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微型专题氢原子跃迁规律,的,应用,第十八章原子结构,微型专题氢原子跃迁规律的第十八章原子结构,1,学科素养与目标要求,进一步加深对玻尔理论的理解，掌握玻尔理论的假设,.,物理观念：,1.,会分析、计算能级跃迁过程中吸收或放出光子的能量,.,2,.,理解受激跃迁与自发跃迁的区别,.,3,.,知道使氢原子电离的方式并能进行相关计算,.,科学思维：,学科素养与目标要求进一步加深对玻尔理论的理解，掌握玻尔理论的,2,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测,评价 达标过关,内容索引,NEIRONGSUOYIN,重点探究 启迪思维 探究重点达标检测 检测评价 达标过关,3,重点探究,启迪思维 探究重点,01,重点探究启迪思维 探究重点01,4,1.,自发跃迁与受激跃迁的比较,(1),自发跃迁：,由高能级到低能级，由远轨道到近轨道,.,释放能量，放出光子,(,发光,),：,h,E,初,E,末,.,大量处于激发态为,n,能级的原子可能的光谱线条数,：,.,(2),受激跃迁：,由低能级到高能级，由近轨道到远轨道,.,几种跃迁的对比理解,一,1.自发跃迁与受激跃迁的比较几种跃迁的对比理解一,2.,使原子能级跃迁的两种粒子,光子与实物粒子,(1),原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到,n,能级时能量有余，而激发到,n,1,能级时能量不足，则可激发到,n,能级的问题,.,(2),原子还可吸收外来实物粒子,(,例如，自由电子,),的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁,.,2.使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子,3.,一个氢原子跃迁和一群氢原子跃迁的区别,(1),一个氢原子跃迁时的解题方法,确定氢原子所处的能级，画出能级图，如图,1,所示,.,根据跃迁的原理，分别画出处于激发态的,氢原子,向,低能级跃迁时最多可能的跃迁示意图,.,再根据跃迁能量公式,h,E,m,E,n,(,m,n,),分别计算出这几种光子的频率,.,(2),一群氢原子跃迁问题的计算,确定氢原子所处激发态的能级，画出跃迁示意图,.,运用归纳法，根据数学公式,N,确定,跃迁时辐射出几种不同频率的光子,.,根据跃迁能量公式,h,E,m,E,n,(,m,n,),分别计算出各种光子的频率,.,图,1,3.一个氢原子跃迁和一群氢原子跃迁的区别图1,例,1,(,多,选,),氢原子,的能级图如图,2,所示，欲使处于基态的氢原子跃迁，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,11 eV,的电子,碰撞,图,2,例1(多选)氢原子的能级图如图2所示，欲使处于基态的氢原子,解析,由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子,.,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,的两能级能量差，而,11 eV,则不是氢原子基态和任一激发态的能量差，因而氢原子能吸收前者被激发，而不能吸收后者,.,对于,14 eV,的光子，其能量大于氢原子电离能，足可使氢原子电离，而不受氢原子能级间跃迁条件限制，由能量守恒定律不难知道，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,.,用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子跃迁，故正确选项为,A,、,C,、,D.,解析由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸,针对训练,1,如图,3,为氢原子的能级图，已知可见光光子的能量范围为,1.62,3.11 eV,，金属钾的逸出功是,2.25 eV,，现有大量处于,n,4,能级的氢原子,.,下列说法正确的,是,A.,氢原子跃迁时最多可发出,6,种可见光,B.,氢原子跃迁时发出的可见光均能使金属钾发生光电效应,C.,氢原子跃迁时发出的可见光使金属钾发生光电效应,得到,光电子,的最大初动能为,0.3 eV,D.,氢原子跃迁时发出的可见光使金属钾发生光电效应,得,到,光电子的最大初动能为,10.98 eV,图,3,针对训练1如图3为氢原子的能级图，已知可见光光子的能量范围,解析,根据,6,知，大量处于,n,4,能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出,6,种不同频率的光子，因为可见光的光子能量范围为,1.62,3.11 eV,，满足此范围的有：,n,4,到,n,2,，,n,3,到,n,2,，所以氢原子跃迁时最多可发出,2,种可见光，故,A,错误,；,大量,氢原子从,n,4,能级向,n,2,能级跃迁时，辐射的光子能量为,0.85 eV,(,3.40 eV),2.55 eV,，从,n,3,能级向,n,2,能级跃迁时，辐射的光子能量为,1.51 eV,(,3.40 eV),1.89 eV,n,),只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制,.,如基态氢原子的电离能为,13.6 eV,，只要能量大于或等于,13.6 eV,的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大,.,电离,二,1.电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象,例,2,(,多,选,),如,图,4,所示为氢原子的能级图,.,用光子能量为,13.06,eV,的,光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的,是,A.,氢原子从,n,4,的能级向,n,3,的能级跃迁时辐射光的波长最短,B.,辐射光中，光子能量为,0.31 eV,的光波长最长,C.,用此光子照射基态的氢原子，能够使其电离,D.,用光子能量为,14.2 eV,的光照射基态的氢原子，能够使其,电离,图,4,解析,因为,13.6 eV,13.06 eV,0.54 eV,，知氢原子跃迁到第,5,能级，从,n,5,跃迁,到,n,1,辐射的光子能量最大，波长最短，从,n,5,跃迁到,n,4,辐射的光子能量为,0.31 eV,，,波长最长，选项,A,、,C,错误，,B,正确,；,用,光子能量为,14.2 eV,的光照射基态的氢原子，能够使其电离，选项,D,正确,.,例2(多选)如图4所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.,针对训练,2,氢原子能级图如图,5,所示，下列说法中正确的,有,A.,用光子能量为,13 eV,的光照射时，可使稳定的氢原子电离,B.,用光子能量为,10.2 eV,的光照射时，可能使处于基态的,氢,原子,电离,C.,氢原子可能向外辐射出,11 eV,的光子,D.,氢原子可能吸收能量为,1.89 eV,的,光子,图,5,解析,要使处于基态的氢原子电离，其吸收的光子能量至少要等于氢原子的电离能，即,13.6 eV,，若光子能量大于,13.6 eV,，则氢原子吸收其中的,13.6 eV,完成电离，剩余的能量以电子动能的形式存在；若入射光光子能量小于,13.6 eV,，则氢原子只能选择性地吸收能量等于其能级差的特定光子，完成由低能级向高能级的跃迁，故,A,、,B,错误,；,由,氢原子的能级图和跃迁假设知，,D,正确，,C,错误,.,针对训练2氢原子能级图如图5所示，下列说法中正确的有图5解,达标检测,检测评价 达标过关,02,达标检测检测评价 达标过关02,15,1.,(,能级跃迁规律的应用,),(,多,选,),氢原子,能级图如图,6,所示，当氢原子从,n,3,跃迁到,n,2,的能级时，辐射光的波长为,656 nm.,以下判断正确的,是,A.,氢原子从,n,2,跃迁到,n,1,的能级时，辐射光的波长大于,656 nm,B.,用波长为,325 nm,的光照射，可使氢原子从,n,1,跃迁到,n,2,的能级,C.,一群处于,n,3,能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生,3,种谱线,D.,用波长为,633 nm,的光照射，不能使氢原子从,n,2,跃迁到,n,3,的,能级,图,6,解析,能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，,A,错误,；,由,E,m,E,n,h,可知，,B,错误，,D,正确,；,根据,3,可知，,C,正确,.,1,2,3,4,5,1.(能级跃迁规律的应用)(多选)氢原子能级图如图6所示，当,1,2,3,4,2.,(,能级跃迁规律的应用,),(,多,选,),如,图,7,所示，氢原子在不同能级间发生,a,、,b,、,c,三种跃迁时，释放光子的波长分别为,a,、,b,、,c,，则下列说法正确的,是,A.,从,n,3,能级跃迁到,n,1,能级时，释放的光子的波长可表示为,b,B.,从,n,3,能级跃迁到,n,2,能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加,C.,用能量为,11 eV,的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁,D.,用能量为,12.09 eV,的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种不同频率的,光,图,7,5,12342.(能级跃迁规律的应用)(多选)如图7所示，氢原子,当氢原子从,n,3,能级跃迁到,n,2,能级时，释放能量，氢原子的能量减小，电子的势能减小，动能增加，选项,B,错误,；,用,电子碰撞处于基态的氢原子时，电子会将一部分能量转移给氢原子，如果这部分能量正好等于某能级与基态的能量差，则氢原子可以发生跃迁，选项,C,错误,；,当,用能量为,12.09 eV,的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子受到激发能从,n,1,能级跃迁到,n,3,能级，这些处于激发态的氢原子向基态跃迁的过程中，可以发出三种不同频率的光，选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,当氢原子从n3能级跃迁到n2能级时，释放能量，氢原子的能,3.,(,能级跃迁规律的应用,),(,多,选,),如,图,8,为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于,n,4,的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的,有,A.,电子轨道半径减小，动能增大,B.,氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线,C.,由,n,4,跃迁到,n,1,时发出光子的频率最小,D.,金属钾的逸出功为,2.25 eV,，能使金属钾发生光电效应的光谱线有,4,条,1,2,3,4,图,8,5,3.(能级跃迁规律的应用)(多选)如图8为玻尔为解释氢原子光,1,2,3,4,4.,(,能级跃迁规律的应用,),当用具有,1.87 eV,能量的光子照射处于,n,3,的激发态的氢原子时,A.,氢原子不会吸收这个光子,B.,氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为,0.36 eV,C.,氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零,D.,氢原子吸收该光子后不会被电离,解析,处于,n,3,激发态的氢原子所具有的能量为,E,3,1.51 eV,，由于,1.87 eV,(,1.51 eV),0.36 eV0,，说明氢原子能够吸收该光子而电离，电离后电子的动能为,0.36 eV.,5,12344.(能级跃迁规律的应用)当用具有1.87 eV能量,1,2,3,4,5.,(,能级跃迁规律的应用,),氢原子处于基态时，原子能量,E,1,13.6 eV,，氢原子各能级的关系为,E,n,(,n,1,2,，,3,).,(1),处于,n,2,激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离,？,答案,3.4 eV,则处于,n,2,激发态的氢原子，至少要吸收,3.4 eV,能量的光子才能电离,.,5,12345.(能级跃迁规律的应用)氢原子处于基态时，原子能量,1,2,3,4,(2),今有一群处于,n,4,激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同的光子？其中光子最小的能量是多少？,答案,6,种,0.66 eV,解析,根据,6,知，一群处于,n,4,激发态的氢原子最多能辐射出的光子种类为,6,种,.,由,n,4,跃迁到,
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