高物理氢光谱与能级

1、一、一、玻尔的原子理论玻尔的原子理论三条假设三条假设二、二、氢原子能级及氢光谱氢原子能级及氢光谱三三. 几个重要的关系式几个重要的关系式四四. 玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性五、五、氢原子中的电子云氢原子中的电子云055. 08年佛山市教学质量检测（二）年佛山市教学质量检测（二）2gk006. 2008年高考物理广东卷年高考物理广东卷 6gk009. 2008年高考理综山东卷年高考理综山东卷38(1) 054. 08年北京市海淀区一模试卷年北京市海淀区一模试卷13 035. 广东茂名市广东茂名市2007年第二次模考年第二次模考 4064. 08年福建省十大名校高考模拟试题年福建省十大名校高考

2、模拟试题 5039. 08年深圳市第一次调研考试年深圳市第一次调研考试2066. 珠海市珠海市2008年高考模拟考试年高考模拟考试 2018. 湖南省师大附中湖南省师大附中0708学年第一次月考学年第一次月考 4052. 2008年北京东城区第一次模拟试题年北京东城区第一次模拟试题17057. 广东省汕头市广东省汕头市2008年模拟考试年模拟考试6065. 08年南京一中第三次模拟年南京一中第三次模拟13(3)gk015. 2008年高考理综四川延考区卷年高考理综四川延考区卷 20067. 广州市重点中学广州市重点中学0708学年度第三次质检学年度第三次质检 2一、玻尔的原子理论一、玻尔的原子

3、理论三条假设三条假设（1）“定态假设定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能：原子只能处于一系列不连续的能量状态中量状态中,在这些状态中在这些状态中,电子虽做变速运动电子虽做变速运动,但并不向外但并不向外辐射电磁波辐射电磁波,这样的相对稳定的状态称为定态。这样的相对稳定的状态称为定态。（ 2）“跃迁假设跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定差值决定 。 hv=e2-

4、e1跃迁假设对发光跃迁假设对发光(吸光吸光) 从微观从微观(原子等级原子等级)上给出了解释上给出了解释（3）“轨道量子化假设轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足足),n(nhmvr3212 轨道量子化假设把量子观念引入原子理论，这是玻尔的轨道量子化假设把量子观念引入原子理论，这是玻尔的原子理论之所以成功的根本原因。原子理论之所以成功的根本原因。二、氢原子能级及氢光谱二、氢原子能级及氢光谱（1）氢原子能级）氢原子能级: 原子各个定态对应的能量是不连续原子各个定态对应的能量

5、是不连续的，这些能量值叫做能级。的，这些能量值叫做能级。能级公式：能级公式：)ev.e(enen6131112 半径公式：半径公式：)m.r(rnrn1011210530 （2）氢原子的能级图氢原子的能级图 （3） 氢光谱氢光谱在氢光谱中在氢光谱中, ,n=2,3,4,5,向向n=1跃迁发光形成赖曼线系跃迁发光形成赖曼线系n=3,4,5,6向向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；跃迁发光形成巴耳末线系；n=4,5,6,7向向n=3跃迁发光形成帕邢线系；跃迁发光形成帕邢线系；n=5,6,7,8向向n=4跃迁发光形成布喇开线系，跃迁发光形成布喇开线系，其中只有巴耳末线系的前其中只有巴耳末线系的前4条谱线

6、落在可见光区域内。条谱线落在可见光区域内。 三三. 几个重要的关系式几个重要的关系式（1）能级公式）能级公式212ev6131n.enen （2）跃迁公式）跃迁公式12eeh （3）半径公式）半径公式).r(rnrnm1053010112 （4） 动能跟动能跟n 的关系的关系由由nnnrmvrke222 得得2221221nrkemvennkn （5）速度跟）速度跟n 的关系的关系nrmrkevnnn112 （6）周期跟）周期跟n的关系的关系332nrvrtnnnn 关系式（关系式（5）（）（6）跟卫星绕地球运转的情况相似。）跟卫星绕地球运转的情况相似。四四. . 玻尔理论的局限性：玻尔理论的

7、局限性： 玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。 牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速对于宏观

8、质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的论中说的“电子轨道电子轨道”实际上也是没有意义的。更实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的

9、能量状态核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。电子云。五、氢原子中的电子云五、氢原子中的电子云055.08年佛山市教学质量检测（二）年佛山市教学质量检测（二）22.当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将当氢原子由较高能级跃迁到较低能级时将 ( ) a .辐射光子辐射光子,获得能量获得能量 b.吸收光子吸收光子,获得能量获得

10、能量c.吸收光子吸收光子,放出能量放出能量 d.辐射光子辐射光子,放出能量放出能量dgk006.2008年高考物理广东卷年高考物理广东卷 66、有关氢原子光谱的说法正确的是、有关氢原子光谱的说法正确的是 （ ）a氢原子的发射光谱是连续谱氢原子的发射光谱是连续谱b氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光c氢原子光谱说明氢原子能级是分立的氢原子光谱说明氢原子能级是分立的d氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关b cgk009.2008年高考理综山东卷年高考理综山东卷38(1) 38、 【物理物理【物理物理35】在氢原子光

11、谱中，电子从较高能级跃迁到在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级能级发出的谱线属于巴耳末线系若一群氢原子自发跃发出的谱线属于巴耳末线系若一群氢原子自发跃过时发出的谱线中只有过时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发生群氢原子自发跃迁时最多可发生 条不同频率条不同频率的谱线的谱线6054.08年北京市海淀区一模试卷年北京市海淀区一模试卷13 13大量氢原子处于大量氢原子处于n4的激发态，当它们向各较的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是正确的是 （ ）a最多只能

12、放出最多只能放出4种不同频率的光子种不同频率的光子b从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子波长最长能级放出的光子波长最长c从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子频率最大能级放出的光子频率最大d从从n4能级跃迁到能级跃迁到n3能级放出的光子波长等于能级放出的光子波长等于从从n2能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子波长能级放出的光子波长c035.广东茂名市广东茂名市2007年第二次模考年第二次模考 44大量氢原子处于大量氢原子处于n5的激发态，它们自发地跃迁的激发态，它们自发地跃迁到低能级，在多种可能的跃迁中，设从到低能级，在多种可能的跃迁中，设从n5直接跃直接跃迁到迁到n2和从

13、和从n5跃迁到跃迁到n1中放出光子的能量分中放出光子的能量分别为别为e1和和e2，则下面说法正确的是：，则下面说法正确的是： ( )a从从n5跃迁可能放出跃迁可能放出8种不同频率的光子种不同频率的光子b在在n1的轨道，电子动能最大的轨道，电子动能最大c在在n1的轨道，电子的动能和势能总和最大的轨道，电子的动能和势能总和最大de1e2b d064. 08年福建省十大名校高考模拟试题年福建省十大名校高考模拟试题 55光子能量为光子能量为e的一束光照射容器中的氢（设氢的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于原子处于n = 3的能级），氢原子吸收光子后，能的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为发出频率为

14、v1、v2、v3、v4、v5、v6的六种光谱线，的六种光谱线，且且v1 v2 v3 v4 v5 2 e1ce1 e2 e112evn2341e（ev） -3.4 -1.51 -0.850-13.6解：解： 能量为能量为e1光照射，可以看到三条光谱线光照射，可以看到三条光谱线,则则e1 = -1.51 -（-13.6）=12.09ev能量为能量为e2光照射，可以看到六条光谱线光照射，可以看到六条光谱线,则则e2 = -0.85 -（-13.6）=12.75evc d052.2008年北京东城区第一次模拟试题年北京东城区第一次模拟试题1717右图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子右图所示为氢原子

15、的能级示意图，一群氢原子处于处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为发出光子，用这些光照射逸出功为2.49ev的金属钠，的金属钠，下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）a.这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从 n=3跃迁到跃迁到n=2所发出的光波长最短所发出的光波长最短b. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从 n=3跃迁到跃迁到n=1所发出的光频率最高所发出的光频率最高 c. 金属钠表面所发出的光电子金属钠表面所发出的光电子的初

16、动能最大值为的初动能最大值为11.11evd. 金属钠表面所发出的光电子金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为的初动能最大值为9.60evn=4n=3n=2n=1-1.51ev-0.85ev-13.60ev-3.40evd6图示为氢原子的部分能级图关于氢原子能级图示为氢原子的部分能级图关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是的跃迁，下列叙述中正确的是 ( ) a用能量为用能量为10.21ev的光子照射，可使处于基态的的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态氢原子跃迁到激发态b用能量为用能量为11.0ev的光子照射，可的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态使处于基态的氢原子跃迁到激发

17、态c用能量为用能量为14.0ev的光子照射，可的光子照射，可使处于基态的氢原子电离使处于基态的氢原子电离d大量处于基态的氢原子吸收了能大量处于基态的氢原子吸收了能量为量为12.10ev的光子后，能辐射的光子后，能辐射3种不种不同频率的光同频率的光057.广东省汕头市广东省汕头市2008年模拟考试年模拟考试62- -13.611- -0.85e/ev3n4- -3.40-1.51a c d065.08年南京一中第三次模拟年南京一中第三次模拟13(3)13(3) (3-5模块模块) (5分分) 有两个质量为有两个质量为m的均处于基态的均处于基态的氢原子的氢原子a、b，a静止，静止，b以速度以速度v

18、0与之发生碰撞与之发生碰撞 . 己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子如欲碰后发出一个光子，则速度并发出光子如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少至少需要多大？己知氢原子的基态能量为需要多大？己知氢原子的基态能量为e1 (e10)。解：解： ,mvmv20 22022121mvmve 11243eeee mev103 gk015.2008年高考理综

19、四川延考区卷年高考理综四川延考区卷 2020用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为子，使这些氢原子被激发到量子数为n（n2）的激）的激发态。此时出现的氢光谱中有发态。此时出现的氢光谱中有n条谱线，其中波长的条谱线，其中波长的最大值为最大值为 。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到到某一值时，氢光谱中谱线数增加到n条，其中波长条，其中波长的最大值变为的最大值变为 。下列各式中可能正确的是：。下列各式中可能正确的是： （ ） an= n n bn= n n

20、1 c d a c067.广州市重点中学广州市重点中学0708学年度第三次质检学年度第三次质检 22下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( ) a一群氢原子处于一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，的激发态向较低能级跃迁，最多可放出二种频率的光子最多可放出二种频率的光子b由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质据原子光谱来鉴别物质c实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率具有一定的规律空间各处出现的概率具有一定的规律d 粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是粒子散射实验

21、揭示了原子的可能能量状态是不连续的不连续的 b c氢氢原原子子的的能能级级图图)( ev.eneen613121-0.851234n5-3.40-1.51-0.540en/ev-13.6氢原子的能级氢原子的能级氢光谱氢光谱0.41010.65620.48610.4340m电学实验器材选用原则电学实验器材选用原则指选用的实验器件要能保证实验的正常进行。指选用的实验器件要能保证实验的正常进行。如如-线路中的限流电阻必须满足要求，线路中的限流电阻必须满足要求，确保电流不能超过允许值；确保电流不能超过允许值；通过安培表的电流或加在伏特表上的电压均不通过安培表的电流或加在伏特表上的电压均不能超过它们的使