下载文档原格式
（3） 玻尔理论和能级跃迁. 2012-4-3命题人：邓老师 学号________. 姓名________.1. 普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.人们在解释下列哪组实验现象时,都利用了“量子化”的观点（ ）A.光电效应现象氢原子光谱实验B.光电效应现象α粒子散射实验C.光的折射现象氢原子光谱实验D.光的折射现象α粒子散射实验2. 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,在这些光子中,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3. 原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要（ ） A.发出波长为λ1-λ2的光子B.发出波长为1212λλλλ-的光子C.吸收波长为λ1-λ2的光子D.吸收波长为1212λλλλ-的光子4. 图中画出了氢原子的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5. 以下说法正确的是（ ）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.光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性C.原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子越稳定 6. 如图所示,1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级.用以下能量的光子照射基态的氢原子时,能使氢原子跃迁到激发态的是（ ）A.1.51eVB.3.4eVC.10.2eVD.10.3eV7. 一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁,发出的光以相同的入射角θ照射到一块平行玻璃砖A 上,经玻璃砖A 后又照射到一块金属板B 上,如图所示,则下列说法正确的是（ ）A.入射光经玻璃砖A 后会分成相互平行的三束光线,从n=3直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖A 后的出射光线与入射光线间的距离最大B.在同一双缝干涉装置上,从n=3直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄C.经玻璃砖A 后有些光子的能量将减小,有些光在玻璃砖的下表面会发生全反射D.若从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好能使金属板B 发生光电效应,则从n=2能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板B 发生光电效应8. 氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是（ ） A.电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能量增大C.氢原子的电势能增大D.氢原子核外电子的速率增大9. 氦原子的一个核外电子被电离,会形成类似氢原子结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E 1=－54.4eV ,氦离子能级的示意图如图所示.可以推知,在具有下列能量的光子中,不能．．被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ） A.40.8eV B.43.2eV C.51.0eV D.54.4eV1 2 3 4 ∞n -13.-3.4 -1.5-0.80 E/eV －13.60 －1.51 －0.85 －3.40 0 1 2 3 4 ∞n E/eV10. 下列关于氢原子关谱的说法中,正确的是（ ）A.氢原子光谱是连续的B.氢原子光谱是线状的C.利用连续光谱可进行光谱分析D.氢原子内部的能量是不连续的11. 用光照射处在基态的氢原子,有可能使氢原子电离.下列说法中正确的是（ ） A.只要照射光的光强足够大,就一定可以使氢原子电离 B.只要照射光的频率足够高,就一定可以使氢原子电离 C.只要照射光的波长足够长,就一定可以使氢原子电离 D.只要光照的时间足够长,就一定可以使氢原子电离12. 如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收1个光子后氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠,下列说法正确的是（ ） A ．吸收的光子能量为12.75eV B.可能发出6种不同频率的光子C.可能发出的光子中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最小D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为10.26eV13. 一群氢原子处于同一较高的激发态,它们在向较低激发态或基态跃迁的过程中（ ） A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线 B.只能吸收一定频率的光子,形成光谱中的一条暗线C.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条明线D.只能发出一定频率的光子,形成光谱中的一条明线14. 如图所示为氢原子的能级示意图,用能量为12.3eV 的粒子束去撞击一群处于n=1的氢原子,在跃迁的过程中向外发出光子,下列说法正确的是（ ）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.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C.用这些光照射逸出功为2.49eV 的金属钠,发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD.用这些光照射逸出功为2.49eV 的金属钠,发出的光电子的初动能最大值为9.60eV15. 图示为氢原子的能级图,用光子能量为13.06eV 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种B.10种C.4种D.无数种16. 氢原子的能级如图所示,现让一束单色光照射大量处于基态的氢原子,氢原子只发出三种不同频率的色光.照射光光子的能量是（ ） A.13.6eV B.3.4eV C.12.09eV D.10.2eV17. 能揭示原子具有核式结构的实验是（ ） A.光电效应实验 B.伦琴射线的发现C.α粒子散射实验D.氢原子光谱的发现18. 已知氢原子的能级公式为:12nE E n =,其中113.6eV E =-.现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光,则该照射单色光的光子能量为（ ） A.13.6eV B.12.75eV C.12.09eV D.10.2eV19. 设氢原子从基态向n=2能级跃迁时,吸收的光子波长为λ1,从n ＝2能级向n ＝3能级跃迁,吸收的光子波长为λ2；氢原子从n ＝3能级向低能级跃迁时,所辐射光子的波长可能为（ ）A.λ1B.λ2C.λ1＋λ2 D λ1λ2λ1＋λ220. 设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为E.频率为v 的光子.氢原子 A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子（ ）n =4 n =3 n =2 n =1 -0.85eV -13.60eVn =5-0.54eV n =4 n =3 n =2 n =1-1.51eV -0.85eV -13.60eV -3.40eVn =5-0.54eV 12 34 ∞n -- 3.4- - 0 E /eVB.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC.由n=3的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于v21. 如图所示为氢原子在n=1,2,3,4各个能级的能量,一群处于n=4能级的氢原子,当它们回到n=1能级的过程中,以下说法中确定的是（ ）A.可能发出3种不同频率的光B.可能发出6种不同频率的光C.可能发出的光子的最大能量为12.75eVD.可能发出的光子的最小能量为0.85eV22. 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子.例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子,已知铬原子的能级公式可简化表示为2/n A E n -=,式中n=l,2,3,…表示不同能级,A 是正的已知常数,上述俄歇电子的动能是（ ） A.16/3A B.16/7A C.16/11A D.16/13A23. 如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收1个光子后氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠,下列说法正确的是（ ） A.吸收的光子能量为12.75eV B.可能发出6种不同频率的光子C.可能发出的光子中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最小D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为10.26eV24. 下图为氢原子的能级示意图，图中①.②.③分别表示氢原子由所处激发态向低能级的跃迁，跃迁时所发射的光子的频率和波长分别为ν1.ν2.ν3和λ1.λ2.λ3。
4.4 第2课时玻尔理论对氢光谱的解释氢原子能级跃迁【学习目标】1.能用玻尔理论解释氢原子光谱．了解玻尔理论的不足之处和原因.2.进一步加深对玻尔理论的理解，会计算原子跃迁过程中吸收或放出光子的能量.3.知道使氢原子电离的方式并能进行有关计算．【知识梳理】知识点一、玻尔理论对氢光谱的解释1．氢原子的能级图：2．解释巴耳末公式：(1)按照玻尔理论，原子从高能级(如从E3)跃迁到低能级(如到E2)时辐射的光子的能量为________．(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的________的量子数n 和2.并且理论上的计算和实验测量的________符合得很好．3．解释气体导电发光：通常情况下，原子处于________，基态是最稳定的，原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到________，处于激发态的原子是________的，会自发地向能量较低的能级________，放出________，最终回到基态．4．解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后________，由于原子的能级是________的，所以放出的光子的能量也是________的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．5．解释不同原子具有不同的特征谱线：不同的原子具有不同的结构，________各不相同，因此辐射(或吸收)的________也不相同．拓展：玻尔原子模型的意义与不足．(1)玻尔原子模型的意义①正确地指出原子能级的存在(原子能量量子化)；②正确地指出定态和角动量量子化的概念；③正确地解释了氢原子及类氢离子光谱．(2)玻尔原子模型的不足①无法解释比氢原子更复杂的原子的光谱现象；②把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的；③是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把微观粒子看成是遵守经典为学的质点，同时，又赋予它们量子化的特征．知识点二、玻尔理论的局限性1．玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将________引入原子领域，提出了__________和________的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．2．玻尔理论的局限性：保留了________的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的________．3．电子云：原子中电子的坐标没有____的值，我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的____是多少，如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来就像云雾一样，故称________．【课堂探究】要点一 玻尔理论与氢原子的跃迁规律1．跃迁：(1)能量差决定因素：原子从一种定态(设能量为E m )跃迁到另一种定态(设能量为E n )时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，高能级E m ＝发射光子hν＝E m －E n 吸收光子hν＝E m －E n低能级E n . (2)跃迁特点：电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．2．两类跃迁规律(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE .②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可．E 外≥ΔE .能级跃迁时应注意的问题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，两种情况下辐射(或吸收)光子的频率不同．题型1 氢原子的跃迁规律例1 已知类氢结构氦离子(He ＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论知( )A ．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B ．大量处于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 ＋)从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出光子的波长大D ．若氦离子(He ＋)从n ＝2能级跃迁到基态，释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应②一个原子和一群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，但是如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了，即：一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱条数为N ＝n (n －1)2＝C 2n ，而一个氢原子处于量子数为n 的激发态上时，最多可辐射出(n －1)条光谱线．③跃迁与电离．跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化过程，而电离则是指原子核外的电子获得一定能量挣脱原子核的束缚成为自由电子的过程；而只要大于电离能的任何光子的能量都能被吸收．题型2 跃迁过程中的原子的能量问题例2 根据波尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( )A ．原子的能量增加，电子的动能减少B ．原子的能量增加，电子的动能增加C ．原子的能量减少，电子的动能减少D ．原子的能量减少，电子的动能增加点睛：①吸收光子，原子由基态跃迁到激发态，能量增加，但电子的动能减少，电势能增加． ②放出光子，原子由激发态跃迁到低能级，能量减少，电子的动能增加，电势能减少．【课堂达标】1．氢原子能级示意图如图所示．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n＝4能级跃迁到n＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n＝4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中共有几种光子能使该金属发生光电效应()A．2 B．3 C．4 D．82.(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)3.一个氢原子从量子数n＝2的能级跃迁到量子数n＝3的能级，该氢原子()A．吸收光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．放出光子，能量增加D．吸收光子，能量减少4．大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________．(已知普朗克常量为h，光速为c)【参考答案】【知识梳理】一、2.(1)hν＝E 3－E 2 (2)定态轨道 里德伯常量3．基态 激发态 不稳定 跃迁 光子4．两个能级差 分立 分立5．能级 光子频率二、1.量子观念 定态 跃迁2．经典粒子 轨道运动3．确定 概率 电子云【课堂探究】要点一例1 【解析】 A 错：由hν＝E 2－E 1，得，吸收光子能量为40.8 eV.B 错：大量处于n ＝3能级的氦离子跃迁发出N ＝C 23＝3种光子．C 对：由hν＝E n －E m ，E Ⅰ＝E 4－E 3<E Ⅱ＝E 3－E 2，故E Ⅰ光子的波长应大于E Ⅱ光子的波长．D 错：E Ⅲ＝－13.6 eV －(54.4 eV)＝40.8 eV ，E Ⅳ＝－3.4 eV －(－13.6 eV)＝10.2 eV<E Ⅲ，故E Ⅳ光子不一定能使金属板发生光电效应．【答案】 C例2 【解析】 电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小；由kQq r 2＝m v 2r可知，半径越小，动能越大．【答案】 D【课堂达标】1．【解析】氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则从n ＝4→n ＝1、n ＝3→n ＝1、n ＝2→n ＝1、n ＝4→n ＝2能级差大于或等于从n ＝4到n ＝2的能级差，则有4种光子能使该金属发生光电效应．【答案】C2.【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ΔE 1＝E ∞－E 1＝0－(－54.4 eV)＝54.4 eVΔE 2＝E 4－E 1＝[－3.4－(－54.4)] eV ＝51.0 eVΔE3＝E3－E1＝[－6.0－(－54.4)] eV＝48.4 eVΔE4＝E2－E1＝[－13.6－(－54.4)] eV＝40.8 eV可见，50.4 eV和42.8 eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁．【答案】AC3.【解析】氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，能量增加；从高能级向低能级跃迁要放出光子，能量减少．【答案】A4．【解析】该激发态与基态的能量差ΔE对应着辐射最短波长的光子，故能量差为ΔE＝hν＝h cλ2；波长为λ1的光子动量p＝hλ1.【答案】h cλ2h λ1。
