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1、第12點(diǎn) 氫原子躍遷的三個(gè)問(wèn)題
1．是一個(gè)氫原子躍遷還是一群氫原子躍遷？
(1)一個(gè)氫原子躍遷時(shí)的解題方法
①確定氫原子所處的能級(jí)，畫出能級(jí)圖，如圖1所示．
圖1
②根據(jù)躍遷的原理，分別畫出處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷時(shí)最多可能的躍遷示意圖．
③再根據(jù)躍遷能量公式hν＝Em－En(m>n)分別計(jì)算出這幾種頻率的光子．
(2)一群氫原子躍遷問(wèn)題的計(jì)算
①確定氫原子所處激發(fā)態(tài)的能級(jí)，畫出躍遷示意圖．
②運(yùn)用歸納法，根據(jù)數(shù)學(xué)公式N＝C＝確定躍遷頻率的種類．
③根據(jù)躍遷能量公式hν＝Em－En(m>n)分別計(jì)算出各種頻率的光子．
2．使原子能級(jí)躍遷的是光子還是實(shí)物粒子
2、？
原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，則光子的能量必須等于兩能級(jí)的能量差，否則不被吸收．不存在激發(fā)到n＝2時(shí)能量有余，而激發(fā)到n＝3時(shí)能量不足，則可激發(fā)到n＝2的情況．
原子還可吸收外來(lái)的實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)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兩能級(jí)的能量差(ΔE＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷．
3．是躍遷還是電離？
原子躍遷時(shí)，不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個(gè)能級(jí)的能量差．若想把處于某一定態(tài)上的原子的電子電離出去，就需要給原子一定的能量．如基態(tài)氫原子電離，其電離能為13.6 eV，只要能量等于或大于
3、13.6 eV的光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離，只不過(guò)入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的電子具有的動(dòng)能越大．
對(duì)點(diǎn)例題 欲使處于基態(tài)的氫原子躍遷，下列措施可行的是( )
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射
D．用11 eV的電子碰撞
解題指導(dǎo) 由玻爾理論的躍遷假設(shè)可知，氫原子在各能級(jí)間，只能吸收能量值剛好等于兩能級(jí)能量差的光子．由氫原子能級(jí)關(guān)系不難算出，10.2 eV剛好為氫原子n＝1和n＝2的兩能級(jí)能量差，而11 eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量差，因而氫原子能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者．對(duì)于14 eV的光子，
4、其能量大于氫原子電離能，足可使氫原子電離，而不受氫原子能級(jí)間躍遷條件限制，由能量守恒定律不難知道，氫原子吸收14 eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子仍具有0.4 eV的動(dòng)能．用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全部或部分地被氫原子吸收，所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子激發(fā)，故正確選項(xiàng)為A、C、D.
答案 ACD
一個(gè)氫原子處于第三能級(jí)，當(dāng)外面射來(lái)一個(gè)波長(zhǎng)為6.63×10－7 m的光子時(shí)( )
A．氫原子不吸收這個(gè)光子
B．氫原子會(huì)發(fā)生電離，電離后電子的動(dòng)能為0.365 eV
C．氫原子會(huì)發(fā)生電離，電離后電子的動(dòng)能為零
D．氫原子吸收這個(gè)光子后躍遷到更高能級(jí)
答案 B
解析 處于第三能級(jí)的氫原子其能級(jí)值為－1.51 eV.電離能為1.51 eV.波長(zhǎng)為λ＝6.63×10－7m的光子的能量E＝＝ J＝3×10－19 J＝1.875 eV，這個(gè)值大于氫原子處于第三能級(jí)時(shí)的電離能．因此氫原子會(huì)發(fā)生電離，電離后電子的動(dòng)能Ek＝1.875 eV－1.51 eV＝0.365 eV.選項(xiàng)B正確．
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