Trong phân tử hydrochloric acid (HCl), nguyên tử clorine (Cl) và nguyên tử hydrogen (H)

Giải SBT Vật lí 11 Chủ đề 1: Dao động

Bài 1.40 trang 17 SBT Vật lí 11: Trong phân tử hydrochloric acid (HCl), nguyên tử clorine (Cl) và nguyên tử hydrogen (H) có thể được coi là kết nối với nhau giống như có một lò xo nối giữa chúng. Vì khối lượng của nguyên tử clorine lớn hơn nhiều so với khối lượng của nguyên tử hydrogen nên có thể coi gần đúng là nguyên tử clorine đứng yên còn nguyên tử hydrogen dao động điều hòa quanh một vị trí cân bằng.

Hình 1.18 biểu diễn thế năng tương tác giữa hai nguyên tử trong phân tử HCl. Dựa vào đồ thị hãy xác định tần số dao động của nguyên tử hydrogen. Biết rằng khối lượng của nguyên tử hydrogen là 1,67.10^–27 kg.

Lời giải:

Biên độ dao động của nguyên tử H là: $A=\frac{0,17-0,09}{2}=0,04\mathrm{n}\mathrm{m}$

Cơ năng của nguyên tử H là: $\mathrm{W}={\mathrm{W}}_{tmax}=\frac{1}{2}k{A}^2={4.10}^{-19}\mathrm{J}$

$\Rightarrow k=\frac{2W_{tmax}}{A^2}=\frac{{\mathrm{2.4.10}}^{-19}}{{\left(0,{04.10}^{-9}\right)}^2}=500\mathrm{N}/\mathrm{m}$

=> Tần số f của nguyên tử H là: $f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{500}{1,{67.10}^{--27}}}=8,{7.10}^{13}\mathrm{H}\mathrm{z}$