高中物理原子跃迁时应注意的四个问题专题辅导

1、高中物理 原子跃迁时应注意的四个问题专题辅导山西闫俊仁玻尔的氢原子理论，把量子观念引入到原子系统中，很好地解释了氢原子和类氢原子光谱，是经典物理向量子力学过渡的一个跳板，也是今后学习现代物理的基础。原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收，成为高考的热点已是不争的事实。本文就玻尔的原子理论中，原子跃迁时的应注意几个问题做一阐述例析，供参考。1、注意是“一个原子”还是“一群原子”氢原子核外只有一个电子， 这个电子在某个时刻只能处在某个可能的定态上，在某段时间内，由某一定态跃迁到另一个定态时一一可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。例1.有一群

2、处于量子数 n=4的激发态中的氢原子， 在它们发光的过程中， 发出的光谱线 共有几条？一一 94 3解析：C2 =3 =6,即发出的光谱线共有 6条，能级跃迁如图1所示。 2点评：处于量子数为 n2的激发态的大量氢原子，发生能级跃迁可能发射不同频率的光谱线条数，可用组合数 C 2 =叫二1）计算。22、注意是“跃迁”还是“电离”根据玻尔的氢原子理论，当原子从低能级向高能级跃迁时，必须吸收光子（或吸收能量）才能实现。相反，当原子从高能级向低能级跃迁时，必须辐射光子才能实现。不管是吸收还 是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差，欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定

3、的能量。如使氢原子从n=1的基态跃迁到n=g的状态,这个能量的大小至少为 13.6eV。例2.氢原子的能级图如图 2所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是（）A. 13.6eVB. 10.20eV C. 0.54eVD. 27.20eV怆除V30 5-0,54eV4-41.85eV3-1.5 LeV2I T 3.6eV图2解析：氢原子释放出一个电子而变成氢离子即电离过程，相当于原子从n=1的能级踵迁到n =0的能级，电子所需的能量至少为 AE = E -E1 =13.6eV o考生误选B是因为只注 意到跃迁而忽略了电离的要求。所以本题的正确选项为A

4、o3、注意是“直接跃迁”还是“间接跃迁”原子从一种定态跃迁到另一种定态时，有的可能是直接跃迁， 有的可能是间接跃迁。 两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及其频率可能不同。长的辐射光。已知其中的两个波长分别为例3. （2007年全国理综II卷）氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波九、九2,且九1 +7、2,则另一个波长可能是 （）1 .，2，1 一 212C.1 - 2D.1 - 2解析：假定该相邻三个能级的量子数为K、L、M ,则其中一种可能是如图 3甲所示,EMf =h , EMt =h，则另一种光子的波长关系式应为Ejk =h=h -h, TOC o 1-5 h z 1 2

5、3211 1 2CC故%=;-,选项D正确；另一种可能是如图3乙所不，Emtl = h, El_k = h，1 - 2 11 2则另一种光子的波长关系式应为EMj =h=h+h,故九3= 2 ，选项c正ririnrt i_ n3 2 11 1 2确；不难证明，若情况如图3丙所示，K3 = JMj，选项D正确。本题的正确选项为 CD。 , 1 -2点评：本题以能级跃迁作为命题切入点，很好地考查了相邻各能级之间的跃迁时原子辐射光子的能量及对应的频率（波长）关系式，分析时思维要缜密，注意能级跃迁的各种可能 性。4、注意是“入射的光子”还是“入射的电子”若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能

6、量必须等于原子的某两个定态的能级差，或等于或大于原子的某个定态的电离能；若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须等于或大于原子的某两个定态的能级差。这是因为电子的能量不是一份一份的，它与原子发生碰撞时，可把能量全部或部分地传递给原子，因此，只要电子的能量 等于或大于原子的两个定态的能级差，就可以使原子发生能级跃迁，而多余的能量仍以电子的动能的形式存在，两种情况有所不同，应注意区分。例4. （2007年全国理综I卷）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子， 观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了 5条。用 n表示两次观测中最高激

7、发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断， n和E的可能值为（）=n =1,13.22eV 二 E 13.32eVn =2,13.22eV 二 E ：13.32eVn =1,12.75eV : E ；13.06eV. ：n =2,12.75eV ：E ：13.06eVnMV7、 -0.28ftV6（K3（加 V5-口.5%V4- -0,85eV31.51cV2 3,40cV一3.6eV图4解析：由原子在某一能级最多发射谱线数 c：,可知c2 =i,c2 =3, c2=6,c2 =10, c6 =15.由题意可知比原来增加 5条光谱线，则调高电子能量前后，最高激发态的量子数分 别可能为2和4, 5和64门=2和Anni。当4门=1时，原子吸收了实物粒子（电子）的能量，则一定由n=5能级跃迁到n=6能级，调高后电子的能量E满足：E6 -E1 MEE7 -E1，代入能级图中所给数据可得2eV E 13.32eV ,选项 A 正确。当4门=2时，原子吸收了实数粒子（电子）的能量，则一定由n=2能级跃迁到n=4能级，调高后电子的能量E满足：E4 - E1M EE5 - E1，代入能级图中所给数据可得5eV E 13.06eV ,选项 D 正确。所以，本题的正确选项为 AD。点评：本题