原子跃迁1

2013届高三物理《原子跃迁》专题训练 2012年8月23号

一、单选

1．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b 的圆周轨道上，r a ＞r b ，在此过程中：（ ） A ．原子要发出一系列频率的光子 B ．原子要吸收一系列频率的光子 C ．原子要发出某一频率的光子 D ．原子要吸收某一频率的光子

2. 用能量为12eV 的光子照射处于基态的氢原子时，则下列说法中正确的是：（ ） A. 使电子跃迁到n ＝2的能级 B. 使电子跃迁到n ＝3的能级 C. 使电子跃迁到n ＝4的能级 D. 电子仍处于基态

3 ．氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时：（ ） A 、 氢原子的能量减小，电子的动能增加 B 、 氢原子的能量增加，电子的动能增加 C 、 氢原子的能量减小，电子的动能减小 D 、 氢原子的能量增加，电子的动能减小

4. 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有：（ ） A. 放出光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 B. 放出光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量与势能减少量相等 C. 吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 D. 吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量等于势能的减少量

5. 用光子能量为13.07eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同 波长有多少种？：（ ）

A ．15

B ．10

C ．4

D ．1

6．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为

1

、

2

、

3

的光子，

且

1

＞

2

＞

3

，则λ射光的频率可能为：（ ）

A ．

1

B ．

1

+ 3

C ．

2

D ．

3

7.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为1λ、2λ、3λ的三种单色光，且 1λ>2λ>3λ，则照射光的波长为：（ ） （A ）1λ （B ）1λ+2λ+3λ （C ）

3232λλλλ+ （D ）2

121λλλ

λ+

8.（天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，用波长为2.5×10-7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s ，元电荷为1.6×10-19C ，普朗克常量为6.63×10-34J s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是 ：（ ）

Ａ．5.3×1014H Z ，2.2J Ｂ．5.3×1014H Z ，4.4×10-19J Ｃ．3.3×1033H Z ，2.2J Ｄ．3.3×1033H Z ，4.4×10-19J

9.（07重庆理综 ）可见光光子的能量在1.61 eV~3.10 eV 范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为：（ ）

A ．1

B ．2

C ．3

D ．4

10.（2005年全国卷II ）图1中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E 。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV 。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有：（ ） A. 二种 B. 三种 C. 四种 D. 五种

二、多选

11．对光电效应的解释，正确的是：（ ）

A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出

金属

B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电

效应便不能发生了

C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大

D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也

不相同

12．假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，

发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光，且频率依次增大，则E 等于（ ） A ．h （γ6－γ4 ） B ．h （γ1＋γ2） C ．hγ3 D ．hγ4

13．某原子的核外电子从第三能级跃迁到第二能级时能辐射出波长为λ1的光，从第二能级跃迁到第一能级时能辐射出波长为λ2的光，则电子从第三能级跃迁到第一能级时能发出波长为_______的光．

－13.60

－1.51 －0.85 －3.40

1

2

3 4 ∞

n

E /eV

2011届高三物理《原子跃迁》专题训练 2010年8月21号

一、单选

1．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b 的圆周轨道上，r a ＞r b ，在此过程中（ C ） A ．原子要发出一系列频率的光子 B ．原子要吸收一系列频率的光子 C ．原子要发出某一频率的光子 D ．原子要吸收某一频率的光子

2. 用能量为12eV 的光子照射处于基态的氢原子时，则下列说法中正确的是（ D ） A. 使电子跃迁到n ＝2的能级 B. 使电子跃迁到n ＝3的能级 C. 使电子跃迁到n ＝4的能级 D. 电子仍处于基态

3 ．氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（A ） A 、 氢原子的能量减小，电子的动能增加 B 、 氢原子的能量增加，电子的动能增加 C 、 氢原子的能量减小，电子的动能减小 D 、 氢原子的能量增加，电子的动能减小

4. 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有（ C ） A. 放出光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 B. 放出光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量与势能减少量相等 C. 吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 D. 吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量等于势能的减少量

5. 用光子能量为13.07eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同 波长有多少种？（ B ） A ．15 B ．10 C ．4 D ．1

6．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为

1、

2、

3的光子，且 1＞ 2＞ 3，则λ射光的频率可能为（ A ） A ． 1 B ． 1+ 3 C ． 2 D ． 3 7.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为1λ、2λ、3λ的三种单色光，且 1λ>2λ>3λ，则照射光的波长为（ D ）

（A ）1λ （B ）1λ+2λ+3λ （C ）

3232λλλλ+ （D ）2

121λλλ

λ+

8.（天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，用波长为2.5×10-7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s ，元电荷为1.6×10-19C ，普朗克常量为6.63×10-34

J s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是 （ B ） Ａ．5.3×1014H Z ，2.2J Ｂ．5.3×1014H Z ，4.4×10-19J Ｃ．3.3×1033H Z ，2.2J Ｄ．3.3×1033H Z ，4.4×10-19J

9.（07重庆理综 ）可见光光子的能量在1.61 eV~3.10 eV 范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为B

A ．1

B ．2

C ．3

D ．4

10.（2005年全国卷II ）图1中画出了氢原子的4个能级，并注明了相

应的能量E 。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发

出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV 。在这些光

波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（ C ）

A. 二种

B. 三种

C. 四种

D. 五种

二、多选

11．对光电效应的解释，正确的是（ BC ）

A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出

金属

B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电

效应便不能发生了

C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大

D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也

不相同

12．有关氢原子光谱的说法正确的是（ BC ）

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点频率的光

C ．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

13．假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光，且频率依次增大，则E 等于（ABC ） A ．h （γ6－γ4 ） B ．h （γ1＋γ2） C ．hγ3 D ．hγ4

14．某原子的核外电子从第三能级跃迁到第二能级时能辐射出波长为λ1的光，从第二能级跃迁到第一能级时能辐射出波长为λ2的光，则电子从第三能级跃迁到第一能级时能发出波长为_______的光．

－13.60

－1.51 －0.85 －3.40

0 1

2

3 4 ∞

n

E /eV

高中物理氢原子跃迁与氢原子光谱

氢原子跃迁与氢原子光谱 玻尔原子理论第三条假设的“跃迁’指出：原子从一个定态(设能量为En ）跃迁到 )时．它輻射和吸收一定频率的光于．光子能量由这两个定态另一种定态(没能量为E K 能量差决定，即hυ=En-Ek 若原于原来处于能级较大的定态——激发态．这时原子处于不稳定的能量状态，一有机会让会释放能量．回到能量较小的激发态或基态（能级最小的定态)．这一过程放出的能量以放出光于的形式实现的，这就是原于发光原因。可见原子发光与能级跃迁有必然联系。对于氢原子它们对应关系如上图所示，从图可知当电子从n＝3、4、5、6这四个激发态跃迁到n＝2的激发态时，可得到可见光区域的氢原子光增，其波长"入"用下列公式计算 hc/入=E (1/n2-1/n2) 1 其中n=3,4,5,6．相应波长依次为: h α=656.3nm,hβ=486.1nm,hδ=434.1nm,hγ=410.1nm. 它们属于可见光，颜色分别为红、蓝、紫、紫。组成谱线叫巴耳末线系；若从n＞1的激发态 跃迁到基态，放出一系列光子组成谱线在紫外区，肉眼无法观测,叫赖曼线系.....。 当原子处于基态或能级较低的激发态向高能级跃迁，必须吸收能量。这能量来源有

两种途径。 其一、吸收光子能量、光子实质上是一种不连续的能量状态。光的发射与吸收都是一份一份的，每一份能量E=hυ叫光子能量．光子能量不能被分割的。因此原子所吸收的光子只有满足hυ=En-Ek时，才能被原子吸收，从En定态跃迁到Ek定态。若不满足hυ=En-Ek的光子均不被吸收，原子也就无法跃迁。 例如用能量为123eV的光子去照射一群处于基态的氢原子．下列关于氢原子跃迁的说法中正确的是（） 1）原子能跃迁到n=2的轨道上;2）原子能跃迁到n＝3的轨道； 4）原子能跃迁到n=4的轨道上;3）原子不能跃迁。 通过计算可知E 1-E 2 ＝10.2eV＜I2.3ev；E 3 －E 1 ＝12.09ev＜12.3eV,E 4 一E 1 =12.75eV ＞12.3eV，即任意两定态能级差均不等于12.3eV．此光子原子无法吸收。答案D）正确。 其二、吸收电子碰撞能量。夫兰克——赫兹实验指出：当电子速度达到一定数值时，与原子碰撞是非弹性的，电子把一份份能量传给原子，使原子从一个较低能级跃迁到较高能级，原子从电子处获得能量只能等于两定态能量差。电子与光子不同．其能量不是一份一份的只要人射电子能量大于或等于两定态能量差． 均可使原子发生能级跃迁。 例如,已知汞原子可能能级如下图所示,一个自由电子总能量为9.0电子伏与处 于基态的汞原子发生碰撞，已知碰撞过程中不计汞原子动能变化，则电子剩余能量为（）（A）0.2eV；（B）1.4eV（C）2.3eV（D）5.5eV． 因为E 2-E 1 =4.9ev＜9.0eV,E 3 -E 1 ＝7.7eV＜9.0ev,E 4 -E 1 ＝8.8ev＜9.0ev. 满足人射电子能量大于两定态能量差 .处于基态汞原子分别吸收电子部分能量跃迁到n= 2、3．4能级,而电子剩余能量分别为4.1ev,1.3ev,0.2ev,只选项（A）正确。 摘自《物理园地》

原子跃迁时需注意的四个问题

原子跃迁时需注意的四个问题 湖北枣阳二中王胜441200 一注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上。在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时可能的情况只有一种。但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。 例1有一群处于量子数n=4的激发态的氢原子，在它们辐射光子的过程中，发出的光谱线共有几条？答案：6条。 例2 有一个处于量子数n=4的激发态的氢原子，在它向低能级跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？答案：3种。 二注意跃迁与电离 根据玻尔理论，当原子从低能态跃迁到高能态时，必须吸收能量才能实现。相反，当原子从高能态跃迁到低能态时，必须以光子的形式辐射能量才能实现。不论吸收还是辐射能量，必须等于两能级差。若想把处于某一定态原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量。比如使处于n=1能级的氢原子电离，必须吸收至少13.6ev的能量。 例3 用电磁波照射氢原子，使它从E 1的基态跃迁到E 2 的激发态，该电磁波的频率为 多少？答案：ν=（E 2-E 1 ）/h 例4 一个氢原子处于基态，用光子能量为15ev的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后的动能是多大？ 答案：氢原子能被电离； 电离后电子具有的动能为1.4ev (15ev-13.6ev=1.4ev)。三注意间接跃迁与直接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射或吸收光子的频率可能不同。 例5一个氢原子中的电子从一半径为r 1的轨道直接跃迁到另一半径为r 2 的轨道，已知 r 1>r 2 ，则在此过程中 A 原子要发出一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要吸收某一频率的光子D原子要辐射某一频率的光子 答案：D 四注意入射光子和入射电子 若是在光子的激发下，引起的原子跃迁，则必须要求光子的能量等于原子的两个能级差。若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的两个能级差，这两种情况不同。 例6用12.6ev的光子去轰击处于基态的氢原子样品时，能否引起氢原子的跃迁？ 答案：该光子不能引起氢原子的跃迁。 例7用12.6ev的电子去轰击处于基态的氢原子样品时，能否引起氢原子的跃迁？若能跃迁，则可以使氢原子跃迁到哪些能级上？ 答案：可以；n=2,n=3。

高中物理氢原子跃迁问题分析

氢原子跃迁问题例谈 玻尔的氢原子模型是高中物理的重要模型之一。以此知识点为背景的考题，往往具有较强的抽象性和综合性，一直都是学生学习的难点。本文试图就其中涉及氢原子跃迁的几个常见问题一一举例说明。 问题一：一个原子和一群原子的不同 例1 有一个处于量子数n =4的激发态中的氢原子，在它向低能态跃迁时，最多可能发出________种频率的光子；有一群处于量子数n =4的激发态中的氢原子，在它们发光的过程中，发出的光谱线共 问题二：分清跃迁与电离的区别 例2 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 ( ) A.用10.2 eV 的光子照射 B.用11 eV 的光子照射 C.用14 eV 的光子照射 D.用10 eV 的光子照射 解析：基态氢原子向激发态跃迁，只能吸收能量值刚好等于某激发态和基态能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV 刚好为氢原子n =1和n =2的两个能级之差，而10 eV 、11 eV 都不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后二者。对14 eV 的光子，其能量大于氢原子电离能13.6 eV ，足可使其电离，故而不受氢原子能级间跃迁条件限制。由能的转化和守恒定律知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子仍具有0.4 eV 的动能。故正确选项为AC 。 归纳：依据玻尔理论，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收或辐射能量值刚好等于某两个能级之差的光子，即光子能量值为Em En h -=ν，多了或少了都不行。如果光子（或实物粒子）与氢原子作用而使氢原子电离（绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即n =∞的状态）时，则不受跃迁条件限制，只要所吸收光子能量值（或从与实物粒子碰撞中获得能量）大于电离能即可。 问题三：注意直接跃迁和间接跃迁

波尔理论原子跃迁解读[1]

波尔理论解读（高中物理） 原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成,核外电子在不同轨道中围绕原子核运动.这些轨道具有以下性质(波尔理论): 1. 定态假说：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的， 电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量，这些状态称为定态 2. 跃迁假说（跃迁就是跳的意思）：原子从一种定态跃迁到另外一种定态时，它会辐射或 吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定。 3. 轨道假说：原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应，原子的定态是不连 续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 波尔理论解读： 核外电子运动在不同轨道中运动时候，电子能量是不同的，由于原子由原子核和电子构成，所以原子能量也是不同的。原子在不同轨道的能量值称为能级。低能量的轨道称为低能级，高能量的轨道称为高能级。不同轨道能量如下图： 氢原子能级图： 越接近原子核电子能量越低，原子能量也就越低。电子处于能量最低的轨道的状态称为基态（即轨道1），轨道1以外的其他轨道的状态称为激发态。同一轨道中能量一样，这样核外电子在同一轨道中运动就不会放出电磁波。由于各轨道能量不同，所以当电子跃迁到其他轨道的时候，能量会发生变化，比如由高能级跃迁到低能级时，能量由高到低，将放出能量，放出的能量以放出光的形式放出来。若由2轨道跃迁到1轨道，则能量差为E2-E1=10.2ev ，放出光子是具有能量的，其能量等于E1-E1，所以放出光子的频率为： 12-h E E =ν 若从低能级到高能级则吸收能量，吸收能量可以吸收光子和实物粒子。 例：氢原子中电子由轨道1跃迁至轨道2.则吸收能量为E2-E1=10.2ev 。这个能量我们可以用光照射，只要光子能量恰好为10.2即可，由于光子不可以分割，所以光子的能量必须是10.2才行，否则氢原子中电子不吸收，而继续处于轨道1中，要跃迁到轨道2必须等到10.2ev 的光子到来才行。吸收光子特点： 若氢原子中电子由某一轨道n 吸收光子后跃迁到轨道m ，吸收光子的能量一定是Em-En ，多了不行，少了也不行。必须恰恰才行，因为光子不可分割。 假如是吸收实物粒子呢？ 实物粒子可以分割，即实物粒子的能量可以分割，这时候只要实物粒子能量E 超过Em-En ，就可以吸收了，多余的能量E-（Em-En ）留给实物粒子。 例:用能量为10.3ev 的实物粒子轰击处于基态的氢原子，则氢原子中电子将吸收掉10.2ev 能量由基态跃迁到2能级。多余的0.1ev 将留给实物粒子。氢原子电子不吸收，

高中物理之原子模型与衰变跃迁资料讲解

高中物理之原子模型与衰变跃迁

高中物理之原子模型与衰变跃迁整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、α粒子、γ光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全部内容。 一、原子模型 1、汤姆生模型(枣糕模型)汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。 从而打开原子的大门. 2、卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3、玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补 充三条假设 定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量.。(本假设是针对原子稳定性提出的) 跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定) (本假设针对线状谱提出)

n E /eV ∞ 0 4 -0.85 能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟 电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设 的补充) （1）光子的发射与吸收(特别注意跃迁条件):原子发生定态跃迁时,要辐射(吸收)一定频率的光子:hf ＝E 初-E 末 ① 轨道量子化r n =n 2r 1 r 1=0.53×10-10m ② 能量量子化：21n E E n E 1=-13.6eV ③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h ν=E m -E n （2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 （3）玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:E n =E 1/n 2，r n =n 2r 1，其中E 1=－13.6eV, r 1=5.3×10－10m,(大量)处于n 激发态原 子跃迁到基态时的所有辐射方式共有C 2 n =n (n －1)/2种； E 51=13.06 E 41=12.75 E 31=12.09 E 21=10.2； (有规律可依)

氢原子跃迁应注意的五个问题

氢原子跃迁应注意的五个问题 博野中学高三物理一轮复习学案 复习内容：必修3-5第十八章 《原子结构》 考点：氢原子能级和能级跃迁 大纲I 类要求 本节是在上节课已经复习基础知识点后的习题训练课 本节重在对常考题型，易错题型归类总结分析。 一、“一群原子”与“一个原子”的区别 例1：一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可能发射的谱线为：（ ）A.3条 B.4条 C.5条 D.6条 若把“一个”当“一群”处理应选选 答案。 例2. 现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该 ）A. 2200 B. 2000 C. 1200 D. 2400 总结：一个氢原子核外只有一个电子，一次跃迁中只能发射或吸收一个光子，所以仅发射或吸收某一特定频率的光谱，则一个处于量子数为n 的激发态的氢原子，若间接跃迁，最多可以发射的光谱条数为N=n-1条；而一群处于量子数为n 的激发态的氢原子，因向各个低能级跃迁的可能性均存在，故可发射Cn2条光谱。 二、“跃迁”与“电离”不同 例3. 当用具有1.87eV 能量的光子照射n ＝3激发态的氢原子时，氢原子 A. 不会吸收这个光子 B. 吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eV C. 吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零 D. 吸收该光子后不会被电离 例4：氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是：（ ） A.13.60eV B.10.20eV C.0.54eV D.27.20eV 总结：根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子方能实现；相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量必须满足 h E E n k ν=-，即两个能级的能量差。使基态原子中的电子得到一定的能量，彻底摆脱原子核的束缚而 成为自由电子，叫做电离，所需要的能量叫电离能。光子和原子作用而使原子发生电离时，不再受“h E E n k ν=-”这个条件的限制。这是因为原子一旦被电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子的结构理论。 三、应注意入射光子与入射的实物粒子不同（亦或“吸收光子”与“电子轰击”不同） 3 -1.51 1 -13.6 2 -3.40 5 -0.54 4 -0.85 n E/eV ∞ 0

原子跃迁

原子跃迁的秘密 主说：让原子跃迁 于是 原子见到光，便会了跃迁 原子中每个电子原本都存在于各自稳定的能级之中，因此原子自身是稳定的。假使有一束光子袭来，实验告诉我们，电子能够一份一份地吸收这些光子，且自身从低能级跃迁到高能级上去。与此同时，激光告诉我们，电子也能被这个光子诱导，从一个高能级衰变到低能级下来；此外，led灯也告诉我们，即便没有外加光子的骚扰，因为真空震荡，这些真空中的虚光子也可以诱导电子衰变，形成自发辐射。电子和光子的相互作用，不可谓不丰富，不可谓不独特，不可谓不神奇。 然而电子－光子相互作用的跃迁是要满足一定条件的。从能量上看，能量要守恒：Ei=Ef+gamma。其中Ef是终态电子在原子核中的能量，Ei是初态的能量，gamma是光子的能量。除此之外，角动量也要守恒：电子的初态绕着原子核转，有这么一个角动量a，终态上，电子以另外一种形态绕着原子核转，有这么一个角动量b。这两个角动量的差必须由光子来补充，这就是角动量守恒的限制。 不过一个以概率云存在的电子，是通过何种机制辐射和吸收光子的呢？那么电子波函数的跃迁和一个经典的辐射模型有没有什么联系？从经典的电磁理论中我们且知，一个变速运动的电子能发出光子；一个简谐震荡的偶极子也能够发射光子（偶极子辐射）。这两者之间是否存在着联系？本文希望能在有限的篇幅内理其深意，予以解答。 1. 稳态的波函数： 作为准备，我们以氢原子为例，将电子在稳态下各个能级的波函数绘出如下：

其中L代表不同的角动量，ml代表不同的角动量分量，主量子数n决定波函数的能量但不影响其角度分布。我们只主要注意L

高中物理之原子模型与衰变跃迁

n E /eV ∞ 0 -13.6 -3.4 4 -0.85 高中物理之原子模型与衰变跃迁 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、α粒子、γ光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全部内容。 一、原子模型 1、汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2、卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15 m 。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3、玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数)玻尔补充三条假设 定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量. 。(本假设是针对原子稳定性提出的) 跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定) (本假设针对线状谱提出) 能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟 电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) (针对原子核式模型提出，是能级假设的补充) （1）光子的发射与吸收(特别注意跃迁条件):原子 发生定态跃迁时,要辐射(吸收)一定频率的光子:hf ＝E 初 -E 末 ① 轨道量子化r n =n 2r 1 r 1=0.53×10-10 m ② 能量量子化：2 1n E E n = E 1=-13.6eV ③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h ν =E m -E n （2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用 加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 （3）玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、

氢原子跃迁应注意的四个不同

氢原子跃迁应注意的四个不同 一. 应注意一群原子和一个原子跃迁的不同 一群氢原子就是处在n轨道上有若干个氢原子，某个氢原子向低能级跃迁时，可能从n能级直接跃迁到基态，产生一条谱线；另一个氢原子可能从n能级跃迁到某一激发态，产生另一条谱线，该氢原子再从这一激发态跃迁到基态，再产生一条谱……由数学知识得到一群 氢原子处于n能级时可能辐射的谱线条数为。对于只有一个氢原子的，该氢原子可从n能级直接跃迁到基态，故最少可产生一条谱线，不难推出当氢原子从n能级逐级往下跃迁时，最多可产生n－1条谱线。 例1. 有一个处于量子数n＝4的激发态的氢原子，它向低能级跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？ 例2. 现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？ 假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的（） A. 2200 B. 2000 C. 1200 D. 2400 二. 应注意跃迁与电离的不同 根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子方能实现；相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量必须满足，即两个能级的能量差。使基态原子中的电子得到一定的能量， 彻底摆脱原子核的束缚而成为自由电子，叫做电离，所需要的能量叫电离能。光子和原子作用而使原子发生电离时，不再受“”这个条件的限制。这是因为原子一旦被电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子的结构理论。 例3. 当用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时，氢原子 A. 不会吸收这个光子 B. 吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eV C. 吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零 D. 吸收该光子后不会被电离 三. 要注意辐射谱线频率、波长的不同 氢原子能级图形象地给出了各能级的能量大小关系。当氢原子从n能级直接跃迁到基态时，两能级能量差值最大，由能的转化与守恒 可知，辐射的光子频率最大，对应的波长最小，表达式为，，同理从n能级跃迁到n－1能级时，两能级能量的差值最小，辐射的光子频率最小，波长最长，即，。 例4. 氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是和，则（） A. B. C. D. 四. 应注意入射光子与入射的实物粒子不同 根据光子说，每一个光子的能量均不可“分”，也只有频率的光子才能使k态的原子跃迁到n态。实物粒子与光子不同，其能量不是一份一份的。实物粒子使原子发生能级跃迁是通过碰撞来实现的。当实物粒子速度达到一定数值，具有一定的动能时，实物粒子与原子发生碰撞，其动能可全部或部分地被原子吸收，使原子从一个较低的能级跃迁到另一个较高的能级，原子从实物粒子所处获得的能量只是两个能级的能量之差。只要入射粒子的能量大于或等于两个能级的能量差值，均可使原子发生能级跃迁。 例5. 用能量为12eV的光子照射处于基态的氢原子时，则下列说法中正确的是（） A. 使基态电子电离 B. 使电子跃迁到n＝3的能级 C. 使电子跃迁到n＝4的能级 D. 电子仍处于基态 例6. 用总能量为13eV的一个自由电子与处于基态的氢原子发生碰撞（不计氢原子的动量变化），则电子可能剩余的能量（碰撞中无能量损失）是（） A. 10.2eV B. 2.8eV C. 0.91eV D. 12.75eV

跃迁规律

2.5.5 跃迁选律 内容更新如下： 原子光谱是原子能级之间的跃迁产生的。但在原子世界中, 这种跃迁也必须遵从某些规则, 并不是任何两个能级之间都可以随便跃迁。这些规则就是所谓的“跃迁选律”。允许的电偶极跃迁选律如下: ΔS = 0 ΔL = 0，±1（但从L=0到L=0禁阻。单电子原子基态为s态，L=0，对于它们来说，如果跃迁是ΔL = 0, 就只能从L=0到L=0, 而这是禁阻的。因此，只有ΔL=±1） ΔJ = 0，±1（但从J=0到J=0禁阻） ΔM J = 0，±1(但ΔJ = 0时, 从M J = 0到M J = 0禁阻) 这些选律在轨道-自旋耦合作用变强时会逐渐失效, 而在j-j耦合方案中会变得完全不起作用。因为在这种情况下，就连量子数L和S本身都已经越来越没有确定值，用量子力学的语言说，它们不再是好量子数。所以, ΔS≠0的跃迁在轻原子中非常弱, 而在重原子中可能相当强，因为轨道-自旋耦合随原子序数的4次方增长。 此外, 原子都是中心对称的, 所以, 跃迁还要受到Laporte选律的限制。为了搞清什么是Laporte选律, 首先需要知道谱项的宇称。 我们还记得, 原子轨道都有确定的宇称。电子排布在轨道上形成组态, 进而确定了谱项, 所以, 谱项也有确定的宇称。用下列两种方法的任意一种，很容易求出谱项的宇称:

(1) 对于组态中各个电子的轨道角量子数l 求和，总和的奇偶性就等于该组态产生的所有谱项的奇偶性。即: 总和若为偶数, 谱项的宇称为g; 总和若为奇数, 谱项的宇称为u 。 (2) 将组态中各个电子按所在轨道的宇称相乘(同样是，每个电子一项, 而不是每个轨道一项)，这种乘积叫做“直积”，所以使用特殊的乘号?。乘法规则是：g ?g=u ?u=g , g ?u=u ?g=u 。 谱项的宇称为u 时，以O 作为右上标。 电偶极跃迁的Laporte 选律: 电偶极跃迁只能发生在宇称不同的态之间。 这一选律依据的数学原理是极其简单的。无疑，你对函数f (x )的奇偶性很熟悉，并且知道，若被积函数f (x )为奇函数，则 ()d 0a a f x x ?=∫ 反之，若f (x )为偶函数，则 ()d 2()d a a a f x x f x x ?=∫∫ 光谱的跃迁强度I 正比于“跃迁矩阵元”的绝对值平方（下式中最后一种写法用了Dirac 符号）： 2 2d i *j i j ??I M |M |ψψτψψ∝≡<>∫ 这种跃迁矩阵元也是一种积分，其中的算符?M 是跃迁矩算符，具体形式取决于光谱的性质；ψi 、ψj 分别是跃迁的始态和终态。若ψi 、?M 、ψj 三

原子跃迁1

2013届高三物理《原子跃迁》专题训练 2012年8月23号 一、单选 1．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b 的圆周轨道上，r a ＞r b ，在此过程中：（ ） A ．原子要发出一系列频率的光子 B ．原子要吸收一系列频率的光子 C ．原子要发出某一频率的光子 D ．原子要吸收某一频率的光子 2. 用能量为12eV 的光子照射处于基态的氢原子时，则下列说法中正确的是：（ ） A. 使电子跃迁到n ＝2的能级 B. 使电子跃迁到n ＝3的能级 C. 使电子跃迁到n ＝4的能级 D. 电子仍处于基态 3 ．氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时：（ ） A 、 氢原子的能量减小，电子的动能增加 B 、 氢原子的能量增加，电子的动能增加 C 、 氢原子的能量减小，电子的动能减小 D 、 氢原子的能量增加，电子的动能减小 4. 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有：（ ） A. 放出光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 B. 放出光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量与势能减少量相等 C. 吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量 D. 吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量等于势能的减少量 5. 用光子能量为13.07eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同 波长有多少种？：（ ） A ．15 B ．10 C ．4 D ．1 6．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为 1 、 2 、 3 的光子， 且 1 ＞ 2 ＞ 3 ，则λ射光的频率可能为：（ ） A ． 1 B ． 1 + 3 C ． 2 D ． 3 7.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为1λ、2λ、3λ的三种单色光，且 1λ>2λ>3λ，则照射光的波长为：（ ） （A ）1λ （B ）1λ+2λ+3λ （C ） 3232λλλλ+ （D ）2 121λλλ λ+ 8.（天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，用波长为2.5×10-7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s ，元电荷为1.6×10-19C ，普朗克常量为6.63×10-34J s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是 ：（ ） Ａ．5.3×1014H Z ，2.2J Ｂ．5.3×1014H Z ，4.4×10-19J Ｃ．3.3×1033H Z ，2.2J Ｄ．3.3×1033H Z ，4.4×10-19J 9.（07重庆理综 ）可见光光子的能量在1.61 eV~3.10 eV 范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为：（ ） A ．1 B ．2 C ．3 D ．4 10.（2005年全国卷II ）图1中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E 。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV 。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有：（ ） A. 二种 B. 三种 C. 四种 D. 五种 二、多选 11．对光电效应的解释，正确的是：（ ） A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出 金属 B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电 效应便不能发生了 C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也 不相同 12．假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n ＝2能级的氢原子，氢原子吸收光子后， 发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光，且频率依次增大，则E 等于（ ） A ．h （γ6－γ4 ） B ．h （γ1＋γ2） C ．hγ3 D ．hγ4 13．某原子的核外电子从第三能级跃迁到第二能级时能辐射出波长为λ1的光，从第二能级跃迁到第一能级时能辐射出波长为λ2的光，则电子从第三能级跃迁到第一能级时能发出波长为_______的光． －13.60 －1.51 －0.85 －3.40 1 2 3 4 ∞ n E /eV

量子跃迁

量子跃迁 所谓的量子跃迁就是微观状态发生跳跃式变化的过程。由于微观粒子的状态常常是分立的，所以从一个状态到另一个状态的变化常常是跳跃式的。量子跃迁发生之前的状态称为初态，跃迁发生之后的状态称为末态。例如，原子在光的照射下从高能态放出一个光子而跃迁到低能态就是一种量子跃迁过程，称为原子的“受激辐射”。 在外界作用下，任何一种量子力学体系状态发生跳跃式变化的过程。原子在光的照射下从高(低)能级跳到低（高）能级，就是一种典型的量子跃迁过程，通常称为能级跃迁。在原子状态发生跃迁的同时，将放出（吸收）一个光子，其能量hv等于跃迁前后两状态的能量差。这是能量守恒定律在基元过程中的具体表现。即使不受光的照射，处于激发状态的原子在电磁场真空（电磁场中一个光子也没有的状态）的作用下仍能跃迁到较低能级，同时放出一个光子，这称为自发跃迁或自发辐射。 量子跃迁发生之前的状态称为初态，跃迁发生之后的状态称为末态。例如，原子在光的照射下从高能态放出一个光子而跃迁到低能态就是一种量子跃迁过程，称为原子的“受激辐射”。反之，在光照下原子从低能态吸收一个光子而跃迁到高能态，则称为“吸收”过程。在这些过程中放出或吸收的光子的能量等于原子的初态和末态两个能级之差，这是能量守恒定律在微观现象中的体现。不受到光的照射，处于激发态的原子也可能自动跃迁到低能态，同时放出一个光子，此过程称为“自发辐射”。此外在原子核和基本粒子现象中也存在许多量子跃迁现象，如原子核和基本粒子的衰变过程、聚变过程和裂变过程等。 量子跃迁过程的重要特征是它的概率性。例如在自发跃迁过程中，若初态时有许多原子处于某一激发态，则跃迁过程的概率性表明人们无法预言其中某个原子自发跃迁到基态的确切时刻。或许有些原子跃迁发生得早些，而有些发生得迟些。所以每个原子停留在激发态的时间（称为激发态寿命）并不相同。但是对于大量某种原子来说，每一激发态寿命的平均值τ是一定的，可以通过实验测定，也可通过量子理论算出。τ称为“平均寿命”，简称“寿命”。寿命的倒数1/τ称为“跃迁速率”，它特征是跃迁过程的快慢程度。原子的自发跃迁速率约为108秒-1～109秒-1，激发态寿命约为10-8秒～10-9秒。高温下原子发光主要是原子内外层电子（价电子）自发跃迁的结果。放射性元素放出γ射线则是原子核自发跃迁的结果。量子跃迁是微观状态由于相互作用而产生的变化过程，这种过程应当满足各种守恒定律。因此跃迁前后描述初态和末态的物理量或量子数应满足一定的关系，这种关系称为“选择定则”。 量子跃迁的规律有着明显的几率性，这是量子力学规律的根本特征。以原子从激发态(能级E2，波函数ψ2)向基态 (E1,ψ1,E1

氢原子跃迁问题

氢原子跃迁问题例谈 玻尔的氢原子模型是高中物理的重要模型之一。以此知识点为背景的考题，往往具有较强的抽象性和综合性，一直都是学生学习的难点。本文试图就其中涉及氢原子跃迁的几个常见问题一一举例说明。 问题一：一个原子和一群原子的不同 例1 有一个处于量子数n =4的激发态中的氢原子，在它向低能态跃迁时，最多可能发出________种频率的光子；有一群处于量子数n =4的激发态中的氢原子，在它们发光的过程中，发出的光谱线共有________条。 问题二：分清跃迁与电离的区别 例2 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 ( ) A.用10.2 eV 的光子照射 B.用11 eV 的光子照射 C.用14 eV 的光子照射 D.用10 eV 的光子照射 解析：基态氢原子向激发态跃迁，只能吸收能量值刚好等于某激发态和基态能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV 刚好为氢原子n =1和n =2的两个能级之差，而10 eV 、11 eV 都不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后二者。对14 eV 的光子，其能量大于氢原子电离能13.6 eV ，足可使其电离，故而不受氢原子能级间跃迁条件限制。由能的转化和守恒定律知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子仍具有0.4 eV 的动能。故正确选项为AC 。 归纳：依据玻尔理论，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收或辐射能量值刚好等于某两个能级之差的光子，即光子能量值为Em En h -=ν，多了或少了都不行。如果光子（或实物粒子）与氢原子作用而使氢原子电离（绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即n =∞的状态）时，则不受跃迁条件限制，只要所吸收光子能量值（或从与实物粒子碰撞中获得能量）大于电离能即可。