高物理氫光譜與能級(jí)

1、一、一、玻爾的原子理論玻爾的原子理論三條假設(shè)三條假設(shè)二、二、氫原子能級(jí)及氫光譜氫原子能級(jí)及氫光譜三三. 幾個(gè)重要的關(guān)系式幾個(gè)重要的關(guān)系式四四. 玻爾理論的局限性玻爾理論的局限性五、五、氫原子中的電子云氫原子中的電子云055. 08年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)（二）年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)（二）2gk006. 2008年高考物理廣東卷年高考物理廣東卷 6gk009. 2008年高考理綜山東卷年高考理綜山東卷38(1) 054. 08年北京市海淀區(qū)一模試卷年北京市海淀區(qū)一模試卷13 035. 廣東茂名市廣東茂名市2007年第二次?？寄甑诙文？?4064. 08年福建省十大名校高考模擬試題年福建省十大名校高考

2、模擬試題 5039. 08年深圳市第一次調(diào)研考試年深圳市第一次調(diào)研考試2066. 珠海市珠海市2008年高考模擬考試年高考模擬考試 2018. 湖南省師大附中湖南省師大附中0708學(xué)年第一次月考學(xué)年第一次月考 4052. 2008年北京東城區(qū)第一次模擬試題年北京東城區(qū)第一次模擬試題17057. 廣東省汕頭市廣東省汕頭市2008年模擬考試年模擬考試6065. 08年南京一中第三次模擬年南京一中第三次模擬13(3)gk015. 2008年高考理綜四川延考區(qū)卷年高考理綜四川延考區(qū)卷 20067. 廣州市重點(diǎn)中學(xué)廣州市重點(diǎn)中學(xué)0708學(xué)年度第三次質(zhì)檢學(xué)年度第三次質(zhì)檢 2一、玻爾的原子理論一、玻爾的原子

3、理論三條假設(shè)三條假設(shè)（1）“定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè)”：原子只能處于一系列不連續(xù)的能：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中在這些狀態(tài)中,電子雖做變速運(yùn)動(dòng)電子雖做變速運(yùn)動(dòng),但并不向外但并不向外輻射電磁波輻射電磁波,這樣的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)。這樣的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)。（ 2）“躍遷假設(shè)躍遷假設(shè)”：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要輻電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值決定差值決定 。 hv=e2-

4、e1躍遷假設(shè)對(duì)發(fā)光躍遷假設(shè)對(duì)發(fā)光(吸光吸光) 從微觀從微觀(原子等級(jí)原子等級(jí))上給出了解釋上給出了解釋（3）“軌道量子化假設(shè)軌道量子化假設(shè)”：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑也不能任意取值，必須滿因此電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑也不能任意取值，必須滿足足),n(nhmvr3212 軌道量子化假設(shè)把量子觀念引入原子理論，這是玻爾的軌道量子化假設(shè)把量子觀念引入原子理論，這是玻爾的原子理論之所以成功的根本原因。原子理論之所以成功的根本原因。二、氫原子能級(jí)及氫光譜二、氫原子能級(jí)及氫光譜（1）氫原子能級(jí)）氫原子能級(jí): 原子各個(gè)定態(tài)對(duì)應(yīng)的能量是不連續(xù)原子各個(gè)定態(tài)對(duì)應(yīng)的能量

5、是不連續(xù)的，這些能量值叫做能級(jí)。的，這些能量值叫做能級(jí)。能級(jí)公式：能級(jí)公式：)ev.e(enen6131112 半徑公式：半徑公式：)m.r(rnrn1011210530 （2）氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖 （3） 氫光譜氫光譜在氫光譜中在氫光譜中, ,n=2,3,4,5,向向n=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系躍遷發(fā)光形成賴曼線系n=3,4,5,6向向n=2躍遷發(fā)光形成巴耳末線系；躍遷發(fā)光形成巴耳末線系；n=4,5,6,7向向n=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系；躍遷發(fā)光形成帕邢線系；n=5,6,7,8向向n=4躍遷發(fā)光形成布喇開(kāi)線系，躍遷發(fā)光形成布喇開(kāi)線系，其中只有巴耳末線系的前其中只有巴耳末線系的前4條譜線

6、落在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)。條譜線落在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)。 三三. 幾個(gè)重要的關(guān)系式幾個(gè)重要的關(guān)系式（1）能級(jí)公式）能級(jí)公式212ev6131n.enen （2）躍遷公式）躍遷公式12eeh （3）半徑公式）半徑公式).r(rnrnm1053010112 （4） 動(dòng)能跟動(dòng)能跟n 的關(guān)系的關(guān)系由由nnnrmvrke222 得得2221221nrkemvennkn （5）速度跟）速度跟n 的關(guān)系的關(guān)系nrmrkevnnn112 （6）周期跟）周期跟n的關(guān)系的關(guān)系332nrvrtnnnn 關(guān)系式（關(guān)系式（5）（）（6）跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。）跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。四四. . 玻爾理論的局限性：玻爾理論的

7、局限性： 玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜的問(wèn)題，其成功之處在于引進(jìn)了氫原子輻射電磁波譜的問(wèn)題，其成功之處在于引進(jìn)了量子化的觀點(diǎn)；但是，在解釋其它原子光譜時(shí)遇到了量子化的觀點(diǎn)；但是，在解釋其它原子光譜時(shí)遇到了很大的困難，因?yàn)椴柪碚撨^(guò)多地保留了經(jīng)典理論。很大的困難，因?yàn)椴柪碚撨^(guò)多地保留了經(jīng)典理論。 牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的宏牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的宏觀物體，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)不適用了。觀物體，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)不適用了。對(duì)于宏觀質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速對(duì)于宏觀

8、質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后任意時(shí)刻的位置和速度。運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后任意時(shí)刻的位置和速度。對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?。玻爾理能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?。玻爾理論中說(shuō)的論中說(shuō)的“電子軌道電子軌道”實(shí)際上也是沒(méi)有意義的。更實(shí)際上也是沒(méi)有意義的。更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核附近各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小。在不同的

9、能量狀態(tài)核附近各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。如果用下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫(huà)出圖來(lái)，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為畫(huà)出圖來(lái)，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。電子云。五、氫原子中的電子云五、氫原子中的電子云055.08年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)（二）年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)（二）22.當(dāng)氫原子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)將當(dāng)氫原子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)將 ( ) a .輻射光子輻射光子,獲得能量獲得能量 b.吸收光子吸收光子,獲得能量獲得

10、能量c.吸收光子吸收光子,放出能量放出能量 d.輻射光子輻射光子,放出能量放出能量dgk006.2008年高考物理廣東卷年高考物理廣東卷 66、有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的是、有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的是 （ ）a氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜b氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光c氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的d氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)b cgk009.2008年高考理綜山東卷年高考理綜山東卷38(1) 38、 【物理物理【物理物理35】在氫原子光

11、譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到在氫原子光譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到n2能級(jí)能級(jí)發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系若一群氫原子自發(fā)躍發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系若一群氫原子自發(fā)躍過(guò)時(shí)發(fā)出的譜線中只有過(guò)時(shí)發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多可發(fā)生群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多可發(fā)生 條不同頻率條不同頻率的譜線的譜線6054.08年北京市海淀區(qū)一模試卷年北京市海淀區(qū)一模試卷13 13大量氫原子處于大量氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)于多種可能的躍遷，下面說(shuō)法中低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)于多種可能的躍遷，下面說(shuō)法中正確的是正確的是 （ ）a最多只能

12、放出最多只能放出4種不同頻率的光子種不同頻率的光子b從從n4能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)c從從n4能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n1能級(jí)放出的光子頻率最大能級(jí)放出的光子頻率最大d從從n4能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n3能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)等于能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)等于從從n2能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)c035.廣東茂名市廣東茂名市2007年第二次?？寄甑诙文？?44大量氫原子處于大量氫原子處于n5的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地躍遷的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地躍遷到低能級(jí)，在多種可能的躍遷中，設(shè)從到低能級(jí)，在多種可能的躍遷中，設(shè)從n5直接躍直接躍遷到遷到n2和從

13、和從n5躍遷到躍遷到n1中放出光子的能量分中放出光子的能量分別為別為e1和和e2，則下面說(shuō)法正確的是：，則下面說(shuō)法正確的是： ( )a從從n5躍遷可能放出躍遷可能放出8種不同頻率的光子種不同頻率的光子b在在n1的軌道，電子動(dòng)能最大的軌道，電子動(dòng)能最大c在在n1的軌道，電子的動(dòng)能和勢(shì)能總和最大的軌道，電子的動(dòng)能和勢(shì)能總和最大de1e2b d064. 08年福建省十大名校高考模擬試題年福建省十大名校高考模擬試題 55光子能量為光子能量為e的一束光照射容器中的氫（設(shè)氫的一束光照射容器中的氫（設(shè)氫原子處于原子處于n = 3的能級(jí)），氫原子吸收光子后，能的能級(jí)），氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為發(fā)出頻率為

14、v1、v2、v3、v4、v5、v6的六種光譜線，的六種光譜線，且且v1 v2 v3 v4 v5 2 e1ce1 e2 e112evn2341e（ev） -3.4 -1.51 -0.850-13.6解：解： 能量為能量為e1光照射，可以看到三條光譜線光照射，可以看到三條光譜線,則則e1 = -1.51 -（-13.6）=12.09ev能量為能量為e2光照射，可以看到六條光譜線光照射，可以看到六條光譜線,則則e2 = -0.85 -（-13.6）=12.75evc d052.2008年北京東城區(qū)第一次模擬試題年北京東城區(qū)第一次模擬試題1717右圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子右圖所示為氫原子

15、的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49ev的金屬鈉，的金屬鈉，下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是 （ ）a.這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從 n=3躍遷到躍遷到n=2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短b. 這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從 n=3躍遷到躍遷到n=1所發(fā)出的光頻率最高所發(fā)出的光頻率最高 c. 金屬鈉表面所發(fā)出的光電子金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初

16、動(dòng)能最大值為的初動(dòng)能最大值為11.11evd. 金屬鈉表面所發(fā)出的光電子金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為的初動(dòng)能最大值為9.60evn=4n=3n=2n=1-1.51ev-0.85ev-13.60ev-3.40evd6圖示為氫原子的部分能級(jí)圖關(guān)于氫原子能級(jí)圖示為氫原子的部分能級(jí)圖關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是的躍遷，下列敘述中正確的是 ( ) a用能量為用能量為10.21ev的光子照射，可使處于基態(tài)的的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)b用能量為用能量為11.0ev的光子照射，可的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)

17、態(tài)c用能量為用能量為14.0ev的光子照射，可的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離使處于基態(tài)的氫原子電離d大量處于基態(tài)的氫原子吸收了能大量處于基態(tài)的氫原子吸收了能量為量為12.10ev的光子后，能輻射的光子后，能輻射3種不種不同頻率的光同頻率的光057.廣東省汕頭市廣東省汕頭市2008年模擬考試年模擬考試62- -13.611- -0.85e/ev3n4- -3.40-1.51a c d065.08年南京一中第三次模擬年南京一中第三次模擬13(3)13(3) (3-5模塊模塊) (5分分) 有兩個(gè)質(zhì)量為有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的均處于基態(tài)的氫原子的氫原子a、b，a靜止，靜止，b以速度以速度v

18、0與之發(fā)生碰撞與之發(fā)生碰撞 . 己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過(guò)己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過(guò)程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，并發(fā)出光子如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，則速度并發(fā)出光子如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，則速度v0至少至少需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為e1 (e10)。解：解： ,mvmv20 22022121mvmve 11243eeee mev103 gk015.2008年高考理綜

19、四川延考區(qū)卷年高考理綜四川延考區(qū)卷 2020用具有一定動(dòng)能的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原用具有一定動(dòng)能的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，使這些氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為子，使這些氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為n（n2）的激）的激發(fā)態(tài)。此時(shí)出現(xiàn)的氫光譜中有發(fā)態(tài)。此時(shí)出現(xiàn)的氫光譜中有n條譜線，其中波長(zhǎng)的條譜線，其中波長(zhǎng)的最大值為最大值為 ?，F(xiàn)逐漸提高入射電子的動(dòng)能，當(dāng)動(dòng)能達(dá)?，F(xiàn)逐漸提高入射電子的動(dòng)能，當(dāng)動(dòng)能達(dá)到某一值時(shí)，氫光譜中譜線數(shù)增加到到某一值時(shí)，氫光譜中譜線數(shù)增加到n條，其中波長(zhǎng)條，其中波長(zhǎng)的最大值變?yōu)榈淖畲笾底優(yōu)?。下列各式中可能正確的是：。下列各式中可能正確的是： （ ） an= n n bn= n n

20、1 c d a c067.廣州市重點(diǎn)中學(xué)廣州市重點(diǎn)中學(xué)0708學(xué)年度第三次質(zhì)檢學(xué)年度第三次質(zhì)檢 22下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是 ( ) a一群氫原子處于一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，最多可放出二種頻率的光子最多可放出二種頻率的光子b由于每種原子都有自己的特征譜線，故可以根由于每種原子都有自己的特征譜線，故可以根據(jù)原子光譜來(lái)鑒別物質(zhì)據(jù)原子光譜來(lái)鑒別物質(zhì)c實(shí)際上，原子中的電子沒(méi)有確定的軌道，但在實(shí)際上，原子中的電子沒(méi)有確定的軌道，但在空間各處出現(xiàn)的概率具有一定的規(guī)律空間各處出現(xiàn)的概率具有一定的規(guī)律d 粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的可能能量狀態(tài)是粒子散射實(shí)驗(yàn)

21、揭示了原子的可能能量狀態(tài)是不連續(xù)的不連續(xù)的 b c氫氫原原子子的的能能級(jí)級(jí)圖圖)( ev.eneen613121-0.851234n5-3.40-1.51-0.540en/ev-13.6氫原子的能級(jí)氫原子的能級(jí)氫光譜氫光譜0.41010.65620.48610.4340m電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材選用原則電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材選用原則指選用的實(shí)驗(yàn)器件要能保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。指選用的實(shí)驗(yàn)器件要能保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。如如-線路中的限流電阻必須滿足要求，線路中的限流電阻必須滿足要求，確保電流不能超過(guò)允許值；確保電流不能超過(guò)允許值；通過(guò)安培表的電流或加在伏特表上的電壓均不通過(guò)安培表的電流或加在伏特表上的電壓均不能超過(guò)它們的使