習題課5　玻爾理論的綜合問題 教學課件

物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習題課5玻爾理論的綜合問題01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達標題型一對幾種躍遷的對比理解1．使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級時能量有余，而激發(fā)到n＋1能級時能量不足，則可激發(fā)到n能級的問題。(2)原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值，就可使原子發(fā)生能級躍遷。2．一群原子和一個原子如果只有一個氫原子，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時,只能出現(xiàn)所有可能情況中的一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)。3．直接躍遷與間接躍遷原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷。兩種情況輻射或吸收光子的頻率不同?！纠?】

(多選)氫原子的能級圖如圖所示，欲使處于基態(tài)的氫原子躍遷,下列措施可行的是(

)A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用11eV的電子碰撞√√√[解析]

由玻爾理論的躍遷假設(shè)可知，氫原子在各能級間躍遷，只能吸收能量值剛好等于兩能級能量差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n＝1和n＝2的兩能級能量差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量差，因而氫原子能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。對于14eV的光子，其能量大于氫原子電離能，足可使氫原子電離，而不受氫原子能級間躍遷條件限制，由能量守恒定律不難知道，氫原子吸收14eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子仍具有0.4eV的動能。用電子去碰撞氫原子時，入射電子的動能可全部或部分地被氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子躍遷，故A、C、D正確。[針對訓練1]氫原子的能級圖如圖，已知可見光光子的能量范圍為1.62～3.11eV，金屬鉀的逸出功是2.25eV,現(xiàn)有大量處于n＝4能級的氫原子。下列說法正確的是(

)A．氫原子躍遷時最多可發(fā)出6種可見光B．氫原子躍遷時發(fā)出的可見光均能使金屬鉀發(fā)生光電效應C．氫原子躍遷時發(fā)出的可見光使金屬鉀發(fā)生光電效應得到光電子的最大初動能為0.3eVD．氫原子躍遷時發(fā)出的可見光使金屬鉀發(fā)生光電效應得到光電子的最大初動能為10.98eV√根據(jù)Ek＝hν－W0，氫原子躍遷時發(fā)出的可見光使金屬鉀發(fā)生光電效應得到光電子的最大初動能為Ek＝2.55eV－2.25eV＝0.3eV，故C正確，D錯誤。題型二躍遷和電離的分析1．電離：指電子獲得能量后脫離原子核的束縛成為自由電子的現(xiàn)象。電離態(tài)：指n→∞，E＝0的狀態(tài)。電離能：電子發(fā)生電離所需的能量。2．氫原子躍遷與電離的區(qū)別hν＝En－Em(m<n)只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大?！纠?】將氫原子電離，就是從外部給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。(1)若要使n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200nm的紫外線照射處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，則電子飛到離核無窮遠處時的速度多大？(電子電荷量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量me＝0.91×10－30kg，氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)

[針對訓練2]

(多選)如圖所示，這是氫原子的能級圖。用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是(

)A．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時輻射光的波長最短B．輻射光中，光子能量為0.31eV的光波長最長C．用此光子照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離D．用光子能量為14.2eV的光照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離√√解析：因為－13.6eV＋13.06eV＝－0.54eV，知氫原子躍遷到第5能級，從n＝5躍遷到n＝1輻射的光子能量最大，波長最短，從n＝5躍遷到n＝4輻射的光子能量為0.31eV，波長最長，A、C錯誤，B正確；用光子能量為14.2eV的光照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離，D正確。[針對訓練3]

(2021·浙江諸暨中學高二期中)按玻爾原子模型，氫原子核外電子分別在第1、2軌道上運動時，其有關(guān)物理量的關(guān)系是(

)A．電子的動能Ek1<Ek