20xx粵教版高中物理選修3-5第三章原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)-資料下載頁
2025-11-29 19:15本頁面
【導(dǎo)讀】1．愛因斯坦的光子假說：光的能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子，2．巴耳末公式：1λ＝R，n＝3,4,5,6?3．eV是能量的單位，1eV＝×10－19J.，式中R為里德伯常量，h. 稱為基態(tài)．氫原子在基態(tài)的能量為－eV.激發(fā)態(tài)：當(dāng)電子受到外界激發(fā)時(shí)，可從基態(tài)躍遷到較高的能級(jí)E2、E3??相似之處，那么若將衛(wèi)星—地球模型縮小是否就可以變?yōu)殡娮印雍四Ｐ湍?？氫原子的電子最小軌道半徑r1＝nm，其余軌道半徑滿足rn＝n2r1，n為量子數(shù)，不同軌道對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，hν與始末兩能級(jí)Em、En之間的關(guān)系為：hν＝Em－En.氫原子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)的過程中動(dòng)能如何變。電勢(shì)能Ep及軌道能量如何變化？負(fù)功，電勢(shì)能Ep增大)，E增大，故需吸收光子能量，所吸收的光子能量hν＝Em－En.
【正文】 原子核物理的研究中有重要作用．圖 4為 μ 氫原子的能級(jí)示意圖，假定光子能量為 E的一束光照射容器中大量處于 n＝ 2能級(jí)的 μ 氫原子， μ 氫原子吸收光 子后，發(fā)出頻率為 ν ν ν ν ν 5和 ν 6的光子，且頻率依次增大，則 E等于 ( ) 圖 4 A． h(ν 3－ ν 1) B． h(ν 3＋ ν 1) C． hν 3 D． hν 4 答案 C 解析 μ 氫原子吸收光子后，能發(fā)出六種頻率的光，說明 μ 氫原子是從 n＝ 4 能級(jí)向低能級(jí)躍遷，則吸收的光子的能量為 Δ E＝ E4－ E2， E4－ E2恰好對(duì)應(yīng)著頻率為 ν 3的光子，故光子的能量為 hν 3. 8． (單選 )按照玻爾理論，氫原子從能級(jí) A 躍遷到能 級(jí) B 時(shí)，釋放頻率為 ν 1的光子；氫原子從能級(jí) B躍遷到能級(jí) C時(shí)，吸收頻率為 ν 2的光子，且 ν 1ν C躍遷到能級(jí) A時(shí)，將 ( ) A．吸收頻率為 ν 2－ ν 1的光子 B．吸收頻率為 ν 1－ ν 2的光子 C．吸收頻率為 ν 2＋ ν 1的光子 D．釋放頻率為 ν 1＋ ν 2的光子 答案 B 解析 從 A 躍遷到 B時(shí)， EA－ EB＝ hν 1；從 B躍遷到 C 時(shí) EC－ EB＝ hν EC－EA＝ h(ν 2－ ν 1)．由于 ν 1ν 2，所以從 C躍遷到 A將吸收頻率為 ν 1－ ν 2的光子，故 B正確． 9． (單選 )若要使處于基態(tài)的氫原子電離，可以 采用兩種方法，一是用能量為 eV的電子撞擊氫原子，二是用能量為 eV 的光子照射氫原子，則 ( ) A．兩種方法都可能使氫原子電離 B．兩種方法都不可能使氫原子電離 C．前者可使氫原子電離 D．后者可使氫原子電離 答案 D 解析 電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子時(shí)發(fā)生彈性碰撞．由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把 eV的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收，故 D正確． [創(chuàng)新應(yīng)用題組 ] 10．已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)，原子的能量 E1＝－ eV，電子的軌道半徑為 r1＝ 10－ 10 m；而量子數(shù)為 n 的能級(jí)的能量值為 En＝1n2E1，半徑為 rn＝ n2r： (結(jié)果保留三位有效數(shù)字 ) (1)若要使處于 n＝ 3的激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用頻率多大的光照射氫原子？ (2)氫原子處于 n＝ 3能級(jí)時(shí)，電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電子的電勢(shì)能各為多少？ (靜電力常量 k＝ 910 9 Nm 2/C2，電子電量 e＝ 10 － 19 C，普朗克常量 h＝ 10－ 34 Js) 答案 (1)10 14 Hz (2)10 － 19 J(或 eV) － 10 － 19 J(或－ eV) 解析 (1)氫原子處于 n＝ 3的激發(fā)態(tài)時(shí)，原子的能量為 E3＝ 132E1＝－ eV 要使其發(fā)生電離，至少要吸收能量 hν min＝ 0－ E3，則最小頻率 ν min＝ － E3h ＝ 10－ 1910 － 34 Hz＝ 1014 Hz (2)氫原子處于 n＝ 3的激發(fā)態(tài)時(shí)，有 ke2r23＝ mev2r3， r3＝ 32r1 則電子的動(dòng)能為： Ek3＝ 12mev2＝ ke22r3＝910 9 － 19 223 210 － 10 J＝ 10－ 19 J(或 eV) 電子的電勢(shì)能為： Ep3＝ E3－ Ek3＝－ eV－ eV＝－ eV ≈ － 10 － 19 J.
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