高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 105.氢光谱、能级 Word版含答案
第2章 3.光谱 氢原子光谱 知识点讲解汇总附练习 高中物理选修3-5 Word版含答案
3.光谱氢原子光谱[先填空]1．光谱复色光分解为一系列单色光，按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱．2．分类(1)连续谱：由波长连续分布的彩色光带组成的光谱．(2)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱．(3)吸收光谱：连续光谱中某些特定频率的光被物质吸收而形成的谱线．(4)线状谱：由分立的谱线组成的光谱．(5)原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置是相同的，这样的谱线称为原子光谱．3．光谱分析(1)定义：利用原子光谱的特征来鉴别物质和确定物质的组成部分．(2)优点：灵敏度、精确度高．[再判断]1．各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)2．不同原子的发光频率是不一样的．(√)3．线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)[后思考]为什么通过光谱分析可以鉴别不同的原子，确定物体的化学组成？图231【提示】因为每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子其原子光谱不同，其亮线位置不同，条数不同，称为特征谱线．1．光谱的分类2．光谱分析的应用(1)应用光谱分析发现新元素；(2)鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；(3)应用光谱分析鉴定食品优劣；(4)探索宇宙的起源等．1．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是不连续的B．原子光谱是连续的C．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的D．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同【解析】原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C 错误，D正确．【答案】AD2．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【解析】太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．光谱分析不能用连续谱．【答案】 B3．太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于________．【解析】吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的．太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素原子吸收而产生的．【答案】太阳表面大气层中存在着相应的元素太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的.某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析.[先填空]1．氢原子光谱的获得在真空管中充入稀薄的氢气，在强电场的激发下，氢原子就会发光，通过分光镜就可以观察到氢原子光谱．2．氢原子光谱的规律(1)巴尔末公式：λ＝B n2n2－4(n＝3,4,5， (11)(2)意义：巴尔末公式反应了氢原子光谱的分立特征．(3)广义巴尔末公式：1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1m 2－1n (m ＝1,2,3，…；n ＝m ＋1，m ＋2，m ＋3，…)R H 为里德伯常量．[再判断]1．氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√) 2．由巴尔末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱．(√) 3．在巴尔末公式中，n 值越大，氢光谱的波长越长．(×) [后思考]1．能否根据巴尔末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？【提示】 能．氢光谱的最长波长对应着n ＝3，代入巴尔末公式便可计算出最长波长． 2．巴尔末是依据核式结构理论总结出巴尔末公式的吗？【提示】 不是．巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，不是依据核式结构理论总结出来的．1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图232所示．图2322．氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．3．巴尔末公式(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：λ＝Bn 2n 2－4(或1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2)，n ＝3,4,5，…该公式称为巴尔末公式． (2)公式中只能取n ≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．4．在氢原子光谱的紫外区和红外区，氢原子谱线可用广义巴尔末公式来描述 赖曼系 1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫11－1n (n ＝2,3,4，…)(紫外) 帕邢系1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2(n ＝4,5,6，…)(近红外)布喇开系1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫142－1n 2(n ＝5,6,7，…)(红外) 这些谱线波长公式统一起来，就是广义巴尔末公式： 1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1m 2－1n 2(m ＝1,2,3，…；n ＝m ＋1，m ＋2，m ＋3，…)由上式，当m ＝1时，得到赖曼系(在紫外区)；当m ＝2时，得到巴尔末系；当m ＝3时，得到帕邢系；当m ＝4时，得到布喇开系．(R H 为里德伯常量，R H ＝1.096 775 81×107m －1)4．(多选)巴尔末通过对氢光谱的研究总结出巴尔末公式1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，下列说法正确的是( )A ．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式B ．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性C ．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式D ．巴尔末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的 【解析】 由于巴尔末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴尔末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，C 、D 正确．【答案】 CD5．氢原子光谱的巴尔末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2＝________.【导学号：22482024】【解析】 由1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得：当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142，解得：λ1λ2＝2720. 【答案】27206．已知氢原子光谱中巴尔末线系第一条谱线H α的波长为6 565 A 0，试推算里德伯常量的值．【解析】 巴尔末系中第一条谱线为n ＝3时， 即1λ1＝R H (122－132) R H ＝365λ1＝365×6 565×10－10 m －1＝1.097×107 m －1.【答案】 1.097×107 m－1巴尔末公式的两点提醒(1)巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子．(2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．3.光的波粒二象性[先填空]1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生偏转，这种现象叫光的散射．蔚蓝的天空、殷红的晚霞是大气层对阳光散射形成的，夜晚探照灯或激光的光柱，是空气中微粒对光散射形成的．2．康普顿效应康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而增大的谱线．X射线经物质散射后波长变长的现象，称为康普顿效应．3．康普顿的理论当光子与电子相互作用时，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律．在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子能量减少，波长变长．4．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面，为光子说提供了又一例证．[再判断]1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．(√)2．康普顿效应进一步说明光具有粒子性．(√)3．光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．(×)4．光子发生散射后，其波长变大．(√)[后思考]1．太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的．为什么？【提示】地球上存在着大气，太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向；而在太空中的真空环境下，光不再散射，只向前传播．2．光电效应与康普顿效应研究问题的角度有何不同？【提示】光电效应应用于电子吸收光子的问题，而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．1．对康普顿效应的理解(1)实验现象X射线管发出波长为λ0的X射线，通过小孔投射到散射物石墨上．X射线在石墨上被散射，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关．(2)康普顿效应与经典物理理论的矛盾按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光．散射光的频率应该等于粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)．因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光．另外，经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系．(3)光子说对康普顿效应的解释假定X射线光子与电子发生弹性碰撞．①光子和电子相碰撞时，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长．②因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长的改变与散射角有关．2．康普顿的散射理论进一步证实了爱因斯坦的光量子理论，也有力证明了光具有波粒二象性．1．(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是 ( )A．康普顿效应说明光子具动量B．康普顿效应现象说明光具有波动性C．康普顿效应现象说明光具有粒子性D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加【解析】康普顿效应说明光具有粒子性，B项错误，A、C项正确；光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移给电子，光子的能量会减少，D项错误．【答案】AC2．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图431给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子可能沿__________方向运动，并且波长________(选填“不变”“变短”或“变长”)．图431【解析】因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．【答案】 1 变长动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子间的作用；康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性.[先填空]1．光的波粒二象性(1)光既具有波动性又具有粒子性，既光具有波粒二象性．光的波动性是指光的运动形态具有各种波动的共同特征，如干涉、衍射和色散等都有波动的表现．光的粒子性是指光与其他物质相互作用时所交换的能量和动量具有不连续性，如光电效应、康普顿效应等．(2)光子的能量和动量 ①能量：ε＝h ν. ②动量：p ＝hλ.(3)意义能量ε和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝h ν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．2．光是一种概率波光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小，所以光是一种概率波． [再判断]1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．(×)3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√) 4．光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些．(√) [后思考]1．由公式E ＝h ν和λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】 从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．2．在光的单缝衍射实验中，在光屏上放上照相底片，并设法控制光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，曝光时间短时，可看到胶片上出现一些无规则分布的点；曝光时间足够长时，有大量光子通过狭缝，底片上出现一些平行条纹，中央条纹最亮最宽．请思考下列问题：(1)曝光时间短时，说明什么问题？【提示】 少量光子表现出光的粒子性，但其运动规律与宏观粒子不同，其位置是不确定的．(2)曝光时间足够长时，说明什么问题？【提示】 大量光子表现出光的波动性，光波强的地方是光子到达的机会多的地方． (3)暗条纹处一定没有光子到达吗？【提示】 暗条纹处也有光子到达，只是光子到达的几率特别小，很难呈现出亮度．1．对光的认识的几种学说在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同亮度，说明光子落在各处的可能性即概率是不相同的．光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小．这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，因此说光是一种概率波．3．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( )【导学号：22482062】A ．光的频率越高，衍射现象越容易看到B．光的频率越高，粒子性越显著C．大量光子产生的效果往往显示粒子性D．光的波粒二象性否定了光的电磁说【解析】光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故D错误．光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故B正确、A错误．大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，故C错误．【答案】 B4．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在亮纹处D．可能落在暗纹处【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D正确．【答案】CD对光的波粒二象性的两点提醒1．光的干涉和衍射及偏振说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应是光具有粒子性的例证．2．波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同．当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著．大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著．对光子落点的理解1．光具有波动性，光的波动性是统计规律的结果，对某个光子我们无法判断它落到哪个位置，我们只能判断大量光子的落点区域．2．在暗条纹处，也有光子达到，只是光子数很少．3．对于通过单缝的大量光子而言，绝大多数光子落在中央亮纹处，只有少数光子落在其他亮纹处及暗纹处．。
高二物理原子物理试题答案及解析
高二物理原子物理试题答案及解析1.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性【答案】AB【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了原子核式结构，选项C错误；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，选项D错误；故选AB【考点】考查原子物理点评：本题难度较小，实际上本题算是一个物理史实问题，对物理史实问题要注意积累和记忆2.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】AC【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大．故A正确，B错误．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故C正确，D错误．故选AC．【考点】本题考查的是学生读图的能力，点评：只要认真分析是较为容易的找出答案的．3.下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是（）A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加【解析】卢瑟福的a粒子散射实验说明原子具有核式结构，A错；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B错；4.下列说法正确的有( )A．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,说明玻尔提出的原子定态概念是错误的【答案】AC【解析】由于原子光谱是线状谱，而不是经典电磁理论认为的连续谱，因此否定了卢瑟福的核式结构模型，鼓励人们进一步探索新的原子结构A项正确。
高三物理原子能级试题答案及解析
高三物理原子能级试题答案及解析1.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示.在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是A．42.8eV (光子)B．43.2eV（电子）C．41.0eV（电子）D．54.4eV (光子)【答案】A【解析】由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A 项中光子不能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C 两项中电子均能被吸收，A对；2.已知玻尔氢原子模型中电子的第一条(即离核最近的)可能轨道的半径为r1,电子在这条轨道上运动的能量为E1,电子的电荷量为e,静电力恒量为k,则电子在第三条可能轨道上运动时的能量E3=__________,电子在第三条可能轨道上的动能Ek3=__________.【答案】【解析】3.（6分）如右图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子。
这群氢原子能发出_________种不同频率的光，用从n=3跃迁到n=1所发出的光照射逸出功为1.86 eV的金属铯，金属铯表面所发出的光电子的最大初动能为__________eV。
【答案】（1）6，10.23。
（每空3分）【解析】本题考查的是氢原子能级跃迁问题。
跃迁过程中可发生，，六种跃迁，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光，从n=3跃迁到n=1所发出的光的光子能量为12.09ev，所以照射逸出功为1.86 eV的金属铯，金属铯表面所发出的光电子的最大初动能为4.氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为＝R(－)(n＝4,5,6，…)，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？【答案】(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz【解析】(1)根据帕邢系公式＝R(－)，当n＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108 m/s，由c＝λν得ν＝＝Hz≈2.75×1014 Hz.5.如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【答案】：AD【解析】略6.(2011年金华十校联考)在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19 C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10 m，r2＝4r1，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)．(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)【答案】：(1)13.6 eV,3.4 eV(2)20.4 eV【解析】(1)电子所受静电力提供向心力k＝故Ek＝mv2＝Ek1＝ J＝13.6 eVEk2＝Ek1＝3.4 eV.(2)根据能量守恒，ΔEp ＝ΔE＋(Ek1－Ek2)故ΔEp＝20.4 eV.7.（2010·重庆·1９）氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的光子能量如下表所示。
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结2024年高考物理考试的物理氢原子光谱知识点总结如下：1. 氢原子光谱的基本特点：氢原子光谱是由氢原子的电子在不同能级之间跃迁所产生的。
它具有明亮的谱线和离散的能级结构。
2. 氢原子的能级结构：氢原子的能级由一系列具有不同能量的能级组成，其中最低的能级为基态（n=1），其他能级称为激发态（n>1）。
每个能级都有特定的能量值和对应的主量子数n。
3. 氢原子光谱系列：氢原子光谱可分为巴尔末系列、帕维系列和布莱克曼系列。
巴尔末系列是电子从高能级(n>2)跃迁到第二能级(n=2)时产生的谱线，帕维系列是电子从n>3的能级跃迁到第三能级(n=3)时产生的谱线，布莱克曼系列是电子从n>4的能级跃迁到第四能级(n=4)时产生的谱线。
4. 氢原子的能级间距：氢原子的能级间距由公式∆E = -13.6eV/n^2计算，其中∆E为能级间距，n为主量子数。
不同的能级间距对应不同的能量和频率。
5. 能级跃迁和光谱线的产生：当氢原子的电子跃迁到较低能级时，从高能级到低能级的能量差将以光子的形式释放出来，产生光谱线。
光谱线的波长和频率与能级差有关，可由公式λ = c/f和E = hf 计算，其中λ为波长，c为光速，f为频率，E为能量，h为普朗克常数。
6. 波尔理论：根据波尔理论，氢原子电子的能量是量子化的，只能处于特定的能级，而不能连续地存在于任意能级。
波尔理论通过引入角动量量子化条件和能级跃迁的辐射条件，成功解释了氢原子光谱的特点。
7. 色散光谱的测量：色散光谱仪是测量光谱的常用仪器。
它利用透镜或棱镜对光进行分散，使不同波长的光线分离，从而观察到光谱线。
通常使用光栅或棱镜作为色散元件，将光线按波长进行分散。
总之，物理氢原子光谱是高考物理中的重要知识点，考生应熟练掌握氢原子能级结构、能级跃迁和光谱线的产生原理，以及氢原子光谱的测量方法和数学计算公式。
2024全国高考真题物理汇编：氢原子光谱和玻尔的原子模型
2024全国高考真题物理汇编氢原子光谱和玻尔的原子模型一、单选题1．（2024江苏高考真题）在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（）A ．λ1B ．λ2C ．λ3D ．λ42．（2024安徽高考真题）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。
图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV ，当大量处于3n 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（）A ．1种B ．2种C ．3种D ．4种3．（2024浙江高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式221112R n ，n =3、4、5、6用δH 和γH 光进行如下实验研究，则（）A ．照射同一单缝衍射装置，δH 光的中央明条纹宽度宽B ．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，δH 光的侧移量小C ．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上γH 光的平均光子数多D ．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，γH 光的饱和光电流小4．（2024北京高考真题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as ）是时间单位，1as =1×10−18s ，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。
设有一个持续时间为100as 的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。
取真空中光速c =3.0×108m/s ，普朗克常量h =6.6×10−34J ⋅s ，下列说法正确的是（）A ．对于0.1mm 宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm 的可见光的衍射现象更明显B ．此阿秒光脉冲和波长为550nm 的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多C ．此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV （−2.2×10−18J ）的基态氢原子电离D ．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期5．（2024浙江高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n =3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为31 、32 、21 的光，下标数字表示相应的能级。
高中物理人教版选修3-5教学案：第十八章 第3节 氢原子光谱 Word版含答案
第3节氢原子光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(或频率)和强度分布的记录。
2．线状谱：光谱是一条条的亮线。
3．连读谱：光谱为连在一起的光带。
4．各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，这些亮线称为原子的特征谱线。
5．巴耳末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，…一、光谱 1．定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱。
(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱。
3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。
4．光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10_g 时就可以被检测到。
二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
2．巴耳末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2。
(n ＝3,4,5…)3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。
三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。
1．自主思考——判一判(1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率。
(√) (2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。
(√)(3)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径。
(×)(4)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光。
(√) (5)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数。
高三物理原子能级试题答案及解析
高三物理原子能级试题答案及解析1.已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于量子数n = 4的能级状态，下列说法中正确的是A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子B．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应C．辐射光子中都不能使钙发生光电效应D．处于基态的氢原子能够吸收能量为11 eV的光子向高能级跃迁【答案】B【解析】根据知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，A错误；n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，B正确，C错误；基态的氢原子吸收11ev光子，能量为-13.61+11eV=-2.61eV，不能发生跃迁，D错误【考点】考查了原子跃迁2.(6分)已知氢原子基态电子轨道半径为r0=0.528×10-10 m,量子数为n的激发态的能量En=eV.求：(1)电子在基态轨道上运动的动能；(2)计算这几条光谱线中波长最短的一条光谱线的波长.(k=9.0×109 N·m2/C2,e=1.60×10-19C,h=6.63×10-34 J)【答案】(1) 3.6 eV(2) 1.03×10-7 m【解析】(1)库仑力提供向心力，则有=,则=,代入数据得电子在基态轨道上运动的动能为13.6 eV.(2)波长最短的光频率最高、能量最大，对应处于n=3的激发态的氢原子向n=1能级跃迁所发出光的光谱线.将能量单位“eV”换算成国际单位“J”后得：λ= =1.03×10-7 m.本题考查电子的跃迁，由库仑力提供向心力可求得电子运动的速度大小，从而求得电子动能大小，波长最短的光频率最高、能量最大，对应处于n=3的激发态的氢原子向n=1能级跃迁所发出光的光谱线，释放光电子的能量等于两能极差，由此可求得光的波长3.（8分）如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为的细激光束照射到B板上，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：（1）从B板逸出电子的最大初动能。
高三物理原子能级试题答案及解析
高三物理原子能级试题答案及解析1. 已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2，其中n ＝2,3…。
用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。
能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（ ） A ．－B ．－C ．－D ．－【答案】C【解析】能使氢原子从第一激发态电离的能量为，由，得最大波长为，C 正确。
2. 氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，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 ．原子要吸收光子，电子的动能增大 B ．原子要放出光子，电子的动能增大 C ．原子要吸收光子，电子的动能减小 D ．原子要放出光子，电子的动能减小【答案】B【解析】氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时要以光子的形式向外释放能量，电子的动能增大，B 对；3. 如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV 的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.【答案】12.75 eV 见解析【解析】氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级, 满足:hν=E n -E 2="2.55" eV, E n =hν+E 2="-0.85" eV. 所以n=4.基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供: ΔE=E 4-E 1="12.75" eV.跃迁图如图所示.点评:根据公式hν=E m -E n ,可确定E m 的能量,由能级公式E n =判断其量子数,然后确定处于基态的氢原子跃迁到该状态需要吸收的能量;对于辐射跃迁图,可根据凡是处于高能量状态原子均可向各种低能量状态跃迁而辐射出若干频率的光子.4.(2010年高考重庆卷)氢原子部分能级的示意图如图所示．不同色光的光子能量如下表所示.色光红橙黄绿蓝-靛紫光子能量范围(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝-靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝-靛、紫【答案】A.【解析】原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝靛的范围，为A.5.如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子，问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．【答案】：(1)12.75 eV(2)【解析】(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝En －E2＝2.55 eVEn ＝hν＋E2＝－0.85 eV所以，n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.(2)辐射跃迁图如答案图所示．6. (2009年高考天津理综卷)下列说法正确的是()A．N＋H→C＋He是α衰变方程B．H＋H→He＋γ是核聚变反应方程C．U→Th＋He是核裂变反应方程D．He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程【答案】BD.【解析】核反应类型分四种，核反应的方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确．7.氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等【答案】AB.【解析】氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．8.（2010·重庆·1９）氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的光子能量如下表所示。
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结（按照篇幅无法包含全部知识点，以下为知识点的一部分）：一、氢原子的构造1. 氢原子由一个质子和一个电子组成，其中质子位于原子核中，电子绕原子核运动。
2. 氢原子的电子可处于不同能级中，能级越高，电子的能量越大。
3. 氢原子的能级由量子数n来表示，常用的能级有n=1，n=2，n=3等等。
4. 氢原子的能级之间存在能级差，能级差越大，跃迁时释放的光子能量越大。
二、氢原子光谱的发现和分类1. 1885年，巴尔末发现了氢原子的光谱，包括可见光和紫外线光谱。
2. 根据光谱线的特征，氢光谱可分为巴尔末系列、帕邢-朗默尔系列和博尔系列。
3. 巴尔末系列主要包括Hα线、Hβ线、Hγ线等，属于可见光谱。
4. 帕邢-朗默尔系列主要包括Hα线以下的一系列红外线，属于红外光谱。
5. 博尔系列主要包括Hα线以上的一系列紫外线，属于紫外光谱。
三、巴尔末系列1. 巴尔末系列的光谱线可用巴尔末公式来计算：1/λ=R(1/n1^2-1/n2^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n1和n2为两个正整数。
四、帕邢-朗默尔系列1. 帕邢-朗默尔系列的光谱线主要分布在红外区域，无法用目视观察。
2. 帕邢-朗默尔系列的光谱线可以用帕邢公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
五、博尔系列1. 博尔系列的光谱线主要分布在紫外区域，需要使用紫外光谱仪观察。
2. 博尔系列的光谱线可以用博尔公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
六、氢原子光谱的应用1. 氢原子光谱被广泛应用于天文学、能级结构研究等领域。
2. 氢原子光谱线的测量可以用来确定天体的距离和速度。
3. 氢原子光谱的特征可以用来研究原子的能级结构及量子力学现象。
2020年高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 105.氢光谱、能级 Word版含答案
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=E 2-E 1。
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 )3,2,1(2n nhmvr。
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（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。
①能级公式：)6.13(1112eV E E n E n； ②半径公式：)m .r (r n r n 1011210530 。
（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 2126131n eV.E n E n （2）跃迁公式 12E E h（3）半径公式 )m .r (r n r n 1011210530（4） 动能跟n 的关系 由n n nr mv r ke 222 得 2221221nr ke mv E n n kn （5）速度跟n 的关系n r mr ke v n n n 112 （6）周期跟n 的关系332n r v r T n nn n关系式（5）（6）跟卫星绕地球运转的情况相似。
2019年高考物理二轮复习专题讲义：原子物理 110.选修内容3-5综合 Word版含答案
选修内容3-5综合1.(1)有以下说法：A ．当氢原子从n =4的状态跃迁到n =2的状态时，发射出光子B ．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C ．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性D ．物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动其中正确的是 ．答： A （4分）2（供选修3-5考生作答）（1）以下是有关近代物理内容的若干叙述：A ．紫外线照射到金属锌板表面时能够光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B ．康普顿效应揭示了光的粒子性C ．核子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量D ．太阳内部发生的核反应是热核反应E ．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期F ．用α粒子轰击铍核（Be 94），可以得到碳核（C 126）和质子 G ．氢原子的核外电子由较高能级迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小H ．在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，光子动量的不确定量变大其中正确的有 .答：BCDGH3．选修3－5：(1)判断以下说法正误，请在相应的括号内打“×”或“√”A ．我们周围的一切物体都在辐射电磁波 ( )B ．康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量( )C ．x 射线是处于激发态的原子核辐射的 ( )D ．原子的核式结构是卢瑟福根据α粒子散射现象提出的( )E ．核子结合成原子核时要吸收能量 ( )F ．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变 ( )答：√、√、×、√、×、×4近几年，我国北京、上海等地利用引进的“γ刀”成功地为几千名脑肿瘤患者做了手术，“γ刀”由计算机控制，利用的是γ射线的特性。
手术时患者不必麻醉，手术时间短、创伤小，患者恢复快，因而“γ刀”被誉为“神刀”。
关于γ射线的说法不正确的是 ( A B D )A ． 它是由原子内层电子受激发而产生的B ． 它具有很高的能量，它不属于电磁波C ． 它具有很强的贯穿本领，但它的电离作用却很弱D ． 它很容易发生衍射5．下列说法正确的是 ( B )A ．当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发射出光子B ．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间C ．同一元素的两种同位素的原子核具有相同的核子数D ．一个中子与一个质子结合成氘核时吸收能量6．（2）（6分）（供选修3-5考生作答）一个运动的α粒子撞击一个静止的14N 核，它们暂时形成一个复合核，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19MeV ．那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的动能至少要多大？ 解：（共6分）α粒子撞击14N 核形成复合核，应遵循动量守恒，即v )m m (v m 2101+= （2分） 由能量守恒可知，系统损失的动能变成复合核发生转化所需的能量，即1912121221201.v )m m (v m =+- （2分） 联立两式解得入射α粒子的动能MeV 53121201.v m = （2分） 7（1）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B ．卢瑟福的α粒子散射实验可以估算原子核的大小C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的照射时间太短D ．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大E ．发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子F ．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高G ．每种原子都有自己的特征光谱，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成答：BDFG （4分）8．（8分）一静止的质量为M 的铀核（23892U ）发生α衰变转变成钍核（Th ），放出的α粒子速度为v 0、质量为m ．假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能．（1）写出衰变方程；（2）求出衰变过程中释放的核能。
高考物理总复习 第63讲 氢原子光谱原子能级讲义
第63讲氢原子光谱原子能级考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别.知识整合一、电子的发现英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．二、氢原子光谱1．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律氢原子光谱是________谱．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝________，(n＝3，4，5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．三、玻尔理论玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射．(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的．这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，保持稳定状态．(3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它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，即hν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s )四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV .(2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m .方法技巧考点 能级跃迁与光谱线1．对氢原子的能级图的理解氢原子能级图的意义：(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．(3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k n ＝k e22r n，随r 增大而减小．(3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加．(4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1n2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV .(5)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n ＝n （n －1）2. 3．原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态．但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差．(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的．在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离．【典型例题1】 (17年苏锡常镇二模)由玻尔原子理论，氦离子He ＋能级如图所示，电子在n ＝3轨道上比在n ＝4轨道上离氦核的距离________(选填“大”或“小”)．当大量处在n ＝3的激发态的He ＋发生跃迁时，所发射的谱线有________条．【学习建议】 熟悉谱线的计算公式N ＝C 2n ＝n （n －1）2.(17年苏锡常镇一模)欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获了少量反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带着等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．(1)根据玻尔原子结构理论，反氢原子n ＝3轨道处的电势比n ＝4轨道处的电势________(选填“高”或“低”)；正电子处在n ＝3轨道上运动的动能比处在n ＝4轨道上的动能________(选填“大”或“小”)．(2)上题中，若有一静止的反氢原子从n ＝2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p 与能量E 之间满足关系式P ＝E c，元电荷e ＝1.6×10－19 C ，光速c ＝3×108m /s .求①放出光子的能量．②放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．【学习建议】 熟悉原子跃迁时，静电力做功与电势能变化的关系，熟悉静电力提供向心力推导动能与轨道半径的关系．【典型例题2】(17年南京二模)汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV，发出光的最大波长为________m．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，计算结果保留两位有效数字)当堂检测 1.(多选)下列说法中正确的是( )A．氢原子从激发态向基态跃迁时能辐射各种频率的光子B．玻尔理论能解释氢原子光谱C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子D．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种频率的光子第2题图2．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是( )A．E1>E2>E3B．E3－E2>E2－E1C．b的波长最长D．c的频率最高3．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低能级，根据氢原子能级图(如图所示)可判断( )第3题图A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光4．(16年苏北四市三模)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3跃迁到n＝2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有__________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km＝________eV.第4题图5．(17年扬州一模)氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应．求：(1)该金属的逸出功．(2)原子从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．第5题图第十四章 原子 原子核第63讲 氢原子光谱 原子能级知识整合基础自测 一、汤姆生二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)线状 R (122－1n2)三、 (2)能级 定态 基态 激发态 (3) E m －E n 方法技巧·典型例题1· 小 3 【解析】 能级越低离核越近，3轨道比4轨道离核更近．大量的处于n ＝3能级的氦离子发生跃迁时，所发射的谱线有3→2、3→1、2→1，共有3条．·变式训练·(1)低 大 (2)①10.2 eV ②5.44×10－27kg ·m/s 【解析】 反质子带负电，产生的电场方向由无限远处指向负电荷，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以轨道半径越小，离反质子越近，电势越低；根据k e 2r 2＝m v 2r可知，轨道半径越小速率越大，则动能越大．跃迁释放光子能量E ＝E 2－E 1＝10.2 eV ，光子动量p ＝Ec＝5.44×10－27kg ·m/s ，根据动量守恒，反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p ′＝p ＝5.44×10－27kg ·m/s.·典型例题2·7.7 4.4×10－7【解析】 大量的处于第二激发态的汞原子能发生3种不同频率的光，则入射光的能量为E ＝E 3－E 1＝7.7 eV ；波长最大的，频率最小，所以3轨道跃迁到2轨道波长最大，E 3－E 2＝h cλ，所以λ＝4.4×10－7 m. 当堂检测1．BD 【解析】 当氢原子从激发态向基态跃迁时，据玻尔理论：ΔE ＝E m －E n ，可知氢原子只能辐射、吸收特定频率的光子．一个光子辐射时最多只能n －1；一群光子才是N ＝C 2n ＝n ()n －12，玻尔理论解释了原子光谱．2．D 【解析】 结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E ＝E m －E n 可知E c ＝E a ＋E b ，能量差E 3－E 2等于光子a 的能量，能量差E 2－E 1等于光子b 的能量，能量差E 3－E 1等于光子c 的能量，那么c 对应的能量最大，而a 对应的能量最小，因：E 1<E 2<E 3，且E n ＝E 1n2，则有E 3－E 2<E 2－E 1故AB 错误；又E n ＝hc λ，c 光的频率最高，a 光的波长最长，故C 错误，D 正确．3．B 【解析】 四个选项中，只有B 选项的能级差在1.61 eV ～3.10 eV 范围内，故B 选项正确．4．5 10.86 【解析】 氢原子从第3能级向第2能级时，发出光子的能量为1.89 eV ，从第4能级向基态跃迁发出6种频率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV 的有5种．从第4能级直接跃迁到基态的光子产生光电效应时，对应的最大初动能最大，为E k ＝hν－W 0＝(E 4－E 1)－(E 3－E 2)＝10.86 eV.5. (1)2.55 eV (2)10.2 eV 【解析】 (1)原子从能级n ＝4向n ＝2跃迁所放出的光子的能量为3.40－0.85＝2.55 eV ，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功为2.55 eV.(2)从能级n ＝4向n ＝1跃迁所放出的光子能量为13.6－0.85＝12.75 eV ，根据光电效应方程得，最大初动能为E km ＝12.75－2.55＝10.2 eV.。
高考物理近代物理知识点之原子结构知识点总复习含答案(7)
高考物理近代物理知识点之原子结构知识点总复习含答案(7)一、选择题1．如图所示是玻尔理论中氢原子的能级图,现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A．13.6eV B．12.09eV C．10.2eV D．3.4eV2．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A．对应的前后能级之差最小B．同一介质对的折射率最大C．同一介质中的传播速度最大D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能3．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同金属的逸出功如下表所示：铯钙镁铍钛金逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 3.9 4.1 4.8大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的所有光子中，能够使金属铯发生光电效应的光子有几种A．2B．3C．4D．54．图甲所示为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则A．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应B．改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应C．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变D．入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大5．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应6．下列说法正确的是（）A．“光电效应”现象表明光具有波动性B．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒C．天然放射现象表明原子可以再分D．卢瑟福根据“α粒子散射”实验建立原子结构“枣糕模型”7．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是．A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D．21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克n=的激发态的氢原子，能够自发跃迁8．如图所示为氢原子的能级图，一群处于量子数4到较低的能量状态，并向外辐射光子．已知可见光的光子的能量范围为1.64~3.19 eV，锌板的逸出功为3.34 eV，则向外辐射的多种频率的光子中A．最多有4种频率的光子B．最多有3种频率的可见光C．能使锌板发生光电效应的最多有4种频率的光子D．能使锌板发射出来的光电子，其初动能的最大值为9.41 eV9．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识错误．．的是（）A．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应C．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．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10．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是( ) A．原子中有带负电的电子，电子会对α粒子有引力的作用．B．正电荷在原子中是均匀分布的．C．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上．D．原子是不可再分的．11．一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中A．原子要吸收一系列频率的光子B．原子要吸收某一种频率的光子C．原子要发出一系列频率的光子D．原子要发出某一种频率的光子12．下列说法正确的是（）A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．在光电效应实验中，只增加入射光的强度，饱和光电流不变C ．在核反应方程41417278He N O X +→+中，X 表示的是中子D ．根据玻尔理论，处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后，其电子的动能减少13．下列叙述中符合物理学史的有（ ）A ．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的C ．法国物理学家库仑测出元电荷e 的电荷量D ．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型14．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是A ．α粒子的散射实验B ．对阴极射线的研究C ．天然放射性现象的发现D ．质子的发现15．关于下列四幅图说法不正确的是（ ）A ．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的B ．光电效应实验说明了光具有粒子性C ．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D ．发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在很小空间范围16．汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是( )A ．可能大于或等于7.7 eVB ．可能大于或等于8.8 eVC ．一定等于7.7 eVD．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种17．下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是（）A． B．C． D．18．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。
高考物理二轮氢原子光谱、能级与动量守恒定律的综合附解析
2015高考物理二轮氢原子光谱、能级与动量守恒定律的综合（附解析）2015高考物理二轮氢原子光谱、能级与动量守恒定律的综合（附解析）玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En＝E1n2，n为量子数．跃迁假设：hν＝E末－E初．轨道量子化假设：氢原子rn＝n2r1，n为量子数．4．(1)如图6－15－11所示是氢原子的能级图，氢原子由原子核和一个核外电子组成，电子可看作绕原子核做匀速圆周运动；轨道1(即能级1)上电子运动的半径为R1，轨道2(即能级2)上电子运动的半径为R2，电子的电荷量为e.则电子在轨道1上时的动能为________，氢原子从能级1跃迁到能级2的过程中吸收的能量为________．图6－15－11图6－15－12(2)如图6－15－12所示，在光滑水平地面上，有一质量m1＝4.0kg的平板小车，小车的右端有一固定的竖直挡板，挡板上固定一轻质细弹簧，位于小车上A点处的质量为m2＝1.0kg的木块(视为质点)与弹簧的左端相接触但不连接，此时弹簧与木块间无相互作用力．木块与A点左侧的车面之间有摩擦，与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计．现小车与木块一起以v0＝2.0m/s的初速度向右运动，小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞，已知碰撞时间极短，碰撞后小车以v1＝1.0m/s的速度水平向左运动，取g＝10m/s2.①求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小；②若弹簧始终处于弹性限度内，求小车碰撞后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能．解析(1)电子绕原子核做匀速圆周运动，ke2R21＝mv2R1，所以Ek1＝12mv2＝ke22R1；根据玻尔的跃迁理论得：氢原子从能级1跃迁到能级2过程中吸收的能量为E2－E1.(2)①小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中，小车动量变化量的大小为Δp＝m1v1－m1(－v0)＝12kgm/s①②小车与墙壁碰撞后向左运动，木块与小车间发生相对运动将弹簧压缩至最短时，二者速度大小相等，此后木块和小车在弹簧弹力和摩擦力的作用下，做变速运动，直至二者再次具有相同速度，此后，二者相对静止．整个过程中，小车和木块组成的系统动量守恒，设小车和木块相对静止时的速度大小为v，根据动量守恒定律有m1v1－m2v0＝(m1＋m2)v②解得v＝0.40m/s③当小车与木块首次达到共同速度v时，弹簧压缩至最短，此时弹簧的弹性势能最大，设最大弹性势能为Ep，根据机械能守恒定律可得Ep＝12m1v21＋12m2v20－12(m1＋m2)v2④Ep＝3.6J⑤答案(1)ke22R1E2－E1(2)①12kgm/s②0.4m/s3.6J5．(2014山东菏泽模拟)(1)根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则E′等于________．A．E－hλcB．E＋hλcC．E－hcλD．E＋hcλ图6－15－13(2)如图6－15－13所示，在光滑的水平桌面上有一长为L＝2m的木板C，它的两端各有一块挡板，C的质量为mC ＝5kg，在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B，其质量分别为mA＝1kg、mB＝4kg，开始时A、B、C均处于静止状态，并且A、B间夹有少许炸药．炸药爆炸使得A以vA＝6m/s的速度水平向左运动，不计一切摩擦，两滑块中任一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体，爆炸与碰撞时间不计，求：①当两滑块都与挡板碰撞后，板C的速度多大？②从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止，板C的位移多大？方向如何？解析(1)E－E′＝hν＝hcλ，所以E′＝E－hcλ.故C正确，A、B、D错误．故选C.(2)炸药爆炸，滑块A与B分别获得向左和向右的速度，由动量守恒可知，A的速度较大(A的质量小)，A、B均做匀速运动，A先与挡板相碰合成一体(满足动量守恒)一起向左匀速运动，最终B也与挡板相碰合成一体(满足动量守恒)，整个过程满足动量守恒．①整个过程A、B、C系统动量守恒，有：0＝(mA＋mB＋mC)v，所以v＝0②炸药爆炸，A、B获得的速度大小分别为vA、vB.以向左为正方向，有：mAvA－mBvB＝0，解得：vB＝1.5m/s，方向向右然后A向左运动，与挡板相撞并合成一体，共同速度大小为vAC，由动量守恒，有：mAvA＝(mA＋mC)vAC，解得：vAC＝1m/s此过程持续的时间为：t1＝L2vA＝16s此后，设经过t2时间B与挡板相撞并合成一体，则有：L2＝vACt2＋vB(t1＋t2)，解得：t2＝0.3s所以，板C的总位移为：xC＝vACt2＝0.3m，方向向左．答案(1)C(2)①0②0.3m，方向向左。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-5教案：第二章第3节 光谱 氢原子光谱 Word版含答案
三、光谱氢原子光谱教学目标1、了解光谱的定义和分类；解氢原子光谱的试验规律，知道巴耳末系。
2、学习运用光普分析的方法来进行原子结构与原子运动的分析。
呈现连续谱线、线状谱线让同学把握光谱分析争辩的原理。
3、了解经典原子理论的困难。
重点难点重点：氢原子光谱的试验规律难点：经典理论的困难设计思想本节内容在明确光谱、连续光谱、线状态光谱的概念之后，进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析，重点叙述氢光谱的试验规律。
原子光谱的事实不能利用核式结构理论解释、必需建立新的原子模型，这是同学进一步深化学习的思想基础。
设计时重点针对同学学习中的难点，接受试验、图片、视频等多种媒体让同学有比较直观的体会。
教学过程中，要抓住运用光谱分析的方式来生疏原子结构这一主导思想，这是人们分析与争辩原子的一种思想方法，这种方法不同以往同学的学习方法，同时还需要留意的是，初步引入量子观念：波长是分立的，为同学的进步学习供应思想基础。
要让同学在获得相关学问的同时，生疏到人们在生疏客观事物的过程中，不断形成探究自然的一些新方法，理解科学方法对进行科学探究的作用，并理解探究自然奇特是一项永久止境的生疏活动。
教学资源多媒体课件，光谱管，三棱镜教学设计【课堂引入】早在17世纪，牛顿就发觉了日光通过三棱镜后的色散现象，并把试验中得到的彩色光带叫做光谱。
光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不行见光区域）的波长成分和强度分布的记录。
有时只是波长成分的记录。
【课堂学习】学习活动一：光谱的几种类型试验：牛顿三棱镜色散介绍光谱的概念：用光栅或棱镜把光按波长开放，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录。
（1）放射光谱：物体发光直接产生的光谱。
①连续光谱现象：由连续分布的一切波长的光组成。
特点：整个光谱区域都是亮的。
产生：酷热的固体、液体及高压气体的光谱。
案例：白炽灯丝发出的光、烛焰、酷热的钢水②线状谱试验并让学观看线状光谱：现象：光谱中有一条条的亮线，这些亮线叫做谱线，由一条条谱线组成的光谱叫做线状光谱。
高中物理氢原子光谱和玻尔的原子模型课后习题答案及解析
高中物理氢原子光谱和玻尔的原子模型课后习题答案及解析练习与应用1．什么是线状谱，什么是连续谱？原子的发射光谱是怎样的光谱？不同原子的发射光谱是否有可能相同？解析：线状光谱是原子中电子的两个束缚态能级之间跃迁所产生的发射或吸收光谱，因为能级之间的间隔是确定的并且是离散的，表现出尖锐的光谱线，叫做线状光谱；连续光谱是原子中处于束缚态的电子跃迁到自由散射态或者相反所产生的发射或吸收光谱，因为没有确定的能级间隔，表现出宽泛的，不确定的光谱带，叫做连续光谱；原子的发射光谱是线状光谱。
且不同原子的发射光谱一定不同，这个特点是判断元素种类的依据之一。
2．参考图4.4-6，用玻尔理论解释，当巴耳末公式n＝5 时计算出的氢原子光谱的谱线，是哪两个能级之间的跃迁造成的？解析：巴耳末公式n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是量子数为5的能级跃迁到量子数为2的能级形成的。
3．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的前两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？答案：n=3时，λ=6.5×10 -7 m ，n=4时，λ=4.8×10 -7 m ，氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的.4．如果大量氢原子处在n＝3的能级，会辐射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？解析：3种频率的光，波长最短的光是从n=3的能级跃迁到n=1的能级时发出的光大量原子处在n=3的能级上，能辐射3种频率的光．波长最短的光是从n=3的能级跃迁到n=1的能级时发出的光5．请用玻尔理论解释：为什么原子的发射光谱都是一些分立的亮线？解析：根据玻尔理论，原子从高能级向低能级跃迁时，能量以光子的形式释放出去。
释放的光子能量为跃迁时两能级间能量差，由于原子能级分立而不连续，所以光子能量分立，发射光谱都是一些分立的亮线。
6．要使处于n＝2的激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量为多大？氢原子基态能量E1=-13.6eV，由En=E1n2得：E2=E14=-3.4eV，所以要使处于n=2的激发态的氢原子电离，它至少需吸收的能量为3.4eV，吸收的能量等于3.4eV，正好电离，吸收的能量大于3.4eV，氢原子电离，而且还剩余一部分能量以电子的动能形式存在。
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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=E 2-E 1。
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 )3,2,1(2n nhmvr。
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（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。
①能级公式：)6.13(1112eV E E n E n； ②半径公式：)m .r (r n r n 1011210530 。
（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 2126131n eV.E n E n （2）跃迁公式 12E E h（3）半径公式 )m .r (r n r n 1011210530（4） 动能跟n 的关系 由n n nr mv r ke 222 得 2221221nr ke mv E n n kn （5）速度跟n 的关系n r mr ke v n n n 112 （6）周期跟n 的关系332n r v r T n nn n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。
氢原子的能级图n E /eV ∞ 0 1 -13.62 -3.43 4 E 1E 2E 3-1.51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、⑴【物理－物理3－5】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n ＝2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n ＝4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n ＝4能级跃迁到n ＝1能级放出的光子波长最长C ．从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级放出的光子频率最大D ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级放出的光子波长等于从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级放出的光子波长5．大量氢原子处于n ＝5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n ＝5直接跃迁到n ＝2和从n ＝5跃迁到n ＝1中放出光子的能量分别为E 1和E 2，则下面说法正确的是： ( B D )A ．从n ＝5跃迁可能放出8种不同频率的光子B ．在n ＝1的轨道，电子动能最大C ．在n ＝1的轨道，电子的动能和势能总和最大D ．E 1＜E 26．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v 1、v 2、v 3、v 4、v 5、v 6的六种光谱线，且v 1 < v 2 < v 3 < v 4 < v 5 < v 6，则E 等于（ A ）A ．hv 1B ．hv 6C ．h （v 6 - v 1）D ．h （v 1 + v 2 + v 3 + v 4 + v 5 + v 6）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 ) A ．13.6eV B ．3.4eV123 4 ∞ －13.6－3.4－1.51 －0.85 0 E/eVnC ．10.2eVD ．12.09eV8．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 ．β射线D ．γ射线9．用光子能量为E 1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E 2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E 1、E 2的比较，下列说法正确的是（右图为氢原子能级图） （ C D ） A ． E 2=2 E 1B ．E 2>2 E 1C ．E 1< E 2<2 E 1D ．E 2> E 1>12eV10．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9.60eV11．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v 0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v 0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E 1 (E 1<0)。
解： ,20mv mv --------------(1分)22022121mv mv E--------------(1分) 11243E E E E --------------(1分)m E v 103--------------(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 （n ＞2）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n ∞234 1 E （eV ）-3.4-1.51 -0.85 0 -13.6n =4 n =3 n =2 n =1-1.51eV -0.85eV -13.60eV-3.40eV2-3.40-13.611 E/eV -0.85 -1.51 n 4 3 1234 5∞-13.6-3.4-1.51 -0.85 0 -0.54 E /eV n值变为 。
下列各式中可能正确的是：（ A C ）A．N′= N ＋n B．N′= N ＋n－1 C． ＞ D． ＜14．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。