浅析原子跃迁中的五个问题

浅析原子跃迁中的五个问题

作者：李炳生

来源：《中学教学参考·理科版》2011年第05期

原子跃迁是高考中一个常考的知识点，很多学生对原子能级的跃迁认识不清，把所有情况一概根而论，结果发生错误，下面就原子跃迁中的问题进行简单分析。

一、实现原子能级跃迁的条件

1.光子作用使原子发生“跃迁”，根据量子的观点，光子的能量是一份一份的，每一份光子的能量是不可“分裂”的，当原子处在电磁场中时，原子和辐射场发生相互作用，只有当光子的能量-即等于两个能效的能量差时，原子才能吸收光子的全部能量而发生跃迁，光子的能量大于或小于这个能量差，都不能发生跃迁。

【例1】用能量为12.3eυ的光子去照射一群处于基态的原子，下列氢原子的说法中正确的是（）。

A.原子能跃迁到n=2的轨道上

B.原子能跃迁到n=3的轨道上

C.原子能跃迁到n=4的轨道上

D.原子不能跃迁

解析：通过计算可知-；-

12.09eυ；-。

所以，所有的能级差都不等于12.3eυ，故选D。

2.实物粒子使原子发生能级跃迁的条件

实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的功能可全部或部分地被原子吸收，所以只要粒子的动能大于或等于原子某两“定态”能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。

二、注意一群原子和一个原子

原子的数量会影响辐射光子的频率种类，如果是一群原子则从高能级向基态跃迁的过程中，辐射光子频率的种类种，如果是一个原子，则N=（n-1）种。

【例2】有一群处于量子数n=4激发态中的氢原子，向低能级跃迁时，可发射的频率条数为（）。

A.3条

B.4条

C.5条

D.6条

解析：因为这是一群氢原子，故频率种类，选D。

三、注意跃迁的方式：间接跃迁和直接跃迁

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，两种情况下发出（或吸收）一种频率的光子；若是间接跃迁还要看原子的数量。

【例3】一个氢原子中的电子从一半径为的轨道自发地直接跃迁到另一半径为

的轨道，＞，则在此过程中（）。

A.原子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

解析：因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，排除B、C，直接从一能级跃迁至另一能级，只对应某一能级差，故只能发出某一频率的光子，选D。

四、与光子作用的方式：吸收光子和辐射光子

能级跃迁过程中，是吸收一定频率的光子还是辐射一定频率的光子，就要看跃迁的能级的能量，若从高能级向低能级跃迁，则辐射一定频率的光子，反之，吸收一定频率的光子。

【例4】一群氢原子中的电子从一半径的轨道跃迁到半径为的轨道，且＜，则此过程中（）。

A.原子可能发出一系列频率的光子

B.原子可能吸收一系列频率的光子

C.原子可能吸收某一频率的子

D.原子可能辐射某一频率的光子

解析：因为是从低能级向高能级跃迁，故应吸收光子，排除A、D，题中没有说直接跃迁还是间接跃迁，两种情况都符合，若直接跃迁，则吸收一定频率的光子；反之，辐射一系列频率的光子，故选B、C。

五、注意跃迁与电离

“电离”是电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，对于光子和原子作用而使原子电离或实物粒子与原子作用而使原子电离的情况，则不受能级差条件限制，这是因为原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不遵守有关原子结构的理论，故只要能量大于或等于电离能（电离能的量值等于原子所处轨迹的能级的绝对值，即电=）即可，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。

【例5】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）。

A.用10.2eυ的光子照射

B.用11eυ的光子照射

C.用14eυ的光子照射

D.用11eυ的电子碰撞

解析：由“跃迁理论”可知，氢原子在各能级间，只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子，由氢原子能级关系不难算出10eυ刚好为n=1和n=2的两能级之差，而11eυ则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，而不能吸收后者，对于

14eυ的光子，其能量大于氢原子的电离能，因而不受氢原子能级间跃迁条件限制，故氢原子吸收14eυ的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4eυ的动能。另外，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激发，结合前面分析可得答案为A、C、D。

(责任编辑罗艳）