氢原子的能级解析及经典例题

1、.氢原子的能级:1、 氢原子的能级图2、光子的发射和吸收原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。原子在始末两个能级Em和En（mn）间跃迁时发射光子的频率为，：h=Em-En。如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：。原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn。轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。电子的动能：，r越小，EK越大。电离：就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离

2、原子核的束缚而成为自由电子。例1.对于基态氢原子，下列说法正确的是（）A它能吸收12.09ev的光子B它能吸收11ev的光子C它能吸收13.6ev的光子D它能吸收具有11ev动能的电子部分能量A、基态的氢原子吸收12.09eV光子，能量为-13.6+12.09eV=-1.51eV，可以从基态氢原子发生跃迁到n=3能级，故A正确；B、基态的氢原子吸收11eV光子，能量为-13.6+11eV=-2.6eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收故B错误；C、基态的氢原子吸收13.6eV光子，能量为-13.6+13.6eV=0，发生电离，故C正确；D、与11eV电子碰撞，基态的氢原子吸收的能量可能为10

3、.2eV，所以能从n=1能级跃迁到n=2能级，故D正确；故选：ACD 例2.氢原子的能级图如图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（)A13.60eVB10.20eVC0.54eVD27.20eV例3.氢原子的部分能级如图所示，下列说法正确的是（）A大量处于n=5能级氢原子向低能级跃迁时，可能发出10种不同频率的光B大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的最长波长的光是由n=4直接跃到n=1的结果C大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的不同频率的光中最多有3种能使逸出功为2.23ev的钾发射光电子D处于基态的氢原子可以吸收

4、能量为10.5ev的光子而被激发A、根据C52=10知，这些氢原子可能辐射出10种不同频率的光子故A正确；B、氢原子由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，波长最短，故B错误；C、氢原子由n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，n=3n=1辐射的光子能量为13.6-1.51eV=12.09eV，n=3n=2辐射的光子能量为3.40-1.51=1.89eV，n=2n=1辐射的光子能量为13.6-3.40=10.20eV，1.892.23不能发生光电效应，故有两种光能使逸出功为2.23ev的钾发射光电子，故C错误；D、只能吸收光子能量等于两能级间的能级差的光子，n=1n=2吸收的光子能量

5、为13.6-3.40=10.20eV，n=1n=3吸收的光子能量为13.6-1.51eV=12.09eV，故能量为10.5ev的光子不能被吸收，故D错误故选：A例4.如图为氢原子能级示意图的一部分，已知普朗克常量h6.631034Js，则氢原子（）A从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长9 E5 M9 b/ L& E8 J2 L B从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大; V% & f3 P* M% I C一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，且

6、发光频率的最大值约为2.91015Hz: ? 1 j( i- O a$ O D一束光子能量为15eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够使氢原子核外电子电离 a1 Y& W! K, A; i8 A ( V8 f试题分析：从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的能量要小，因此根据可知，因此A说法正确；从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度一样都是光速，B错。一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够跃迁到n=3能级，因此受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，且发光频率的最大值约为2.910

7、15Hz（对应从n=3跃迁到n=1），C正确。一束光子能量为15eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够使氢原子核外电子电离，说法正确。例5.如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为255 eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。解：氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足：所以可见n=4基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供： 分 跃进图如图所示：例6.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV3.11eV下列说法正确的是（）A处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光A、紫外线的频率大于3.11eV，n=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于0