第63講氫原子光譜原子能級

1、.第63講氫原子光譜原子能級考情剖析考察內容考綱要求考察年份考察詳情才能要求氫原子光譜氫原子的能級構造、能級公式弱項清單軌道躍遷時電子動能、電勢能的變化關系，及一群與一個的區(qū)別.知識整合一、電子的發(fā)現(xiàn)英國的物理學家_發(fā)現(xiàn)了電子引發(fā)了對原子中正負電荷如何分布的研究二、氫原子光譜1光譜1光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的_頻率和強度分布的記錄，即光譜2光譜分類有些光譜是一條條的_，這樣的光譜叫做線狀譜有的光譜是連在一起的_，這樣的光譜叫做連續(xù)譜3氫原子光譜的實驗規(guī)律氫原子光譜是_譜巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式_，n3，4，5，R是里德伯常量，R1.10107 m1，

2、n為量子數(shù)核式構造模型正確的解釋了粒子散射實驗的結果，但是，經典物理學既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋氫原子光譜的分立特性三、玻爾理論玻爾提出了自己的原子構造假說，成功的解釋了原子的穩(wěn)定性及氫原子光譜的分立特性1軌道量子化：電子繞原子核運動的軌道的半徑不是任意的，只有當半徑的大小符合一定條件時，這樣的軌道才是可能的電子的軌道是量子化的電子在這些軌道上繞核的轉動是穩(wěn)定的，不產生電磁輻射2能量量子化：當電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量因此原子的能量是量子化的這些量子化的能量值叫做_原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為_能量最低的狀態(tài)叫做_，其他的狀

3、態(tài)叫做_原子只能處于一系列不連續(xù)的軌道和能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，保持穩(wěn)定狀態(tài)3躍遷頻率條件：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即h_.h是普朗克常量，h6.631034 Js四、氫原子的能級、半徑公式1氫原子的能級和軌道半徑1氫原子的能級公式：Enn1，2，3，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV.2氫原子的半徑公式：rnn2r1n1，2，3，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r10.531010 m.方法技巧考點能級躍遷與光譜線1對氫原子的能級圖的理解氫原

4、子能級圖的意義：1能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)相鄰橫線間的間隔 不相等，表示相鄰的能級差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小2橫線左端的數(shù)字“1，2，3表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.4表示氫原子的能級3帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hEmEn.2關于能級躍遷的五點說明1當光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能2電子動能：電子繞氫原子核運動時靜電力提供向心力，即km，所以Eknk，隨r增大而減小3電勢能：當軌道半徑減小

5、時，靜電力做正功，電勢能減少；反之，軌道半徑增大時，電勢能增加4原子能量：EnEpnEkn，隨n增大而增大，其中E113.6 eV.5一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)：NC.3原子躍遷的兩種類型1原子吸收光子的能量時，原子將由低能級態(tài)躍遷到高能級態(tài)但只吸收能量為能級差的光子，原子發(fā)光時是由高能級態(tài)向低能級態(tài)躍遷，發(fā)出的光子能量仍為能級差2實物粒子和原子作用而使原子激發(fā)或電離，是通過實物粒子和原子碰撞來實現(xiàn)的在碰撞過程中，實物粒子的動能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩個能級差值，就可以使原子受激發(fā)而躍遷到較高的能級；當入射粒子的動能大

6、于原子在某能級的能量值時，也可以使原子電離【典型例題1】17年蘇錫常鎮(zhèn)二模由玻爾原子理論，氦離子He能級如下圖，電子在n3軌道上比在n4軌道上離氦核的間隔 _選填“大或“小當大量處在n3的激發(fā)態(tài)的He發(fā)生躍遷時，所發(fā)射的譜線有_條【學習建議】熟悉譜線的計算公式NC.17年蘇錫常鎮(zhèn)一模歐洲核子研究中心的科學家通過大型強子對撞機俘獲了少量反氫原子反氫原子是由一個反質子和一個圍繞它運動的正電子組成反質子和質子具有一樣的質量，且?guī)е攘慨惙N電荷反氫原子和氫原子具有一樣的能級，其原子能級如下圖1根據玻爾原子構造理論，反氫原子n3軌道處的電勢比n4軌道處的電勢_選填“高或“低；正電子處在n3軌道上運動的動

7、能比處在n4軌道上的動能_選填“大或“小2上題中，假設有一靜止的反氫原子從n2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)光子動量p與能量E之間滿足關系式P，元電荷e1.61019 C，光速c3108 m/s.求放出光子的能量放出光子時反氫原子獲得的反沖動量大小【學習建議】熟悉原子躍遷時，靜電力做功與電勢能變化的關系，熟悉靜電力提供向心力推導動能與軌道半徑的關系【典型例題2】17年南京二模汞原子的能級圖如下圖，現(xiàn)讓光子能量為E的一束光照射到大量處于基態(tài)的汞原子上，汞原子能發(fā)出3種不同頻率的光，那么入射光光子的能量為_eV，發(fā)出光的最大波長為_m普朗克常量h6.631034 Js，計算結果保存兩位有效數(shù)字當堂檢測1.多項

8、選擇以下說法中正確的選項是 A氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時能輻射各種頻率的光子 B玻爾理論能解釋氫原子光譜 C一個氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3個光子 D一群氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種頻率的光子第2題圖2如下圖，某原子的三個能級的能量分別為E1、E2和E3.a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光，以下判斷正確的選項是 AE1E2E3 BE3E2E2E1 Cb的波長最長 Dc的頻率最高3可見光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范圍內假設氫原子從高能級躍遷到低能級，根據氫原子能級圖如下圖可判斷第3題圖 A從n4能級躍遷到n3能級時發(fā)出可見光 B從n3能級躍遷到n

9、2能級時發(fā)出可見光 C從n2能級躍遷到n1能級時發(fā)出可見光 D從n4能級躍遷到n1能級時發(fā)出可見光416年蘇北四市三模如下圖為氫原子的能級圖，n為量子數(shù)假設氫原子由n3躍遷到n2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產生光電效應，那么一群處于n4的氫原子在向基態(tài)躍遷時，產生的光子中有_種頻率的光子能使該金屬產生光電效應，其中光電子的最大初動能Ekm_eV.第4題圖517年揚州一模氫原子的能級圖如下圖，原子從能級n4向n2躍遷所放出的光子正好使某種金屬材料發(fā)生光電效應求：1該金屬的逸出功2原子從能級n4向n1躍遷所放出的光子照射該金屬，產生的光電子的最大初動能第5題圖y第十四章原子原子核第63講氫原

10、子光譜原子能級知識整合根底自測一、湯姆生二、1.1波長2亮線光帶3線狀R三、 2能級定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)3 EmEn方法技巧典型例題1 小3【解析】能級越低離核越近，3軌道比4軌道離核更近大量的處于n3能級的氦離子發(fā)生躍遷時，所發(fā)射的譜線有32、31、21，共有3條變式訓練1低大210.2 eV5.441027 kgm/s【解析】反質子帶負電，產生的電場方向由無限遠處指向負電荷，沿著電場線的方向電勢逐漸降低，所以軌道半徑越小，離反質子越近，電勢越低；根據km可知，軌道半徑越小速率越大，那么動能越大躍遷釋放光子能量EE2E110.2 eV，光子動量p5.441027 kgm/s，根據動量守恒，反沖動量

11、與光子動量大小相等，方向相反，即pp5.441027 kgm/s.典型例題27.74.4107【解析】大量的處于第二激發(fā)態(tài)的汞原子能發(fā)生3種不同頻率的光，那么入射光的能量為EE3E17.7 eV；波長最大的，頻率最小，所以3軌道躍遷到2軌道波長最大，E3E2h，所以4.4107 m.當堂檢測1BD【解析】當氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時，據玻爾理論：EEmEn，可知氫原子只能輻射、吸收特定頻率的光子一個光子輻射時最多只能n1；一群光子才是NC，玻爾理論解釋了原子光譜2D【解析】結合題圖和電子躍遷時發(fā)出的光子的能量為EEmEn可知EcEaEb，能量差E3E2等于光子a的能量，能量差E2E1等于光子b的能量，能量差E3E1等于光子c的能量，那么c對應的能量最大，而a對應的能量最小，因：E1E2E3，且En，那么有E3E2E2E1故AB錯誤；又En，c光的頻率最高，a光的波長最長，故C錯誤，D正確3B【解析】四個選項中，只有B選項的能級差在1.61 eV3.10 eV范圍內，故B選項正確4510.86【解析】氫原子從第3能級向第2能級時，發(fā)出光子的能量為1.89 eV，從第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出6種頻率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV的有5種從第4能級直接躍遷到基態(tài)的光子產生光電效應時，對應的最大初動能最大，為EkhW0