2019年高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 105.氢光谱、能级 .doc

氢光谱、能级一、玻尔的原子理论三条假设（1）“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。（2）“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E2-E1。跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。（3）“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足 。轨道量子化假设把量子观念引入原子理论，这是玻尔的原子理论之所以成功的根本原因。二、氢原子能级及氢光谱氢原子的能级图n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3-1.51（1）氢原子能级: 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。能级公式：；半径公式：。（2）氢原子的能级图（3）氢光谱在氢光谱中，n=2,3,4,5,向n=1跃迁发光形成赖曼线系；n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；n=4,5,6,7向n=3跃迁发光形成帕邢线系；n=5,6,7,8向n=4跃迁发光形成布喇开线系，其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。三、几个重要的关系式（1）能级公式 （2）跃迁公式 （3）半径公式 （4） 动能跟n 的关系由 得 （5）速度跟n 的关系（6）周期跟n的关系关系式（5）（6）跟卫星绕地球运转的情况相似。四、 玻尔理论的局限性： 玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。五、氢原子中的电子云对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。1.当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将 ( D )A .辐射光子,获得能量 B.吸收光子,获得能量C.吸收光子,放出能量 D.辐射光子,放出能量2、有关氢原子光谱的说法正确的是 （ B C ）A氢原子的发射光谱是连续谱B氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关3、【物理物理35】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级发出的谱线属于巴耳末线系若一群氢原子自发跃过时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发生 条不同频率的谱线4大量氢原子处于n4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是 （ C ）A最多只能放出4种不同频率的光子B从n4能级跃迁到n1能级放出的光子波长最长C从n4能级跃迁到n1能级放出的光子频率最大D从n4能级跃迁到n3能级放出的光子波长等于从n2能级跃迁到n1能级放出的光子波长5大量氢原子处于n5的激发态，它们自发地跃迁到低能级，在多种可能的跃迁中，设从n5直接跃迁到n2和从n5跃迁到n1中放出光子的能量分别为E1和E2，则下面说法正确的是： ( B D )A从n5跃迁可能放出8种不同频率的光子B在n1的轨道，电子动能最大C在n1的轨道，电子的动能和势能总和最大DE1E26光子能量为E的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n = 3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为v1、v2、v3、v4、v5、v6的六种光谱线，且v1 < v2 < v3 < v4 < v5 < v6，则E等于（ A ）Ahv1 Bhv6 Ch（v6 - v1） 123413.63.41.510.850E/eVnDh（v1 + v2 + v3 + v4 + v5 + v6）7如图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为 ( D )A13.6eVB3.4eVC10.2eVD12.09eV12345-13.6-3.4-1.51-0.850-0.54E/eVn8如图所示是氢原子的能级图若一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发射出的是红光，则这群处于n=3激发态的氢原子发生跃迁还可能发射出 （ B ）A红外线B紫外线C射线D射线n2341E（eV）-3.4 -1.51 -0.850-13.69用光子能量为E1光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，用光子能量为E2光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，对于E1、E2的比较，下列说法正确的是（右图为氢原子能级图）（ C D ）A E2=2 E1BE2>2 E1CE1< E2<2 E1DE2> E1>12eVn=4n=3n=2n=1-1.51eV-0.85eV-13.60eV-3.40eV10右图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是 （ D ）A. 这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高 C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV2-3.40-13.611E/eV-0.85-1.51n4311图示为氢原子的部分能级图关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是 ( A C D )A用能量为10.21eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态B用能量为11.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离D大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.10eV的光子后，能辐射3种不同频率的光12(3) (3-5模块) (5分) 有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1 (E1<0)。解： -(1分)-(1分) -(1分)-(2分)13用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n（n2）的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N条，其中波长的最大值变为。下列各式中可能正确的是： （ A C ）AN= N n BN= N n1 C D14下列说法中正确的是 ( B C ) A一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出二种频率的光子B由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质C实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率具有一定的规律D粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的