第18章原子结构专练 能级跃迁规律的应用—人教版高中物理选修3-5系列同步训练题精选

高二物理选修3-5第18章原子结构 专题专练：能级跃迁规律的应用　 一、激发、跃迁、电离。 1.光照激发:原子吸收光子的能量而被激发称为光致激发.其吸收的光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不被吸收,不存在激发到n能级时能量有余,而激发到n+1时能量不足,则可激发到n能级的 问题. 2.碰撞激发:原子吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发称为碰撞激发.实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),就可使原子发生能级跃迁. 3.能级跃迁:原子吸收或辐射的光子能量等于原子两能级间的能级差,用公式hν=Em-En确定. 4.电离:光子和原子作用使原子发生电离的情况,则不受公式hν=Em-En的限制,这是因为原子一旦电离,原子结构即被破坏,因而不再遵守有关原子结构的理论. 例如:基态氢原子的电离能为13.6 eV (1)只要大于或等于13.6 eV光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离,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,这与光致激发有所不同. (2)至于实物粒子和原子碰撞的情况,只要入射粒子的动能大于或等于电离能13.6 eV,就可能使氢原子电离. 题型一:有关能级跃迁概念的区别和联系以及规律的应用 例1.将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子. (1)若要使n=2的激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子? (2)若用波长为200 nm的紫外线照射处在n=2能级的氢原子,则电子飞到离核无穷远处的速度为多大?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子的电荷量e=1.6×10-19 C,电子的质量me=0.91×10-30 kg) 解析:(1)要使处于n=2的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处, 最小的电磁波的光子能量应为E=0-(-3.4 eV)=3.4 eV, 再由E=hν得ν== Hz=8.21×1014 Hz. (2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量 E0=h=6.63×10-34× J=9.95×10-19 J 电离能ΔE=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J 由能量守恒Ek=E0-ΔE 代入数据解得Ek=4.51×10-19 J,