3.光谱 4．玻尔的原子模型 能级-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（教科版2019）

3．光谱　氢原子光谱 4．玻尔的原子模型　能级 　　　　 第四章　原子结构 1.能结合光谱的图片，认识光谱，知道连续谱和线状谱的异同。 2.知道巴尔末公式和氢原子光谱的实验规律，知道核式结构模型与 经典电磁理论的矛盾。 3.能够利用玻尔原子模型和能级图解释氢原子光谱特征等现象。 4.知道电子跃迁的条件，会计算相应光子的能量、频率和波长。 5.知道玻尔理论的局限性，进一步体会量子理论的意义。 素养目标 知识点一　光谱及氢原子光谱 1 知识点二　玻尔的原子结构理论 2 知识点三　用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱 3 课时测评 5 随堂达标演练 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 知识点一　光谱及氢原子光谱 返回 自主学习 情境导学　早在17世纪，牛顿就发现了白光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫作光谱，如图所示。 研究光谱有哪方面的意义？ 提示：光是由原子内部电子的运动产生的，因此研究光谱是探索原子结构的重要途径。 (阅读教材P81－P85完成下列填空) 1．光谱及光谱分析 (1)光谱 ①定义：复色光通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且按______的顺序排列成一条光带，称为光谱。 ②分类 a．根据特征分 连续光谱：由波长连续分布的光组成的光谱。 明线光谱：由分立的光谱线组成的光谱。 波长 b．根据成因分 发射光谱：由发光物质所发的光直接产生的光谱。如连续光谱(炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般为连续光谱)和明线光谱(稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱)。 吸收光谱：______通过元素蒸气时被吸收一些特定______的光形成的谱线，也称______光谱。 ③原子光谱：同一种原子______光谱中的明线和______光谱中暗线的位置是相同的，称为这种原子的______光谱，这样的光谱称为原子光谱。 白光 频率 暗线 发射 吸收 特征 (2)光谱分析 ①定义：利用__________来鉴别物质的化学组成中是否存在这种元素、______有多少等，这种方法叫作光谱分析。 ②特点：a.________高；b.可以在不破坏、不接触的情况下获取研究对象的内部信息。 原子光谱 含量 灵敏度 分立 问题探究　如图所示为不同物体发出的不同光谱。   (1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？ 提示：钨丝白炽灯的光谱是连在一起的光带，叫连续光谱；其他三种光谱是一条条的亮线，叫明线光谱。 (2)铁电极弧光的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？ 提示：不同。 角度1　对光谱和光谱分析的理解 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是 A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分 例1 √ √ 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，B正确。 例2 √ 1．三种光谱的比较 光谱 产生条件 光谱形式 应用 明线 光谱 部分稀薄气体发光产生的光谱 一些不连续的亮线(光谱线)组成，不同元素的明线光谱不同 可用于光谱分析　 探究归纳 光谱 产生条件 光谱形式 应用 连续 光谱 部分炽热的固体、液体和高压气体发光产生的光谱 连续分布，一切波长的光都有 不能用于光谱分析 吸收 光谱 炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的光谱 用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应) 可用于光谱分析 探究归纳 2.太阳光谱 (1)太阳光谱的特点：在连续光谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱。 (2)对太阳光谱的解释：太阳光中含有各种颜色的光，但当太阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再发射出去，所以到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。` 探究归纳 3．氢原子光谱的特点 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。 可以看出，由右向左，相邻谱线间的距离越来 越小，表现出明显的规律性。 探究归纳 针对练1.关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是 A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱 B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速 C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析 D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素 √ 太阳光谱不是连续谱，氢原子光谱是线状谱，A错误；光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速，能帮助人们发现新元素，B正确；分析某种物质的化学组成可以使白光通过这种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析，C错误；月球是反射的阳光，分析月光实际上就是在分析阳光，月球又不像气体那样对光谱有吸收作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故D错误。 4条谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论 的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从 n＝3，4，5，6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅是跃迁时 辐射光子的能量，合理的是 √ 根据题意可知，跃迁时辐射光子的能量分别为Eα＝－1.51 eV－(－3.40 eV)＝1.89 eV，Eβ＝－0.85 eV－(－3.40 eV) ＝2.55 eV，Eγ＝－0.54 eV－(－3.40 eV)＝2.86 eV，Eδ＝ －0.38 eV－(－3.40 eV)＝3.02 eV，故选C。 返回 知识点二　玻尔的原子结构理论 返回 自主学习 情境导学　卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的“核式结构模型”，能很好地解释α粒子散射实验的实验现象，但在解释一些物理现象时却遇到了困难，遇到了什么困难？ 提示：无法说明谱线产生的原因。 (阅读教材P86－P88完成下列填空) 1．量子化 (1)轨道量子化：电子围绕原子核运动的轨道是______的、特定的。 (2)能量量子化 ①能级：不同的轨道对应着原子的不同状态，不同状态的原子具有不同的能量，这些不同的________称为能级。 ②定态：电子在轨道上运动时，原子处在稳定的能量状态，称为定态。 ③基态和激发态：______最低的状态称为基态，其他状态称为激发态。 分立 能量值 能量 2．跃迁 (1)定义：电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。 (2)频率条件：当电子从能量较高的定态En______到另一能量较低的定态Em时(m、n为量子数且m＜n)，会______一个光子，该光子的能量hν＝__________，式中ν是光子的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，这个式子被称为__________条件。 跃迁 发射 En－Em 玻尔频率 合作探究 问题探究　思考以下问题： (1)电子的轨道有什么特点？ 提示：电子的轨道不是连续的，是量子化的。 (2)氢原子只有一个电子，电子在这些轨道间跃迁时会伴随什么现象发生？ 提示：电子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道时会放出光子，电子从低能量的轨道跃迁到高能量的轨道时会吸收光子。 (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是 A．核外电子运动的轨道半径可取任意值 B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大 C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝En－Em(m＜n) D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，可能辐射能量，也可能吸收 能量 例3 √ √ 根据玻尔理论可知，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大，B正确；由跃迁规律可知，C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误。 1．轨道量子化 (1)轨道半径特点：轨道半径只能够是一系列分立的、特定的数值。 (2)轨道半径规律：氢原子各可能轨道上的半径rn＝n2r1(n＝1，2， 3，…)，其中n是正整数，r1是离核最近的可能的轨道半径，r1＝0.53×10－10 m。其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm、…不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值。 探究归纳 2．能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象。 对于氢原子，以无穷远处为零势能点时，基态能量E1＝－13.6 eV。 其能级公式：En＝ (n＝1，2，3，…)，式中n称为量子数，对应不同的轨道，n取值不同，基态取n＝1，激发态n＝2，3，4，…。n越大，表示能级越高。 探究归纳 探究归纳 探究归纳 (3)原子能量 原子的能量包括原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能，即En＝Ekn＋Epn＝ (n＝1，2，3，…)。当轨道半径增大 时，原子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大。反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电势能减小。 探究归纳 针对练1.(2023·金华高二检测)关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是 A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射电磁波 B．电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从相应的低能级跃迁到高能级 C．一群电子从能量较高的定态轨道(n＞2)跃迁到基态时，只能放出一种频率的光子 D．玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘 √ 按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时不向外辐射电磁波，状态是稳定的，A错误；电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从相应的低能级跃迁到高能级，B正确；一群电子从能量较高的定态轨道(n＞2)跃迁到基态时，能放出多种频率的光子，C错误；玻尔的氢原子模型没有彻底解决卢瑟福原子结构模型的缺陷，D错误。 针对练2.(2023·石家庄高二检测)根据玻尔的原子理论，下列说法正确的是 A．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小 B．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子吸收一定频率的光子 C．核外电子绕核运动的轨道是任意的，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射 D．玻尔的原子理论成功地解释了所有原子光谱现象，说明了不同元素的原子具有不同特征谱线的原因 √ 根据玻尔理论，氢原子处于n能级的能量为En＝ E1(n＝1，2，3，…)，核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小，减小的能量以光子的形式辐射出去，故A正确，B错误；根据玻尔的理论，电子只能在特定轨道上运动，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射，故C错误；玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱现象，但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象，这说明，玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的运动规律，故D错误。 返回 知识点三　用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱 返回 自主学习 情境导学　如图所示为氢原子光谱的片段，仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ 提示：从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。 －13.6 2．用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱的不连续性 氢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两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此氢原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 合作探究 问题探究　原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会吸收(或辐射)出一定频率的光子。试探究： (1)若从E3到E1是否只有E3→E1一种可能？ 提示：否。如图，可以是E3→E1，也可以是先E3→E2再E2→E1，是两种 可能。 (2)如果是一群氢原子处于量子数为n的激发态，最多有多少条谱线？ 角度1　跃迁问题 我国“北斗三号”使用的氢原子钟技术指标达到国际先进水平。它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波来计时的。如图为氢原子能级图，在n能级的能量值为 ，大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子跃迁到激发态后，能辐射六种不同频率的光子，则氢原子吸收的光子的能量为 A．1.89 eV B．10.2 eV C．12.09 eV D．12.75 eV √ 例4 解题导引　大量氢原子由高能级向低能级跃迁可辐射出C 种频率的光子，低能级氢原子只能吸收特定的能量跃迁至高能级。 大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子跃迁到激发态后，能辐射六种不同频率的光子，可知氢原子跃迁到了n＝4的能级，则氢原子吸收的光子的能量为hν＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV。故选D。 角度2　电离问题 如图所示的是氢原子的能级图。用不同频率的光分别照射一群处于基态的氢原子，能够使基态氢原子发生电离的光子的能量值是   A．10.2 eV B．12.09 eV C．13.06 eV D．14 Ev 例5 √ 解题导引　氢原子吸收能量后总能量为正即可被电离。 能够使基态氢原子被电离至少需要13.6 eV的能量，故A、B、C不符合题意，D符合题意。 探究归纳 2．原子跃迁的条件 (1)吸收光子的能量跃迁 原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，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，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；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好等于发生跃迁时的两能级间的能量差。 探究归纳 (2)吸收实物粒子的能量跃迁 原子还可吸收外来实物粒子(如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差(E＞En－Em)，就可使原子发生能级跃迁。 探究归纳 3．原子的电离 (1)电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的 现象。 电离态：指n→∞，E＝0的状态。 电离能：电子发生电离所需的能量。 探究归纳 (2)氢原子跃迁与电离的区别 hν＝En－Em(m＜n)只适用于原子在各定态之间跃迁的情况，对于原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的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。 探究归纳 针对练1.某原子的能级图如图所示，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 √ 由能级图及En－Em＝hν知，E3－E1＞E2－E1＞E3－E2，即νa＞νc＞νb，又λ＝ ，知λa＜λc＜λb，所以C正确。 针对练2.(2023·四川省内江市第六中学校考高二阶段练习)如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法中正确的是   A．一个处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，能辐射出10种光子 B．处于n＝3激发态的氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后会被电离 C．用13 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝4能级 D．电子从高能级向低能级跃迁时电势能的变化量与其动能的变化量是相同的 √ 一个处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多能辐射出4种光子，所以A错误；因为1.87 eV＞1.51 eV，所以处于n＝3激发态的氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后会被电离，故B正确；因为－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV＜13 eV，所以电子不能跃迁到n＝4能级，故C错误；电子从高能级向低能级跃迁时电势能的变化量大于其动能的变化量，故D错误。故选B。 返回 随堂达标演练 返回 √ 1．(多选)下列说法正确的是 A．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱 B．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速 C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析 D．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的 √ 由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱，光谱分析的优点是灵敏而迅速，A、B正确；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行，C错误；月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的，D错误。 √ √ 此公式是巴尔末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，A错误；公式中n只能取大于或等于3的整数，故λ不能连续取值，氢原子光谱是线状谱，B错误，C正确；根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D正确。 √ 3．(多选)关于玻尔理论，以下叙述正确的是 A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动 B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量 C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量 D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量 √ 根据玻尔理论知，A正确；不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确。 4．(选自鲁科版新教材课后练习)已知氢原子基态的能量E1＝－13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态，这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最高的光子能量为－0.96E1。 (1)求频率最低的光子的能量。(结果保留2位有效数字) 答案：0.31 eV (2)这些光子可具有多少种不同的频率？ 答案：10种 由N＝C ＝10可得，这些光子可具有10种不同的频率。 返回 课 时 测 评 返回 1．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是 A．发射光谱和吸收光谱可用于光谱分析 B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的 C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同 D．连续谱可以用来鉴别物质中含哪些元素 √ √ 发射光谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 2．关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是 A．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关 B．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合 C．明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应 D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学 组成 吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误；明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误；明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 3．对于巴尔末公式，下列说法正确的是 A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应 B．巴尔末公式只确定了氢原子发光中的可见光中部分光的波长 C．巴尔末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光 D．巴尔末公式确定了各种原子发光中的光的波长 巴尔末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 4．(2023·金华高二检测)根据玻尔的氢原子理论，当某个氢原子吸收一个光子后 A．氢原子所在的能级下降 B．氢原子的电势能减小 C．电子绕核运动的半径增大 D．电子绕核运动的动能增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 5．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是 A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上 C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的 D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论 √ 根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的。氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念。故选BC。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 6．已知氢原子的能级公式表示为En＝ (n＝1，2，3，…n表示不同的量子数)，E1是氢原子处于基态的能级。处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时，只激发出波长为λ1、λ2、λ3的三种单色光，且λ1＞λ2＞λ3，则λ2∶λ3等于 A．2∶3 B．4∶3 C．9∶4 D．32∶27 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 8．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是       A．当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级时，吸收光子的能量为1.89 eV B．处于n＝2能级的氢原子可以被能量为2.5 eV的光子照射而向高能级 跃迁 C．处于基态的氢原子吸收14 eV能量后不能发生电离 D．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出3种不同频率的光子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，由题图可知E3－E2＝1.89 eV，A正确；没有一个能级与n＝2能级的差为2.5 eV，所以处于n＝2能级的氢原子不可以被能量为2.5 eV的光子照射而向高能级跃迁，B错误；使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量应大于或等于13.6 eV，C错误；一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以释放C＝6种频率的光子，D错误。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9. (多选)氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的离子，其能级示意图如图所示，当分别用能量均为50 eV的电子和光子作用于处在基态的氦离子时  A．当用能量为50 eV光子作用于处在基态的氦离子时， 可能辐射能量为40.8 eV的光子 B．当用能量为50 eV光子作用于处在基态的氦离子时， 一定不能辐射能量为40.8 eV的光子 C．当用能量为50 eV电子作用于处在基态的氦离子时，可能辐射能量为40.8 eV的光子 D．当用能量为50 eV电子作用于处在基态的氦离子时，一定不能辐射能量为40.8 eV的光子 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 当用能量为50 eV光子作用于处在基态的氦离子时，因－54.4 eV＋50.0 eV＝－4.4 eV，氦原子不能跃迁，一定不能辐射能量为40.8 eV的光子，故A错误，B正确；当用能量为50 eV电子作用于处在基态的氦离子时，基态的氦离子吸收部分的电子能量，能跃迁到第二能级或第三能级，可以辐射能量为40.8 eV的光子，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 10.“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为 A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3 C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，吸收的能量为hν0；自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，释放的能量为hν1；在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，释放的能量为hν2；辐射出频率为ν3的光子回到基态，释放的能量为hν3。由能量守恒定律得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，则为ν2＝ν0－ν1－ν3，故A、B、C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11．(10分)已知氢原子光谱中巴尔末系第一条谱线Hα的波长为656.3 nm(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1)，则(均保留4位有效数字)： (1)试推算里德伯常量的值； 答案： 1.097×107 m－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)利用巴尔末公式求其中第四条谱线的波长和光子能量。 答案：410.2 nm　4.849×10－19 J 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12．(10分)氢原子能级图如图所示，已知h＝6.63×10－34 J·s。 (1)有一群氢原子处于量子数n＝4的激发态中，能发出几条光谱线？其中最高频率、最低频率各为多少？ 答案：6条　3.1×1015 Hz　1.6×1014 Hz 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，有N＝C＝6种频率的光子产生，跃迁情况示意图如图所示。 最高频率的光子满足hν1＝－0.85 eV－(－13.6 eV) ＝12.75 eV＝2.04×10－18 J 解得ν1≈3.1×1015 Hz。 最低频率的光子满足hν2＝－0.85 eV－(－1.51 eV) ＝0.66 eV＝1.056×10－19 J 解得ν2≈1.6×1014 Hz。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)当有一个氢原子处于量子数n＝4的激发态时，最多能发出几种频率的 光子？ 答案：3种 一个氢原子由n＝4能级向较低能级跃迁，最多能发出3种频率的光子，因为它从n＝4的能级跃迁至n＝3的能级时一定不存在由n＝4的能级直接跃迁至n＝1的能级的可能。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 谢 谢 观 看 ！ 第四章　 　原子结构 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 高能级En低能级Em(n＞m)。 4．氢原子跃迁中的能量转化问题 (1)电子动能变化规律：电子绕氢原子运动时静电力提供向心力，即k＝m，所以Ek＝，随r增大而减小。 (2)原子电势能的变化规律：当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小。 1．能级跃迁 处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝C＝。 $$