2012屆高考能級躍遷試題5點破解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高考能及躍遷試題5點破解氫原子的躍遷是“氫原子的能級結(jié)構(gòu)”一節(jié)的重點內(nèi)容、同學們學習應(yīng)注意以下五個不同。一. 應(yīng)注意一群原子和一個原子躍遷的不同一群氫原子就是處在n軌道上有若干個氫原子，某個氫原子向低能級躍遷時，可能從n能級直接躍遷到基態(tài)，產(chǎn)生一條譜線；另一個氫原子可能從n能級躍遷到某一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生另一條譜線，該氫原子再從這一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，再產(chǎn)生一條譜由數(shù)學知識得到一群氫原子處于n能級時可能輻射的譜線條數(shù)為。對于只有一個氫原子的，該氫原子可從n能級直接躍遷到基態(tài)，故最少可產(chǎn)生一條譜線，不難推出當氫原子從n能級逐級往下躍遷時，最多可產(chǎn)生n1條譜線。例1. 有一個處于

2、量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)的氫原子，它向低能級躍遷時，最多可能發(fā)出幾種頻率的光子？解析：對于一個氫原子，它只能是多種可能的躍遷過程的一種，如圖1所示，由能級躍遷規(guī)律可知：處于量子數(shù)n4的氫原子躍遷到n3，n2，n1較低能級，所以最多的譜線只有3條。圖1例2. 現(xiàn)有1200個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的（ ）A. 2200B. 2000C. 1200D. 2400解析：這是全國理綜考題，由題中所給信息，處于量子數(shù)n4的氫原子躍遷到n3，n2，

3、n1較低能級的原子數(shù)分別為個，則輻射光子數(shù)為個。而處于量子數(shù)n3的400個氫原子向n2，n1躍遷，躍遷原子數(shù)分別為個，則輻射光子數(shù)為200×2400個，而處于量子數(shù)n2的原子總數(shù)為400200600個，向基態(tài)躍遷則輻射光子數(shù)為600個。所以，此過程發(fā)出光子的總數(shù)為12004006002200個。即選項A正確。二. 應(yīng)注意躍遷與電離的不同根據(jù)玻爾理論，當原子從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷時，必須吸收光子方能實現(xiàn)；相反，當原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時，必須輻射光子才能實現(xiàn)，不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量必須滿足，即兩個能級的能量差。使基態(tài)原子中的電子得到一定的能量，徹底擺脫原子核的束縛而成為自

4、由電子，叫做電離，所需要的能量叫電離能。光子和原子作用而使原子發(fā)生電離時，不再受“”這個條件的限制。這是因為原子一旦被電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子的結(jié)構(gòu)理論。例3. 當用具有1.87eV能量的光子照射n3激發(fā)態(tài)的氫原子時，氫原子A. 不會吸收這個光子B. 吸收該光子后被電離，電離后的動能為0.36eVC. 吸收該光子后被電離，電離后電子的動能為零D. 吸收該光子后不會被電離解析：當n3時，氫原子的能量，所以處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子的電離能是1.51eV，當該原子吸收具有1.87eV能量的光子后被電離，電離后電子的動能是，所以選項B正確。三. 要注意輻射譜線頻率、波長的不同氫原子能

5、級圖形象地給出了各能級的能量大小關(guān)系。當氫原子從n能級直接躍遷到基態(tài)時，兩能級能量差值最大，由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，輻射的光子頻率最大，對應(yīng)的波長最小，表達式為，同理從n能級躍遷到n1能級時，兩能級能量的差值最小，輻射的光子頻率最小，波長最長，即，。例4. 氫原子能級圖的一部分如圖2所示，a、b、c分別表示在不同能級之間的三種躍遷途徑，設(shè)在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是和，則（ ）A. B. C. D. 圖2解析：由能量關(guān)系可知，由代入上式有，即。所以選項B、D正確。四. 應(yīng)注意入射光子與入射的實物粒子不同根據(jù)光子說，每一個光子的能量均不可“分”，也只有頻率的光子才能使k態(tài)

6、的原子躍遷到n態(tài)。實物粒子與光子不同，其能量不是一份一份的。實物粒子使原子發(fā)生能級躍遷是通過碰撞來實現(xiàn)的。當實物粒子速度達到一定數(shù)值，具有一定的動能時，實物粒子與原子發(fā)生碰撞，其動能可全部或部分地被原子吸收，使原子從一個較低的能級躍遷到另一個較高的能級，原子從實物粒子所處獲得的能量只是兩個能級的能量之差。只要入射粒子的能量大于或等于兩個能級的能量差值，均可使原子發(fā)生能級躍遷。例5. 用能量為12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，則下列說法中正確的是（ ）A. 使基態(tài)電子電離B. 使電子躍遷到n3的能級C. 使電子躍遷到n4的能級D. 電子仍處于基態(tài)解析：由可知，所以，根據(jù)玻爾理論處于基態(tài)的原子

7、不可能吸收該光子，所以電子仍處于基態(tài)。故選項D正確。例6. 用總能量為13eV的一個自由電子與處于基態(tài)的氫原子發(fā)生碰撞（不計氫原子的動量變化），則電子可能剩余的能量（碰撞中無能量損失）是（ ）A. 10.2eVB. 2.8eVC. 0.91eVD. 12.75eV解析：氫原子各級能量由低到高分別用E1、E2、E3、E4表示，則，因射電子的能量大于任一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差，處于基態(tài)的氫原子可能分別躍遷到n2、3、4能級，而電子可能剩余的能量分別為2.8eV、0.91eV、0.25eV，故正確選項為B、C。五. 應(yīng)注意電子躍遷時電勢能的變化量與其動能的變化量不同若某定態(tài)的氫原子核外電子的軌道半徑為r，則電子的總動能為，電勢能為，該定態(tài)的總能量為。顯然，某定態(tài)核外電子的動能總是等于該定態(tài)總能量的絕對值，原子系統(tǒng)的電勢能總是等于該定態(tài)總能量值的兩倍。若電子從軌道半徑躍遷到（），其動能的減少量為，其勢能的增加量為。顯然。例7. 氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時，可能發(fā)生的情況有（ ）A. 放出光子，電子動能減少，原子勢能增加，且動能減少量小于勢能的增加量B. 放出光子，電子動能增加，原子勢能減少，且動能增加量與勢能減少量相等C. 吸收光子，電子動能減少，原子勢能增加，且動能減少量小于勢能的增加