13-06氢原子能级及能级跃迁
氢原子从高能级向低能级跃迁能量变化
氢原子从高能级向低能级跃迁能量变化摘要：氢原子从高能级跃迁至低能级时，能量有明显的变化，其变化原理是利用电磁波吸收外部能源的原理，当电磁波的能量大于原子的跃迁能量的时候，原子就会向低能级转变。
本文重点介绍氢原子从高能级向低能级跃迁能量的变化原理，测定表明原子吸收的电磁波的能量会发生变化，但是只有少数的电磁波能引起能级变化，最终形成了氢原子从高能级跃迁至低能级时能量的变化曲线。
什么是氢原子从高能级跃迁至低能级时的能量变化？氢原子是一种磁性结构，它拥有一个外国壳，它有两个基态能级：1S1/2和2S1/2，当外部对氢原子的能量比基态的能量大的时候，氢原子就会跃迁至更高的能级。
当电磁波的能量大于原子的跃迁能量的时候，原子就会向低能级转变，这就是所谓的“跃迁”，也叫能级转变。
能量变化的原理是基于电磁波与原子作用的原理，当外部激发态把足够能量继续传递到原子时，会使其处于较低的能级，即从高能级转变到低能级。
这种能级转变也可以通过使用有序的静电场来实现，当静电场中的电场强度足以使原子达到某个能级的时候，原子的能级也将会发生变化。
在实验中，人们发现，只有少数的电磁波能引起能级变化，只有当电磁波的能量大于原子能级跃迁能量的时候，氢原子才会向低能级转变。
当受到外部能源的影响时，氢原子对该能源的吸收将出现变化，因此，当使用光谱仪测量氢原子从高能级跃迁至低能级时，氢原子吸收电磁波的能量也会发生变化。
以此为基础，我们可以形成一条能量变化曲线，描述氢原子跃迁所需的能量强度，以及氢原子从高能级到低能级的能量曲线变化情况。
综上，本文介绍了氢原子从高能级跃迁至低能级的能量变化原理，原子吸收有序的电磁波的能量会发生变化，但是只有少数的电磁波能引起能级变化，最终形成了氢原子从高能级跃迁。
氢原子由高能级向低能级跃迁动能
氢原子由高能级向低能级跃迁动能1. 引言：跃迁的魅力嘿，朋友们，你们有没有想过，当氢原子从一个高能级跳到低能级时，它究竟经历了什么？是不是感觉像是在看一场神奇的魔术表演？别着急，我们这就来揭开这个科学小谜团，看看氢原子的“跳跃”背后藏着怎样的秘密。
想象一下，一颗氢原子就像是个疯狂的舞者，能量高的时候，它仿佛在舞台上狂舞，而当它“降级”到低能级时，跳跃变得更加稳重，但却能释放出一段绚丽的光芒。
好啦，别急，我们一步步来揭开这神秘的面纱。
2. 氢原子的能级与跃迁2.1 氢原子的“家底”氢原子这个小家伙，其实就是由一个单独的质子和一个电子组成的。
这个电子在原子内部有不同的能量层级，想象一下，像楼层一样，从一楼到顶层都有不同的“房间”。
而这些“房间”其实就是不同的能级。
电子在这些能级之间跳跃，就像是在上下楼层，关键是，跳跃的过程中，它会释放或吸收光能。
真是太酷了，对吧？2.2 跃迁的秘密当氢原子的电子从一个高能级跳到低能级时，这个过程中就会释放出一定的能量，这种释放的能量以光的形式出现。
你可以把它想象成一个炫彩的烟花，噼里啪啦地绽放在夜空中。
这个光的颜色取决于跃迁的“高度差”。
比如从三楼跳到二楼，放出的光可能是红色的；从二楼跳到一楼，可能会是蓝色的。
这些颜色就是我们平常看到的氢原子发出的光谱线。
3. 跃迁的动能与应用3.1 动能的释放那么，这些“跃迁”释放出来的能量到底是什么呢？其实，氢原子的电子在高能级的时候拥有很大的动能。
当它跳到低能级时，动能转化成了光能，释放出来。
这就像一个高空的滑梯，电子从上滑下来时，它带来的动能就会转化为光的能量，闪亮的光芒就这样出现了。
这个过程不仅神秘而且美丽，仿佛给原子世界带来了一场光影秀。
3.2 实际应用这些跃迁的光谱线可不仅仅是美丽的烟花，它们在实际中有大用场。
例如，天文学家用这些光谱线来研究星星的成分和运动情况。
科学家们通过分析这些光谱线，了解星星的年龄、温度和化学成分等。
玻尔理论与氢原子跃迁(含答案)
玻尔理论与氢原子跃迁一、基础知识 （一）玻尔理论1、定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，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．2、跃迁：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＝Em －En.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)3、轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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．4、氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示) (2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En ＝1n2E1(n ＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝ －13.6 eV .②氢原子的半径公式：rn ＝n 2r1(n ＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.（二）氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量En ＝Ekn ＋Epn ，由ke2r2n ＝m v2rn 得Ekn ＝12ke2rn ，因此，Ekn 随r 的增大而减小，又En随n 的增大而增大，故Epn 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大． 二、练习1、根据玻尔理论，下列说法正确的是( )A ．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B ．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C ．原子内电子的可能轨道是不连续的D ．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差 答案 BCD解析 根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故A 错误，B 正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C 正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故D 正确．2、下列说法中正确的是( )A ．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B ．原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D ．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化 答案 AC解析 原子核的衰变是自发进行的，选项B 错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不 会随外部因素而改变，选项D 错误．3、（2000•安徽）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（ C ）A ．E−h λ/cB ．E+h λ/cC ．E−h c /λD E+hc /λ4、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11 eV 的光子碰撞[命题意图]：考查考生对玻尔原子模型的跃迁假设的理解能力及推理能力.[解答]：由"玻尔理论"的跃迁假设可知，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，10.2 eV 刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11 eV 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.由能的转化和守恒定律不难知道，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.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为氢原子吸收，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，故正确选项为ACD.例1、一个具有E K0=20.40eV 动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞（正碰），则下列关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（ ） A.不可能发生跃迁 B.可能跃迁到n=2的第一激发态 C.可能跃迁到n=3的第二激发态 D.可能跃迁到n=4的第三激发态【解析】两个氢原子做完全非弹性碰撞时损失的动能最大，损失动能的极值0110.22E E ev ∆==，所以处于基态的氢原子只可能跃迁到n=2的第一激发态。
13-06氢原子能级及能级跃迁
相邻横线间 的距离
带箭头的竖线
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2.定态间的跃迁——满足能级差． n小→n大吸收能量 hν＝En大－En小． n大→n小放出能量 hν＝En大－En小．
吸收一 定频率 的光子
释放 一定 频率 光子
3．电离 电离态与电离能 (1)电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能． n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (2)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带 动能．
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【典例2】 [2013· 江苏单科，12C(2)]根据
玻尔原子结构理论,氦离子(He＋)的能级图
如图所示.电子处在n＝3轨道上比处在n＝ 近 选填“近” 5轨道上离氦核的距离_____( 或“远”).当大量He＋处在n＝4的激发态 6 条. 时,由于跃迁所发射的谱线有_____
1 1 1 ＝R22－n2 ，(n＝3,4,5，…)， λ
R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．
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2．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列________ 不连续 的能量状态中，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． (2)跃迁：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 Em－En h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J· hν＝________.( s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运 动相对应．原子的定态是_________ 不连续 的， 不连续 的． 因此电子的可能轨道也是________
2023新教材高考物理二轮专题复习专题：光电效应能级跃迁原子核
专题十五光电效应能级跃迁原子核高频考点·能力突破考点一光电效应规律的应用1．光电效应两条对应关系(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大．2．定量分析时应抓住三个关系式例1 [2022·河北卷]如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压U c与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h.由图像可知( )A．钠的逸出功为hνcB．钠的截止频率为8.5×1014HzC．图中直线的斜率为普朗克常量hD．遏止电压U c与入射光频率ν成正比[解题心得]预测1 [2022·全国冲刺卷]胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为ν、强度不变的一极窄光束照射声音轨道，由于影片上各处的声音轨道宽窄不同，在影片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来．则( )A．只减小光的频率，一定可以还原出声音B．只增大光的强度，一定可以还原出声音C．a端为电源正极D．a端为电源负极预测 2 [2022·湖南押题卷]某同学欲探测某种环境下是否有频率高于7.73×1014 Hz 的电磁波辐射，利用光电效应现象自制了一个探测器，如图所示．当环境中含有高于此频率的电磁波时灵敏电流表有示数．下表给出了几种金属的极限频率．则( )A.发生光电效应的金属板应该选用金属钙B．如果发生光电效应的金属板选择金属钠，则电流表有示数时，环境中一定含有频率高于7.73×1014 Hz的电磁波C．要想提高仪器的灵敏度，电流表选灵敏一些的，两板间距选适当大一些的D．如果在两板间加上“左正右负”的电压，效果会更好预测3 [2022·湖南押题卷](多选)用如图所示的装置研究光电效应现象，光电管阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，光电管阳极与滑动变阻器的滑片P相连，初始时滑片P 与抽头c正对，电压表的示数为0(电压表0刻线在表盘中央)．在移动滑片P的过程中，光电流I随电压表示数U变化的图像如图所示，已知入射光的光子能量为1.6 eV.下列说法正确的是( )A．当滑片P与c正对时，电路中有光电流B．当U＝－0.6 V时，滑片P位于a、c之间C．阴极材料的逸出功为1.0 eVD．当U＝0.8 V时，到达阳极的光电子的最大动能为2.4 eV考点二玻尔理论和能级跃迁1．玻尔理论的三条假设2.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差．(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．(3)一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线条数可用N＝C n2＝n(n−1)求解．2例2 [2022·浙江6月]如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是( )A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态[解题心得]例4 [2022·东北三省四市联考]氦离子(He＋)和氢原子一样．原子核外只有一个电子，因此它们有着相似的能级图，如图所示为氢原子和氦离子的能级图．一群处于量子数n＝4的激发态的氦离子，能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射光子．已知金属钨的逸出功为4.54 eV.则向外辐射多种频率的光子中( )A．最多有3种频率的光子B．能使金属钨发生光电效应的有3种频率的光子C.能够使处于基态的氢原子电离的有3种频率的光子D．能够使处于基态的氢原子跃迁的有4种频率的光子例5 [2022·山东押题卷]为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如图所示的能级轨道图，处于n＝4能级的氢原子向n＝2能级跃迁时辐射出可见光a，处于n ＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时辐射出可见光b，则以下说法正确的是( )A．a光照射逸出功为2.14 eV的金属时，光电子的最大初动能为0.41 eVB．a光的波长比b光的波长长C．辐射出b光时，电子的动能和电势能都会变大D．一个处于n＝4能级的氢原子自发跃迁可释放6种频率的光考点三衰变、核反应与核能的计算1．核衰变问题(1)核衰变规律：m＝(12)tt1/2m0，N＝(12)tt1/2N0.(2)α衰变和β衰变次数的确定方法①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数．②方法二：设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解．2．核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘真空中光速c 的平方，即ΔE ＝Δmc 2(J)．(2)根据1 u(原子质量单位)相当于931.5 MeV 的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV ，即ΔE ＝Δm ×931.5 (MeV)．3．常见的核反应 (1)衰变 (2)重核裂变 (3)轻核聚变 (4)人工转变例3 [2022·全国甲卷]两种放射性元素的半衰期分别为t 0和2t 0，在t ＝0时刻这两种元素的原子核总数为N ，在t ＝2t 0时刻，尚未衰变的原子核总数为N3，则在t ＝4t 0时刻，尚未衰变的原子核总数为( )A ．N12B ．N9C ．N8D ．N6[解题心得]预测6 [2022·历城二中测评]2021年12月30日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)再次创造新的世界纪录，实现1 056秒的长脉冲高参数等离子体运行．大科学工程“人造太阳”通过核反应释放的能量用来发电，其主要的核反应过程可表示为( )A.t 12+12H―→23He +01tB . 714t +24He―→ 817t +11tC . 92235t +01n―→ 56141tt +3692tt +301tD . 92235U―→ 90234Th +24tt预测7 [2022·辽宁卷]2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果．表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列．实验中所用核反应方程为Mg 2312―→A t 2613，已知X 、Mg 1223、Al 1326的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，该反应中释放的能量为E .下列说法正确的是( )A ．X 为氘核H 12B ．X 为氚核H 13C ．E ＝(m 1＋m 2＋m 3)c 2D ．E ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2预测8 (多选)2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家．反应堆工作原理如图所示，钍232(Th 23290)吸收一个中子后会变成钍233，钍233 不稳定，会变成易裂变核素铀233(U 23392)．下列说法正确的是( )A ．钍233变成铀233的核反应方程式是：t 90232t―→tt 91233+t −10，tt 91233―→U 92233+t −10B ．中间产生的新核镤233(tt 91233)从高能级向低能级跃迁时，会伴随γ辐射C ．新核铀233(U 92233)的结合能小于钍233(t 90232t )D ．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电预测9 [2022·辽宁押题卷]碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14原子所产生，具有放射性，碳14原子发生β衰变转变为氮14.生物存活期间需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变；生物停止呼吸后，体内的碳14开始减少．可以根据死亡生物体内残余碳14含量来推断它的死亡时间．碳14各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的三分之一．下列说法正确的是( )A ．碳14的衰变方程式为C 614―→N 714+t −10B ．该古木的年代距今大于11 460年C ．14C 和14N 中含有的中子个数相等D ．如果古木处于高温、高压下测量结果可能有较大误差素养培优·情境命题 与近代物理相关的生活、科技问题与近代物理相关的科技问题相对较多，与我们生活接近的有：放射治疗、辐照保鲜、烟雾报警器等，与生产科技有关的有：射线测厚装置、示踪原子、光伏发电、核电站等．要解决科技发展问题必须要了解科技问题背后的原理．放射治疗、辐照保鲜、射线测厚装置、示踪原子等是利用了放射性同位素的射线，烟雾报警器、光伏发电利用了光电效应，核电站利用了核裂变．情境1 [2022·浙江6卷](多选)秦山核电站生产C 614的核反应方程为N 714+t 01―→C 614＋X ，其产物C 614的衰变方程为C 614―→t 714+t −10.下列说法正确的是( )A ．X 是H 11B ．C 614可以用作示踪原子 C ．t −10来自原子核外D ．经过一个半衰期，10个C 614将剩下5个[解题心得]情境2 (多选)2021年4月13日日本政府宣布将向太平洋倾倒逾125万吨福岛核电站内储存的核废水，消息一出举世哗然．福岛核电站的裂变材料是铀235，核废水含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90、钴60、碘129、钉106等放射性核素．由于含氚的水和普通的水具有相同的化学性质，物理性质也相近，因而现有的废水处理技术很难去除，铀235的半衰期大约为12.5年．针对这一事件，下列同学的观点正确的是( )A ．为了保护海洋环境，日本政府应在12.5年后再排放经过处理的核废水B ．比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的平均核子质量最大C ．比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的比结合能最大D ．核反应方程：t 92235+t 01―→tt 56141+tt 3692＋3X 中的X 是中子n 01[解题心得]情境3 (多选)红外测温具有响应时间快、非接触、安全准确的优点，在新冠疫情防控中发挥了重要作用．红外测温仪捕捉被测物体电磁辐射中的红外线部分，将其转变成电信号．图甲为红外线光谱的三个区域，图乙为氢原子能级示意图．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，光在真空中的速度c ＝3.0×108m/s ，下列说法正确的是( )A ．红外线光子能量的最大值约为1.64 eVB ．氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时释放出的光子能被红外测温仪捕捉C．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时，红外测温仪可捕捉到2种频率的红外线D．大量处于n＝2激发态的氢原子吸收能量为2.86 eV的光子后，辐射出的光子可能被红外测温仪捕捉[解题心得]情境4 [2022·山东青岛二模](多选)如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为0.8 μm的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，当光电流大于8×10－9A时，便会触发报警系统．已知元电荷e＝1.6×10－19C，光在真空中的传播速度为3×108 m/s.下列说法正确的是( )A．光电流的大小与光照强度无关B．若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能C．该金属的极限频率小于3.75×1014 HzD．若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为5×1011个[解题心得]专题十五 光电效应 能级跃迁 原子核高频考点·能力突破考点一例1 解析：根据遏止电压与最大初动能的关系有eU c ＝E kmax ，根据爱因斯坦光电效应方程有E kmax ＝hν－W 0，结合图像可知，当U c 为0时，解得W 0＝hνc ，A 正确；钠的截止频率为νc ，根据图像可知，截止频率约为5.5×1014Hz ，B 错误；结合遏止电压与光电效应方程可解得U c ＝h e ν－W 0e ，对比遏止电压U c 与入射光频率ν的实验曲线可知，图中直线的斜率表示h e ，C 错误；根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压U c 与入射光频率ν成线性关系，不是成正比，D 错误．答案：A预测1 解析：只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音，反之则不一定发生光电效应现象使电路导通，故A 、B 错误；光照射部分为阴极材料，光电子到达另一侧，在电场力作用下到达电源正极，故a 端为电源正极，故C 正确，D 错误．答案：C预测2 解析：根据题表数据可知金属钙的极限频率为7.73×1014Hz ，只有当环境中有高于7.73×1014 Hz 的电磁波辐射时，才能使光电子从钙板中逸出，从而使灵敏电流表有示数，所以发生光电效应的金属板应该选用金属钙，故A 正确；根据题表数据可知金属钠的极限频率为5.53×1014 Hz ，如果发生光电效应的金属板选择金属钠，则电流表有示数时，环境中一定含有频率高于5.53×1014 Hz 的电磁波，不一定含有频率高于7.73×1014 Hz 的电磁波，故B 错误；要想提高仪器的灵敏度，电流表选灵敏一些的，且为了能够使光电子能够更易到达阳极，两板间距应选适当小一些的，故C 错误；如果在两板间加上“左负右正”的电压，光电子受到向右的电场力，更易到达阳极，效果会更好，故D 错误．答案：A预测3 解析：当滑片P 与c 正对时，光电管两端无电压，由题中右图可以看出光电流不为零，故A 正确；由图可知，当U ＝－0.6 V 时，光电流为0即为遏止电压，即光电管两端接反向电压，则阴极电势应更高，滑片P位于b、c之间，故B错误；由光电效应方程有E k＝hν－W0，由图可知，当U＝0.6 V时，光电流为0即为遏止电压，则有－0.6 eV＝0－E k 联立解得W0＝1.0 eV，故C正确；光电子逸出时的最大初动能为E k0＝hν－W0＝0.6 eV，当U＝0.8 V时由动能定理得eU＝E k－E k0，得E k＝eU＋E k0＝(0.8＋0.6)eV＝1.4 eV，故D错误．答案：AC考点二例2 解析：氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放的光子能量最大，频率也最大，能量为E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照射逸出功为2.29 eV的金属钠，光电子的最大初动能为E km＝E1－W＝9.8 eV，频率大的光子波长小，根据p＝h可知频率大的光子λ动量大，A错误，B正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放的光子能量为E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV<W，该光子不能使金属钠发生光电效应，可知有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，C错误；－1.51 eV＋0.85 eV＝－0.66 eV，可知氢原子不能吸收该光子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，D错误．答案：B预测4 解析：一群氦离子从n＝4能级向低能级跃迁时可以辐射出6种频率的光子，A 选项错误；其中只有从n＝4能级向n＝3能级跃迁时所辐射出的光子能量小于4.54 eV，不能使金属钨发生光电效应，故共有5种频率的光子能使金属钨发生光电效应，故B选项错误；因为要使处于基态的氢原子发生电离，所需要的光子能量只要达到13.6 eV就可以，根据辐射光子能量等于氦离子能级跃迁前后两能级的能量差可得，有3种频率的光子能使处于基态的氢原子电离，故C选项正确；氦离子只有从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子能量，等于氢原子n＝1能级与n＝2能级之间的能量差，可使处于基态的氢原子跃迁，故D 选项错误．答案：C预测5 解析：a光的光子能量E a＝E4－E2＝2.55 eV，b光的光子能量E b＝E3－E2＝1.89 ，可知λb>λa，B错误；a光照射逸出功W0＝2.14 eV的金属时，由于E a>W0 eV，根据E＝h cλ能发生光电效应，光电子的最大初动能E k＝E a－W0＝0.41 eV，A正确；辐射出b光时，电子做圆周运动的半径减小，动能增加，电场力做正功，电势能减小，C错误；一个处于n＝4能级的氢原子自发跃迁时，释放出不同频率光的种类最多的情况为n＝4→n＝3→n＝2→n＝1，即最多能释放3种频率的光，D错误．考点三例3 解析：设两种放射性元素的原子核原来总数分别为N 1和N 2，则N ＝N 1＋N 2，因为N 余＝(12)t T ·N 原，所以t ＝2t 0时刻，N 3＝N 1(12)2＋N 2(12)1，联立解得N 1＝23N ，N 2＝13N ，故t ＝4t 0时刻，N 1(12)4＋N 2(12)2＝N 8，C 项正确． 答案：C预测 6 解析：根据题意，实验装置为核聚变装置，核反应方程H 12+H 12―→23 He＋01n ，属于核聚变，故A 正确；核反应方程t 714+H 24e―→ 817O +H 11，属于原子核的人工转变，故B 错误；核反应方程t 92235+t 01―→ 56141tt +3692 tt ＋301n ，属于裂变，故C 错误；核反应方程U 92235―→tt 90234+He 24，属于衰变，故D 错误．答案：A预测7 解析：根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的质量数为3，电荷数为1，为氚核H 13，A 错误，B 正确；因该反应为人工转变，反应前两种粒子都有动能(总动能设为E k1)，反应后的生成物也有动能E k2，根据质能方程可知，由于质量亏损反应放出的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，则反应释放的能量为E ＝E k1＋ΔE －E k2＝E k1－E k2＋(m 1＋m 2－m 3)c 2，C 、D 错误．答案：B预测8 解析：根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，钍233变成铀233的核反应方程式是tt 90232―→t 91233t +−10t ，tt 91233―→ 92233t +t −10，选项A 正确；中间产生的新核镤233( 91233Pa)从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随γ辐射，选项B 正确；整个过程中释放能量，则生成的新核铀233( 92233U)更加稳定，则新核铀233( 92233U)的结合能大于钍233(Th 90232)，选项C 错误；在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D 错误．答案：AB预测9 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，又因为碳14发生β衰变，所以衰变方程为t 614―→t 714+t －10，故A 正确；根据图像可知，剩余三分之一，时间应该大于5 730年小于11 460年，故B 错误；由元素序数知碳14中子数为8，氮14中子数为7，故C 错误；半衰期与温度、压强无关，故D 错误．素养培优·情境命题情境1 解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X 为质子 H 11，A 正确；由于t 614具有放射性，且C 是构成生物体的主要元素之一，所以t 614可以用作示踪原子，B 正确；β衰变放出的电子t －10来自原子核，C 错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个t 614不一定剩下5个，D 错误．答案：AB情境2 解析：为了保护海洋环境，日本政府在12.5年后还是不能排放经过处理的核废水，因为经过一个半衰期只是有半数发生衰变，还有半数的没有衰变，所以废水还是具有放射性的，所以不能排放，则A 错误；比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的平均核子质量最大，所以B 正确；比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的比结合能最小，因为比结合能越大原子越稳定，所以C 错误；根据核反应过程中，遵循电荷数，质量数守恒定律，所以核反应方程t 92235+t 01―→ 56141tt + Kr 3692＋3X 中的X 是中子n 01，则D 正确．答案：BD情境3 解析：红外线最短波长和最长波长分别为λmin ＝0.76 μm，λmax ＝1 000 μm，根据光子能量E ＝hν＝h c λ，代入数据可得光子最大和最小能量分别为E max ＝1.64 eV ，E min ＝1.24×10－3eV ，A 正确；氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时释放出的光子能量E ＝－1.51－(－3.4)＝1.89 eV>E max ，因此不会被红外测温仪捕捉到，B 错误；大量氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁时，放出的能量为E 43＝－0.85－(－1.51)＝0.66 eV ，E 32＝－1.51－(3.4)＝1.89 eV ，只有从n ＝4向n ＝3轨道跃迁时放出的光子能量在红外区，因此红外测温仪可捕捉到1种频率的红外线，C 错误；大量处于n ＝2激发态的氢原子吸收能量为2.86 eV 的光子后跃迁到n ＝5的能级，再从该能级向回跃迁时，放出的能量有E 54＝－0.54－(－0.85)＝0.31 eV ，E 43＝－0.85－(－1.51)＝0.66 eV ，因此，辐射出的光子可能被红外测温仪捕捉，D 正确．答案：AD情境4 解析：在达到饱和电流之前，光照强度越大，光电流越大，光电流的大小与光照强度有关，故A 错误；根据报警器的工作原理，可见光的光子能量大于红外线的光子能量，所以若光源发出的是可见光，则该装置不会失去报警功能，故B 错误；根据波长与频率的关系式有c ＝λν，代入数据，可得ν＝3.75×1014 Hz ，根据光电效应原理，可知该金属的极限频率小于3.75×1014 Hz ，故C 正确；当光电流等于8×10－9 A 时，每秒产生的光电子的数目为N ＝8×10−91.60×10−19个＝5×1010个，若射向光电管C 的光子中有10%会产生光电子，故每秒射向金属表面的光子数最少为5×101010%个＝5×1011个，故D 正确． 答案：CD。
【高中物理】高中物理知识点：氢原子的能级
【高中物理】高中物理知识点：氢原子的能级氢原子的能级:1、氢原子的能级图2、光子的发射和吸收①原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。
②原子在始末两个能级Em和En（m>n）间跃迁时发射光子的频率为ν，其大小可由下式决定：hυ=Em-En。
③如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。
④原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：。
⑤原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn。
轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。
电子的动能：，r越小，EK越大。
氢原子的能级及相关物理量:在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动看做轨道半径为r的圆周运动，则原子核与电子之间的库仑力提供电子做匀速圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有，则①电子运动速率②电子的动能③电子运动周期④电子在半径为r的轨道上所具有的电势能⑤等效电流由以上各式可见，电子绕核运动的轨道半径越大，电子的运行速率越小，动能越小，电子运动的周期越大．在各轨道上具有的电视能越大。
原子跃迁时光谱线条数的确定方法:1．直接跃迁与间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，两种情况辐射(或吸收)光子的频率可能不同。
2．一群原子和一个原子氧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了。
3．一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱线条数如果氢原子处于高能级，对应量子数为n，则就有可能向量子数为(n一1)，(n一2)，(n一3)…1诸能级跃迁，共可形成(n一1)条谱线，而跃迁至量子数为(n一 1)的氢原子又可向(n一2)，(n一3)…1诸能级跃迁，共可形成(n一2)条谱线。
氢原子能级跃迁
氢原子能级跃迁
氢原子能级跃迁是一个将是物理学概念变得生活化的精彩内容，在探索宇宙的
过程中，氢原子具有十分重要的作用。
首先，让我们聚焦在氢原子能级跃迁上面吧。
氢原子能级跃迁是一种物质特征能级过程，也就是说，在物质形成并结构稳定
之前，物质都处于能级变化当中。
所谓"能级"是指受到核子和电子力的影响，原
子核产生分子潮汐的本质状态。
当一个氢原子处于其超涡状态时，它的能级被称为氢原子能级跃迁。
氢原子能级跃迁的应用很普遍，尤其在宇宙学中，它可以帮助我们更好的理解
宇宙的结构，并从中得到更多有价值的信息。
同时，它还可以在催化反应、人工惯性技术以及人造卫星等领域作出重大贡献，帮助科学家们更好地拓展宇宙空间或者地面空间中的微重力场景。
此外，氢原子能级跃迁在生活中也表现出一些有趣的个性，比如大小月亮现象，夜晚星星晃动，绚丽的流星划过天空等。
一旦把氢原子能级跃迁被运用到娱乐方面，它将为我们家庭成员提供更多的激动的场景，让他们更好的了解宇宙中的无穷魅力。
总之，氢原子能级跃迁是一个十分复杂的概念，同时它也给我们的生活带来了
很多的乐趣。
只要我们能把这个概念仔细的探究，就会发现它是多么的令人惊叹，这将是一段让科学知识融入我们的生活之旅。
氢原子能级跃迁能量变化
氢原子能级跃迁能量变化嘿，大家好！今天咱们聊聊氢原子能级跃迁的那些事儿。
听起来好像很高大上的样子，其实呢，咱们可以把它想象成一次小小的“跳跃派对”。
氢原子就像一个小小的舞者，在它的电子能级之间不停地跳来跳去，听着音乐，欢快得不得了。
这些能级就像是舞池里的不同区域，有的地方人多热闹，有的地方则冷冷清清的。
电子在这些区域之间跳跃时，可是需要能量的，真是一场消耗能量的派对啊。
当氢原子的电子从低能级跃迁到高能级的时候，哇，那可是一场盛大的舞蹈！它像是突然间被DJ调高了音量，整个人瞬间亢奋。
为了实现这一切，它需要吸收一定的能量，这个能量就好比是舞会门票，只有拿到票，才能进入更高级的舞池。
这个能量可以是光子发出的，也可能是其他形式的能量，反正只要是能让它高兴的，都能成为助力。
派对总有结束的时候。
当电子在高能级上跳得太欢时，可能会觉得有点累，或者突然想起家里的小猫。
这个时候，它就会回到低能级，释放出能量，就像是在舞池里和朋友们说再见时，给大家挥挥手。
释放的能量也是以光子的形式出现的，嘿，就像给大家送了一份小礼物，闪闪发光的哦。
这种能量变化可不是随便的，它可是遵循着严格的物理规律，简直就像是个严谨的舞蹈教练。
你可能会好奇，这些跃迁的能量具体是多少呢？别着急，咱们来聊聊“能量量子化”。
在氢原子中，能级是离散的，换句话说，电子不可能在两个能级之间徘徊，就像是只能在台上跳舞，不能在舞池边缘徘徊一样。
每一对能级之间都有特定的能量差，这个差值决定了电子跃迁时需要吸收或者释放的能量。
就好比是每个区域的门票价格都不一样，想去高级区域可得准备好钱啊。
更有趣的是，电子在不同能级之间的跃迁会产生不同颜色的光。
当电子跃迁时释放的光子，根据能量的不同，颜色也会有所变化。
高能跃迁释放的是紫色光，低能跃迁释放的则是红色光。
这就好比是派对上的烟花，五颜六色，热闹非凡，让人目不暇接。
说到这里，可能有朋友会问，这些跃迁有什么用呢？嘿，别小看这些微小的跃迁，它们可是整个宇宙的基石。
原子能级跃迁
原子能级跃迁问题的探讨常杰摘要本文章主要通过文献分析的方法，对原子能级跃迁问题知识进行了分析与讨论,分别从物理概念、物理定律和物理计算等方面对原子能级跃迁问题进行了讨论分析，从而更好的促进相关教学。
关键词大学物理中学物理原子能级能级跃迁原子能级跃迁氢原子能级一、引言1、问题的提出原子能级跃迁是物理学的重要内容。
无论是在中学物理学习中还是在大学物理学习中原子能级跃迁都有着重要的地位。
原子能级跃迁是物理知识的重要组成部分，无论是必修还选修教材中都是教学中的重点。
而且对学生知识考核中原子能级跃迁也是必考内容，在物理考试中有着重要的地位。
同样原子能级跃迁还是大学物理的必修内容，是大学生必备的物理知识之一，也是大学生进一步深造重要阶梯。
总结出大学物理中原子能级跃迁对中学物理原子能级跃迁的提高，不仅有利于大学生对大学物理原子能级跃迁知识有一个整体把握，而且更有利于教师对中学物理原子能级跃迁教学有更好的把握，更好的指导物理教学，对中学物理原子能级跃迁部分教学的提高有深刻的指导意义。
2、研究现状及分析关于原子能级跃迁问题已有过相关研究，但是，主要注重如何完成知识的衔接，让学生能够完成知识上的过渡，进入下一阶段的学习过程，没有系统总结分析其中物理内容上的拓展与提高，因此有必要对其进行分析，完成对原子能级知识上的全面的总结。
二、光子使原子能级跃迁的条件玻尔的原子模型是以三条基本假设为墓础,其中频率假设认为,原子从一个定态 (设能量数值为E n1)跃迁到另一定态 (设能量数值为E n2)时,它辐射或吸收一定频率的光子,辐射或吸收光子的能量数值不是任意的,而是由这两个定态的能级之差决定.即光子的频率v满足hv=E n1-E n2值得指出:光子是一份一份的,光子的能量hv也是一份一份的.每一份光子能量都是不“分割”的,原子所吸收的光子频率只有满足hv=E n1-E n2时,才能使原子吸收光子从基态或较低能级的激发态跃迁到较高能级的激发态,这就是说,要用光子使原子受激发而发生跃迁,就必须使光子具有的能量hv等于发生跃迁的两个能级的能量差值;光子的能最大于或小于这个能量差值均不能使原子跃迁.三、电子是原子能级跃迁的条件夫克兰一赫兹实验结果指出:当电子速度增大到一定数值时,与原子的碰撞是非弹性的.电子把一部分能量传递给原子,使原子发生能级跃迁.当然,原子从电子所具有的能量中获取能量不是任意的,所能获取的能量值就等于发生跃迁的原子两个能级的能盆之差值.从力学角度分析,粒子间(如电子与原子、原子与原子等)的碰撞是要满足力学上的能量守恒和动量守恒原理的.因此二粒子间的碰撞一般不能把它们的全部动能转变为内部能量的,碰后仍会保留一部分动能以满足动盘守恒关系.但当电子与静止的原子碰撞时,由于电子质量很小,有可能差不多使电子的全部动能转变为原子的内能.所以从动能的利用来考虑,用电子碰撞来激发原子比用原子或分子来碰撞更有利.需要指出:电子与光子不同,光子的能量是一份一份的,而电子的能量不是一份一份的.只要人射电子的能量大于或等于原子两个能级的能量之差值（即E=E n1-E n2)均可使原子发生能级跃迁。
氢原子能级跃迁公式
氢原子能级跃迁公式氢原子能级跃迁公式是描述氢原子内电子能级跃迁的一组方程。
氢原子是由一个质子和一个电子组成的简单原子系统，是量子力学的基础模型之一、其能级跃迁公式描述了氢原子中电子在不同能级之间跃迁的能量差和频率之间的关系。
在氢原子中，电子所处的能级可以用一个主量子数n来描述，其中n取正整数值（1、2、3，……）。
每个能级上有多个不同的子能级，用一个次量子数l来描述，其中l取从0到n-1的整数。
除此之外，每个子能级还可以进一步细分为不同的磁量子数m，其取值范围为从-l到l的整数。
1.能量差：能级跃迁的能量差可以通过氢原子的吸收或发射光的波长来测量。
能量差与两个能级之间的主量子数n的差值有关。
根据氢原子的能级结构理论，能量差可以由下式给出：ΔE = E_final - E_initial = -13.6 eV * (1/n_final^2 -1/n_initial^2)其中，ΔE 是能级跃迁的能量差，E_final 和 E_initial 是电子在跃迁前后的能量，n_final 和 n_initial 分别是跃迁前后的主量子数。
2.频率：能级跃迁的频率可以通过氢原子的吸收或发射光的频率来测量。
频率与能量差有着直接的关系，可以利用光的频率与能量的关系来推导出频率。
根据普朗克能量-频率关系和光速公式，得出频率公式为：ν=ΔE/h其中，ν是能级跃迁的频率，ΔE是能级跃迁的能量差，h是普朗克常数（约等于6.63×10^(-34)J·s）。
通过这两个公式，我们可以根据电子能级的主量子数和次量子数来计算氢原子能级跃迁的能量差和频率。
这些计算结果对研究光谱学、能级结构和原子物理等领域的研究具有重要意义。
举例来说，如果一个电子从第n=2能级的子能级l=1（即2p能级）跃迁到第n=1能级（即基态），根据能级跃迁公式可以计算出能量差ΔE=10.2eV。
然后，根据频率公式可以计算出对应的频率ν=ΔE/h。
氢原子由高能级向低能级跃迁能量变化
氢原子由高能级向低能级跃迁能量变化下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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. 2200B. 2000C. 1200D. 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0.36eVC. 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，。
氢原子能级跃迁知识点
氢原子能级跃迁知识点氢原子能级跃迁是指氢原子中电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。
这种跃迁是由于电子吸收或发射光子引起的。
氢原子能级跃迁是量子力学的基础知识，研究氢原子的能级跃迁可以帮助我们理解和解释氢原子的光谱和能级结构。
氢原子是最简单的原子，它只包含一个质子和一个电子。
氢原子的电子绕着质子旋转，根据量子力学的理论，电子只能处于特定的能级上，而不能处于能级之间的状态。
氢原子的能级由能量量子数n来表示，能级与n的关系为En=-13.6/n^2电子跃迁的过程可以分为两种类型：吸收光子导致的激发跃迁和自发辐射导致的退激跃迁。
吸收光子导致的激发跃迁是指当光子的能量等于原子能级之间的能量差时，电子可以从低能级跃迁到高能级。
这种跃迁过程会吸收光子的能量，使原子处于激发态。
激发态的原子可能会经过一段时间后自发退激，返回到低能级，而发射一个光子。
激发和退激的能级差导致的光谱被称为发射光谱。
自发辐射导致的退激跃迁是指原子在激发态下逐渐大概率地退激到基态的过程。
激发态的原子在短暂的时间内停留在激发态，然后以一定的几率退激到基态。
这种退激跃迁是随机的，没有外界光子的作用。
退激的能级差导致的光谱被称为吸收光谱。
氢原子的能级跃迁可以通过光谱进行观测和研究。
当光通过氢原子时，会与原子间相互作用，吸收或发射特定频率的光子。
这些特定的频率对应于原子能级之间的能量差。
通过测量被吸收或发射的光子频率和强度，可以确定氢原子的能级结构。
氢原子能级跃迁的研究对于理解和解释氢原子光谱具有重要意义。
氢原子的光谱包含了一系列的谱线，这些谱线对应于氢原子能级之间的跃迁。
氢原子的光谱被广泛应用于物理、化学和天体物理学中。
例如，氢原子光谱的分析可以用于测定星系的距离和化学成分，也可以用于研究物质的电子结构和分子光谱。
总之，氢原子能级跃迁是氢原子中电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。
这种跃迁可以通过吸收或发射光子引起，涉及了激发和退激的过程。
氢原子能级跃迁的研究对于理解和解释氢原子的光谱和能级结构具有重要意义。
氢原子能级跃迁公式
氢原子能级跃迁公式
氢原子的能级公式：en=1/n2e1（n=1，2，3，…），其中e1为基态能量。
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。
在氢光谱中，
n=2，3，4，5，…...向n=1光子闪烁构成赖曼线系；
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光子闪烁构成帕邢线系；
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条谱线落到红外线区域内。
能量最低的能级叫做基态，其他能级叫做激发态。
电子“远离”原子核，不再受原子核的吸引力时的状态叫做电离态，电离态的能级为0（电子由基态跃迁到电离态时，吸收的能量最大）。
能级光子首先由波尔（niels bohr）明确提出，但是波尔将宏观规律使用其中，所以除了氢原子的能级光子之外，在对其他繁杂的原子的光子规律的探究中，波尔碰到了非常大的困难。
组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光。
专题49 氢原子的能级跃迁问题-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)
知识回顾玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子E n ＝E 1n 2，n 为量子数．跃迁假设：hν＝E 末－E 初．轨道量子化假设：氢原子r n ＝n 2r 1，n 为量子数． 规律方法解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差． (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．(3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N ＝C 2n ＝nn －12. (4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV ＝1.6×10－19J.处理氢原子能级跃迁问题，应注意的问题(1)氢原子能量：氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，即E n ＝E k n ＋E p n . 电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力， 有k e 2r 2n ＝m v 2n r n.电子的动能E k n ＝12mv 2n ＝ke 22r n.系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对电子做负功，系统电势能增大．(2)氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算：首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子，然后由玻尔理论E m －E n ＝hν或E m －E n ＝h cλ，求频率ν或波长λ.(3)辐射的光谱条数：一个氢原子核外只有一个电子，在一次跃迁时只能辐射或吸收一个光子，因而只能辐射或吸收某一特定频率的光谱．一个氢原子处于量子数为n 的激发态时，可辐射的光谱条数为N ＝n －1；而一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，由于向各个低能级跃迁的可能性均存在，因此可辐射的光谱条数为N ＝n n －12.(4)吸收能量的选择性用光子激发引起原子跃迁跟用电子碰撞引起原子跃迁不同，若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级的能量差，能量不等于两能级的能量差的光子不能被原子吸收而使其发生跃迁；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某两个能级的能量差，大于该能量差的剩余部分保留为电子的动能．若要使氢原子电离，只要光子能量大于或等于电离能即可，大于电离能的部分，成为逸出电子的初动能．例题分析【例1】(多选)(2017年湖北名校模拟)根据玻尔理论，以下说法正确的是()A．只要电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差E．处于激发态的原子，只要吸收任意频率的光子就能从低能级跃迁到高能级【答案】BCD【例2】如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是()A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应【答案】 D专题练习1.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A．可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C．a光的频率大于b光的频率D．氢原子在n＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离【答案】C【解析】由能级跃迁公式ΔE＝E m－E n得：ΔE1＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eVΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV故A错；据ΔE＝＝hν知，C对；ΔE3＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，所以氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，B错；氢原子在n＝2的能级时能量为－3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离，D错．2.如图为氢原子的能级图．有如下3种说法：①大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子；②一个处于n＝3能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出3种频率的光子；③氢原子只要吸收能量大于0.66 eV的光子，就能从n＝3能级跃迁到更高能级，上述说法正确的是()A．①B．②C．①②D．②③【答案】A3.当用具有1.87 eV能量的光子照射n＝3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 eVC．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【答案】B【解析】当用具有1.87 eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时，由于光子能量大于1.51 eV，所以氢原子被电离，电离后的电子动能E k＝－1.51 eV＋1.87 eV＝0.36 eV，所以B正确，A、C、D错误．学科*网4.汞原子的能级如图，现一束单色光照射到大量处于基态的汞原子，汞原子只发出三种不同频率的单色光．关于入射光的能量下列说法正确的是()A．等于4.9 eVB．等于7.7 eVC．等于8.8 eVD．大于或等于10.4 eV【答案】B5.汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8 eV的单色光照射到大量处于基态(能级数n＝1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光．下列说法中正确的是()A．最长波长光子的能量为1.1 eVB．最长波长光子的能量为2.8 eVC．最大频率光子的能量为2.8 eVD．最大频率光子的能量为4.9 eV【答案】A【解析】由题意知，吸收光子后汞原子处于n＝4的能级，向低能级跃迁时，最大频率的光子能量为(－1.6＋10.4) eV＝8.8 eV，最长波长(即最小频率)的光子能量为(－1.6＋2.7) eV＝1.1 eV，故A正确．6.已知氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知()A．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子C．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n＝2能级D．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级，需要吸收能量【答案】A7.如图所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级．处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光中，波长最长的是()A．n＝4跃迁到n＝1时辐射的光子B．n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子C．n＝2跃迁到n＝1时辐射的光子D．n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子【答案】B【解析】由辐射光子的能量为ΔE＝E m－E n＝－＝hν＝h，可知量子数n越大，能级越密，所以B正确8.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4【答案】B9.用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则()A．ν0<ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν3＋ν2＋ν1D．＝＋【答案】B【解析】大量氢原子跃迁时，只有三种频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．10.氢原子从能级M跃迁到能级N，吸收频率为ν1的光子，从能级M跃迁到能级P释放频率为ν2的光子．则当它从能级N跃迁到能级P时将()A．放出频率为|ν1－ν2|的光子B．吸收频率为|ν2－ν1|的光子C．放出频率为ν1＋ν2的光子D．吸收频率为ν1＋ν2的光子【答案】C11.（多选）氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，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E a、E b、E c和λa、λb、λc，则()A．λb＝λa＋λc B．＝＋C．λb＝λaλc D．E b＝E a＋E c【答案】BD【解析】E a＝E3－E2，E b＝E3－E1，E c＝E2－E1，所以E b＝E a＋E c，D正确；由ν＝得λa＝，λb＝，λc＝，取倒数后得到＝＋，B正确12.氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时，发出的光子能量为1.89 eVC．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光D．处于n＝1能级的氢原子可以吸收能量为10 eV的电子的能量【答案】BC【解析】当原子向高能级跃迁时，只能吸收特定频率的光子，A项错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时，发出的光子能量为E3－E2＝－1.51 eV－(－3.40 eV)＝1.89 eV，B项正确；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子频率的数量可以由公式C来计算，C＝3，C项正确；处于n＝1能级的氢原子不能吸收能量为10 eV的电子的能量，D项错．13.(多选)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11 eV的电子碰撞【答案】ACD14.(多选)氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A．54.4 eV(光子)B．50.4 eV(光子)C．48.4 eV(电子)D．42.8 eV(光子)【答案】AC【解析】由玻尔理论知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，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；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．氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为：ΔE1＝E∞－E1＝0－(－54.4 eV)＝54.4 eVΔE2＝E4－E1＝－3.4 eV－(54.4 eV)＝51.0 eVΔE3＝E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4 eV)＝48.4 eVΔE4＝E2－E1＝－13.6 eV－(54.4 eV)＝40.8 eV可见，42.8 eV和50.4 eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁。
氢原子能级的几个问题
氢原子能级的几个问题青海师范大学物理系唐新科玻尔理论指出：原子只能处于一系列不连续的能量状态中。
在这些状态中原于是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
对于氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。
下面我们就氢原子能级和跃迁做一些讨论。
一，氢原子能级公式得到的几点结论氢原了的能级公式为En =1/n2E1(n=1,2,3...)式中n称为量子数， E1代表氢原子的基态能量，即量于数n=1时对应的能量，其值为-13.6cV. En代表电子在第n条轨道上运动时的能量，由氢原子的能级公式可以得出；1·在氢原子问题中，电子和核在库仑力的作用卜绕公共质心运动，因此，严格地讲，电子的运动并不等于电子和核的整体运动。
但由于核的质量远大于电子的质量，通常就近似认为核是不动的。
此时，电子的运动状态就反映了原子的运动状态。
所以，在忽略核运动时，电子的能量就等原子的能量，或者说，氢原子能级是指氢原子中电子的能级。
这两种说法的意义相同，都是指氢原子系统的能量。
2·氢原子的能量是电子沿轨道运动的功能加电子与原子核系统的势能。
若选无穷远处的位置为电势能零点，则电势能为负值就将导致电子的总能量也为负值。
总能量为负值仅表示电子在该状态中的能量都是小于它脱离原子而静止于无穷远处时的能量。
例如：电子在第一条可能轨道时，动能为13．6eV，电势能为-27.2eV，总能量 E1=13.6eV氢原子的能量是负值，意味着氢原子系统是比较稳定的。
3．由氢原子能级公式知道，氢原子的能量不能为任意值，而只能取由量子数n决定的一系列分立的值。
也就是说，氢原子的能量是量子化的，这种量子化的能量值就是能级；显然若氢原子轨道一定时，氢原子能量也是一定的。
轨道半径越大，即n值越大，则氢原子能量越高，我们称为高能级。
反之，氢原子能量越低，我们称为低能级。
显然，n值变化时氢原子的能量也发生相应变化。
另外，从氢原子能级公式我们可以得到相邻两能级的间距。
第2讲光电效应氢原子光谱
第2讲 光电效应 氢原子光谱知识一 光电效应现象1．光电效应的实验规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大． (3)光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比． (4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34J ·s.3．光电效应方程(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2.(3)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．知识二 α粒子散射实验与核式结构模型1．卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)图13－2－12．α粒子散射实验的现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图图13－2－23．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．知识三氢原子光谱和玻尔理论1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(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亮线，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律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＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．2．玻尔理论(1)轨道：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是不连续的．(2)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，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．(3)跃迁：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＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N＝C2n＝n n－12，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n－1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化.考点一对光电效应规律的理解一、光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．二、极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．三、对光电效应瞬时性的理解光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．四、图13－2－3光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k＝hν－W0.如图13－2－3所示．五、用光电管研究光电效应1．常见电路(如图13－2－4所示)图13－2－42．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 3．常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝h ν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能12mv2m——————[1个示范例]——————(2013·浙江高考)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图13－2－5甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s.图13－2－5(1)图甲中电极A 为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U C 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.【解析】 (1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极． (2)由题图可知，铷的截止频率νc为 5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝h νc ＝6.63×10－34×5.15×1014 J ≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz 时，由E k ＝h ν－h νc 得，光电子的最大初动能为E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J ≈1.23×10－19J.【答案】 (1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－19——————[1个预测例]——————A 、B 两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B .求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功．【解析】 光子能量ε＝h ν，动量p ＝h λ，且ν＝cλ得p ＝εc，则p A ∶p B ＝2∶1A 照射时，光电子的最大初动能E A ＝εA －W 0.同理，EB ＝εB －W 0 解得W 0＝E A －2E B .【答案】 2∶1 W 0＝E A －2E B考点二 氢原子能级和能级跃迁一、氢原子的能级图 能级图如图13－2－6所示．图13－2－6二、能级图中相关量意义的说明1．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝nn －12. 2．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．——————[1个示范例]——————(2012·四川高考)如图13－2－7所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图13－2－7A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大C ．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量【解析】 因为E 4－E 3＝0.66 eV ＜E 3－E 2＝1.89 eV ，根据c ＝λν和h ν＝E n －E m 得从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A 正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B 错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现的概率越大，选项C 错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到了低能级向外放出能量，选项D 错误．【答案】 A——————[1个预测例]——————氢原子部分能级的示意图如图13－2－8所示．不同色光的光子能量如下表所示．图13－2－8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【解析】原子发光时放出的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，分别属于红光和蓝－靛光的范围，故答案为A.【答案】 A1．(多选)(2011·广东高考)光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D正确．由－eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关，C正确．【答案】CD2．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动【解析】α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C对，A、B错；玻尔发现了电子轨道量子化，D错．【答案】 C图13－2－93．(多选)如图13－2－9所示给出了氢原子的6种可能的跃迁，则它们发出的光() A．a的波长最长B．d的波长最长C．f的光子比d的光子能量大D．a的频率最小【解析】由玻尔理论知，原子跃迁时，h cλ＝ΔE，从能级图知ΔE a最小，a的波长最长，频率最小，则B错误，A、D正确；hνd＝ΔE d＝(132－122)E1＝－536E1，hνf＝ΔE f＝(122－112)E1＝－34E1，因此，f的光子的能量比d的光子的能量大，C正确．【答案】ACD4．(2012·北京高考)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少【解析】氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，选项A、C、D错误．【答案】 B5．(2011·福建高考)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图13－2－10所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是()图13－2－10A．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关【解析】由光电效应方程E km＝hν－W、W＝hν0，与y＝kx＋b相对应可知只有D 项正确．【答案】 D6．(2011·四川高考)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1【解析】由题意可知：E m－E n＝hν1，E k－E n＝hν2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2>ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为E k－E m＝hν2－hν1，故只有D项正确．【答案】 D7．(2013·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是________．(填选图下方的字母)【解析】理解α粒子散射实验现象，关键是弄清α粒子遇到金原子核时受到强大的斥力作用，才能发生大角度散射，选项C正确．【答案】 C8．(2013·江苏高考)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图13－2－11所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图13－2－11【解析】根据玻尔理论r n＝n2r1可知电子处在n＝3的轨道上比处在n＝5的轨道上离氦核的距离近．大量He＋处在n＝4的激发态时，发射的谱线有6条．【答案】近 69．(2011·新课标全国高考)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.【解析】 设金属的截止频率为ν0，则该金属的逸出功W 0＝h ν0＝h cλ0；对光电子，由动能定理得eU 0＝h cλ－W 0，解得U 0＝hc λ0－λe λλ0.【答案】hc λ0 hc λ0－λe λλ010．(2012·山东高考)氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则ν1ν2＝________.【解析】 根据氢原子的能级公式，h ν1＝E 4－E 2＝E 142－E 122＝－316E 1h ν2＝E 2－E 1＝E 122－E 112＝－34E 1所以ν1ν2＝31634＝14.【答案】 14。
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4.跟踪训练
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【跟踪训练】 如图示为氢原子的四个 能级，其中E1为基态，若氢原子A处 于激发态E2，氢原子B处于激发态E3， 则下列说法正确的是( )． A．原子A可能辐射出3种频率的光子 B．原子B可能辐射出3种频率的光子 C．原子A能够吸收原子B发出的光子 并跃迁到能级E4 D．原子B能够吸收原子A发出的光子 并跃迁到能级E4 A B
(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光 子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．
关于能级跃迁的说明
(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．
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对原子跃迁条件的理解
(1)原子从低能级向高能级跃迁,吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能 量满足 hν＝E 末－E 初时， 才能被某一个原子吸收， 使原子从低能级 E 初向高 能级 E 末跃迁,而当光子能量 hν 大于或小于 E 末－E 初时都不能被原子吸收.
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二、氢原子光谱及能级 1．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开， 波长 (频率)和强度分布 获得光的_______ 的记录，即光谱． (2)光谱分类 亮线 称为线状谱. 有些光谱是多条_____, 光带 称为 有些光谱是连在一块的_____, 连续谱. (3)氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式
解析
由玻尔的能级跃迁 c 公式 Em－En＝hν＝h 得： λ c E3 － E2 ＝ h ， E2 － E1 ＝ λ 1 c h ，又 λ1＝656 nm，结合 λ2 能级图上的能级值解得 λ2＝ 122 nm<656 nm，故 A、B 均错，D 对；根据 C2 3＝3 可 知，一群处于 n＝3 能级氢 原子向低级跃迁，辐射的光 子频率最多 3 种，故 C 对。 解析显隐 答案 CD
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【典例2】 [2013· 江苏单科，12C(2)]根据
玻尔原子结构理论,氦离子(He＋)的能级图
如图所示.电子处在n＝3轨道上比处在n＝ 近 选填“近” 5轨道上离氦核的距离_____( 或“远”).当大量He＋处在n＝4的激发态 6 条. 时,由于跃迁所发射的谱线有_____
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入射光子和入射电子的区别： 若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须 等于原子的某两个能级差；
若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大
于或等于原子的某两个能级差．
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2. 典例剖析
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解析 量子数小的轨道半径小，因此n＝3的轨道比n＝5的轨道 离核近；能级跃迁发射的谱线条数为C2n＝C24＝6条． 答案 近 6 解析显隐
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【典例3】 (2012· 江苏，12C)如图所示是某原子的能级图，a、b、 c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选 项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )． b光的能量最 小,波长最长
选修3-5 动量守恒 波粒二相性 原子结构与原子核
1.考点精讲
2.典例剖析
考点强化： 氢原子能级及能级跃迁
3.规律方法 4.跟踪训练 5.真题演练
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1.考点精讲
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一、原子的核式结构 汤姆孙 发现了电子． 1．电子的发现：英国物理学家_________ 2．α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家________ 卢瑟福 和他的助 手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔 后基本上仍沿______ 原来 方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转， 偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来． 3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的 正电荷 和几乎全部_______ 质量 都集中在核里，带负电的电子在核外空间 ________ 绕核旋转．
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【典例1】已知金属钾的逸出功为2.22 eV，氢原子的能级如图 所示，一群处在n＝3能级的氢原子 向低能级跃迁时，能够从金属钾的 表面打出光电子的光波共有( )． A．一种 B．两种 C．三种 D．四种
审题视角 解析 要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的 1.当氢原子从高能级向低能级跃迁释放的能量大于金属钾的 逸出功，一群处在 n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁时，只有 3 逸出功2.22eV时，即能够从金属钾表面打出光电子. 能级向 1 能级、 2 能级向 1 能级跃迁时发出的光子能量大于钾的 2. 因E3 -E =12.11eV> 2.22eV ，能打出光电子； 1 逸出功，因此选 B. 2.22eV，能打出光电子； 因E2-E1=10.2eV> 答案 因EB 3-E2= 1.89eV < 2.22eV，不能打出光电子； 解析显隐
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状元微博
原子物理知识结构
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氢原子能级及能级跃迁
1．能级图中相关量意义的说明 相关量 能级图中的横线 横线左端的数字 “1,2,3„” 横线右端的数字“ －13.6,－3.4„” 意义 表示氢原子可能的能量状 态——定态 表示量子数 表示氢原子的能量 表示相邻的能量差,量子数 越大相邻的能量差越小,距 离越小 表示原子由较高能级向较 低能级跃迁,原子跃迁的条 件为hγ＝Em－En
a光的能量最 大,波长最短 审题导析 1.两个能级间的能量差值越 大，辐射光的频率就越大， 其波长就越短 . 2.E3-E1>E2-E1>E3-E2
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转 解析
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3.规律方法
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规律方法 解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意 (1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En 求得。若求波长可由公式c＝λν求得。 (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。 (3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。 ①用数学中的组合知识求解： N＝C2n＝：N＝n(n－1)/2 ②利用能级图求解：在氢原 子能级图中将氢原子跃迁的 各种可能情况一一画出，然 后相加。
解析 原子A从激发态E2 跃迁到E1，只辐射一种 频率的光子，A错．原子 B从激发态E3跃迁到基态 E1可能辐射三种频率的 光子，B对．由原子能级 跃迁理论可知，原子A可 能吸收原子B由E3跃迁到 E2时放出的光子并跃迁 到E3，但不能跃迁到E4， C错．A原子发出的光子 能量ΔE＝E2－E1大于E4 －E3，故原子B不可能跃 迁到能级E4，D错． 解析显隐 答案 B
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3．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图所示 (2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式： En＝E1/n2 (n＝1,2,3，…)， 基态能量 ，其数 其中E1为___________ 值为E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式： rn＝n2r1 (n＝1,2,3，…)，其 基态半径 ，又称 中r1为_____________ 玻尔半径，其数值为 r1＝ 0.53×10－10 m.
1 1 1 ＝R22－n2 ，(n＝3,4,5，…)， λ
R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．
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2．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列________ 不连续 的能量状态中，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． (2)跃迁：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 Em－En h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J· hν＝________.( s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运 动相对应．原子的定态是_________ 不连续 的， 不连续 的． 因此电子的可能轨道也是________
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相邻横线间 的距离
带箭头的竖线
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2.定态间的跃迁——满足能级差． n小→n大吸收能量 hν＝En大－En小． n大→n小放出能量 hν＝En大－En小．
吸收一 定频率 的光子
释放 一定 频率 光子
3．电离 电离态与电离能 (1)电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能． n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (2)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带 动能．
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5.真题演练
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