高中 物理 必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性《习题课5 玻尔理论的综合问题》课件

物理第四章原子结构和波粒二象性习题课5玻尔理论的综合问题01典题分类讲练结合02分层演练素养达标题型一对几种跃迁的对比理解1．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其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能级时能量不足，则可激发到n能级的问题。(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)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值，就可使原子发生能级跃迁。2．一群原子和一个原子如果只有一个氢原子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时,只能出现所有可能情况中的一种，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。3．直接跃迁与间接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况辐射或吸收光子的频率不同。【例1】

(多选)氢原子的能级图如图所示，欲使处于基态的氢原子跃迁,下列措施可行的是(

)A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用11eV的电子碰撞√√√[解析]

由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n＝1和n＝2的两能级能量差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量差，因而氢原子能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子电离能，足可使氢原子电离，而不受氢原子能级间跃迁条件限制，由能量守恒定律不难知道，氢原子吸收14eV的光子电离后产生的自由电子仍具有0.4eV的动能。用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子跃迁，故A、C、D正确。√√题型二跃迁和电离的分析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。2．氢原子跃迁与电离的区别hν＝En－Em(m<n)只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV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。【例2】将氢原子电离，就是从外部给电子能量，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200nm的紫外线照射处于n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19C，电子质量me＝0.91×10－30kg，氢原子基态能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)

[针对训练2]

(多选)如图所示，这是氢原子的能级图。用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是(

)A．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的波长最短B．辐射光中，光子能量为0.31eV的光波长最长C．用此光子照射基态的氢原子，能够使其电离D．用光子能量为14.2eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离√√解析：因为－13.6eV＋13.06eV＝－0.54eV，知氢原子跃迁到第5能级，从n＝5跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，波长最短，从n＝5跃迁到n＝4辐射的光子能量为0.31eV，波长最长，A、C错误，B正确；用光子能量为14.2eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离，D正确。[针对训练3]

(2021·浙江诸暨中学高二期中)按玻尔原子模型，氢原子核外电子分别在第1、2轨道上运动时，其有关物理量的关系是(

)A．电子的动能Ek1<Ek2B．电子转动的角速度ω1