氫原子能級(jí)模型分類(lèi)解析

1、氫原子能級(jí)模型分類(lèi)解析原子物理學(xué)是高考的必考內(nèi)容，而氫原子的能級(jí)是考查重點(diǎn)，本文想結(jié)合高考題對(duì)氫原子能級(jí)試題進(jìn)行分類(lèi)解析。1發(fā)光種類(lèi)例1 如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，用光子能量為1307 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)有多少種? ( )A.15 B.10C.4 D.1解析 由于照射光子能量為1307 eV=EsE1，用該頻率的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子會(huì)躍遷到n=5的激發(fā)態(tài)，氫原子從n=5的能態(tài)向低能態(tài)躍遷可發(fā)出10種不同波長(zhǎng)的光。答案選B。2光子總數(shù)例2 現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中發(fā)出

2、的光子總數(shù)是多少?假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。( )A.22OO B.2000C.1200 D.2400解析 量子數(shù)為4的氫原子總數(shù)為1200個(gè)，共分成3部分。其中第一部分400個(gè)氫原子直接躍遷到基態(tài)，發(fā)出400個(gè)光子；第二部分400個(gè)氫原子先躍遷到量子數(shù)為2的激發(fā)態(tài)，發(fā)出400個(gè)光子，接著再躍遷到基態(tài)，發(fā)出400個(gè)光子，共發(fā)出800個(gè)光子；第三部分400個(gè)氫原子先躍遷到量子數(shù)為3的激發(fā)態(tài)，發(fā)出400個(gè)光子，其中200個(gè)再躍遷到基態(tài)，發(fā)出200個(gè)光子，另外200個(gè)先躍遷到量子數(shù)為2的激發(fā)態(tài)，發(fā)出200個(gè)光子，接著再躍遷到基態(tài)，發(fā)

3、出200個(gè)光子，共發(fā)出1000個(gè)光子。三部分在此過(guò)程中發(fā)出的光子總數(shù)是2200個(gè)。選項(xiàng)A正確。3光子能量例3 圖中畫(huà)出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E 處在n=4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波。已知金屬鉀的逸出功為222eV。在這些光波中。能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有 ( )A.二種 B.三種C.四種 D.五種                    

4、 解析 處在n=4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出六種不同頻率的光波。相應(yīng)的光子能量分別為：E4E3066 eV，E4E2255 eV，E4E11275 eV，E3E2189 eV，E3E11209 eV，E2 E11020 eV，已知金屬鉀的逸出功為222 eV。在這些光子中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有四種。答案選C。4 電離能例4 氫原子的能級(jí)圖如圖所示。欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個(gè)電子而變成氫離子。該氫原子需要吸收的能量至少是 ( )           

5、        答案A。5能級(jí)變化例5 氫原子的核外電子從半徑ra的軌道躍遷到半徑rb的軌道上，已知rarb，則 ( )A 原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大。B原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能減小。C原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小。D原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大。解析 根據(jù)玻爾理倫，電子從內(nèi)層軌道ra向外層軌道rb躍遷時(shí)，必須吸收一定能量的光子，B可先排除。由于電子從內(nèi)層躍向外層時(shí)，要克服核的庫(kù)侖力做功，因此電子的動(dòng)能減小，整個(gè)原子系統(tǒng)的電勢(shì)能增加。A、C都錯(cuò)，D正確。答案 D。說(shuō)明

6、 (1)根據(jù)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，由核對(duì)電子的庫(kù)侖力提供向心力，可算出不同軌道上的動(dòng)能。即由   可見(jiàn)，r越大，即電子離核越遠(yuǎn)，動(dòng)能越小。(2)玻爾理論中各能級(jí)的值，指的是整個(gè)原子系統(tǒng)的總能量，它等于電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢(shì)能之和，即EEk+EP離核越遠(yuǎn)時(shí)，E越大，Ek越小，可見(jiàn)EP必越大6類(lèi)氫離子例6 氦原子被電離一個(gè)核外電子，變成類(lèi)氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E0544 eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是 ( )解析 本題考查考生對(duì)知識(shí)的遷移能力，要求考生能把所學(xué)的氫原子能級(jí)的知識(shí)遷移到新的情景下應(yīng)

7、用。類(lèi)氫結(jié)構(gòu)的氦離子基態(tài)的能量為544 eV，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的光子能量依次是：E2El=4O8 eV；E3El=484 eV；E4El=510 eV；EnE1 =544 eV。故選項(xiàng)B正確。7 內(nèi)轉(zhuǎn)換例7 若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其它層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中一種稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子)。的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量E0=1416 MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離，實(shí)驗(yàn)測(cè)得從原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分為EK=1323 MeV、E L1399 MeV、EM1412 MeV。則可能發(fā)射的特征X射線的能量為 ( )A.0013 MeV B.0017 MeVC.0076 MeV D.0093 MeV解析 本題也考查考生對(duì)知識(shí)的遷移能力，要求考生能把所學(xué)的氫原子能級(jí)的知識(shí)遷移到新的情景下應(yīng)用。由能級(jí)理論可知，L、K之間的能級(jí)差ELK13991323 MeV0076