 4, chiết suất n =1,5 thì hệ vân giao thoa bị dịch chuyển. Để hệ vân giao thoa trở về vị trí cũ thì người ta phải dịch chuyển khe S theo phương song song với màn quan sát: -
Cho khối tứ diện đều ABCD có thể tích
. Gọilần lượt là trung điểm củaThể tích của khối chóp A.MNPQ tính theolà -
Trongthínghiệmvềgiaothoaánh sang khehẹp S đượcchiếuđồngthờihaiánhsángcóbướcsóngtươngứnglà
;. Trongkhoảnggiữavânsángbậc 5 củabứcxạvàvânsángbậc 7 củabứcxạnằm ở haiphía so vớivântrungtâmcóbaonhiêuvịtrícómàulàtổnghợpcủahaibứcxạtrên: -
Cho tứ diện
cólà đoạn vuông góc chung củavới, độ dài các cạnh,và gócthay đổi thoả mãn;,. Nếu thể tích khối tứ diệnđạt giá trị lớn nhất thì giá trị củabằng -
Trong thí nghiệm giao thoa qua khe Iâng khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D = 2[m].Xét điểm M trên màn đang là vân sáng bậc 2. Cần dịch chuyển màn E một đoạn tối thiểu bao nhiêu để tại M khi đó là vân tối. Biết rằng phương dịch chuyển vuông góc với màn E:
-
Cho hình chóp tứ giác
có đáylà hình vuông cạnh bằng. Tam giáccân tại, mặt bênvuông góc với mặt phẳng đáy. Biết thể tích khối chópbằng, điểmlà trung điểm cạnh. Khoảng cách từ điểmđến mặt phẳngbằng ? -
Trong thí nghiệm giao thoa Yâng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng
, người ta đặt màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khaongr D thì khoảng vân là 1mm. Khi khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe lần lượt là D+∆D hoặc D-∆D thì khoảng vân thu được trên màn tương ứng là 2i và i. Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe là D+3∆D thì khoảng vân trên màn là: -
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng. Khoảng cách giữa 2 khe kết hợp là a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 2m. Nguồn S phát ra ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Vùng phủ nhau giữa quang phổ bậc hai và quang phổ bậc ba có bề rộng bằng: