【学考优化指导】2016-2017学年高二物理人教版选修3-5课件:第18章 原子结构

发布时间:2021-10-18 10:39:25

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原子跃迁的条件和规律

1.原子跃迁的条件:hν=E初-E终 (1)适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况,即 原子辐射或吸收光子的能量必须等于初、末两个能级的能量差。 (2)对于光子和原子作用而使原子电离或实物粒子和原子作用而 使原子激发的情况,则不受条件的限制。基态氢原子的电离能为 13.6 eV,只要大于或等于13.6 eV的光子都能使基态的氢原子吸收 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。至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的 动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或 等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃 迁。

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2.一群氢原子处于n=k能级向低能级跃迁时,可能产生的光谱线 (-1) 条数 N= 。 2 3.能级跃迁的几个问题 (1)一群原子和一个原子 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一个 可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可 能的情况只有一种,但是如果有大量的氢原子,这些原子的核外电 子跃迁时就会有各种情况出现了。 (2)跃迁与电离 原子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 要给原子一定的能量。如使氢原子从n=1的基态上升到n=∞的状 态,这个能量的大小至少为13.6 eV。

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(3)间接跃迁和直接跃迁 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。两种情况下辐射(或吸收)光子的频率 可能不同。 (4)入射光子与入射电子 若是在光子的激发下引发原子的跃迁,则要求光子的能量必须等 于原子的某两个能级能量差值;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大于或等于原子的某两个能级能量差值, 两种情况有所不同,要引起注意。

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【例题】欲使处于基态的氢原子激发或电离,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10 eV的光子照射 解析:由氢原子能级图可求得E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV, 即10.2 eV是第二能级与基态之间的能量差,处于基态的氢原子吸收 10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态,可使处于基态的氢原子激 发,A项正确;Em-E1≠11 eV、Em-E1≠10 eV,即不满足玻尔理论关于跃 迁的条件,B、D项错误;要使处于基态的氢原子电离,照射光的能量 须不小于13.6 eV,而14 eV>13.6 eV,故用14 eV的光子照射可使基态 的氢原子电离,C项正确。 答案:AC

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变式训练 如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能 级,辐射出能量为2.55 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。

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解析:氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,满足hν=EnE2=2.55 eV,En=hν+E2=-0.85 eV,所以n=4。基态氢原子要跃迁到 n=4的能级,应提供ΔE=E4-E1=12.75 eV的能量,跃迁图如图所示。

答案:12.75 eV

跃迁图见解析


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