24-25高中物理人教版选择性必修第三册 21 第四章 4．氢原子光谱和玻尔的原子模型

21/214．氢原子光谱和玻尔的原子模型1．了解光谱、连续谱和线状谱等概念，知道氢原子光谱的实验规律。2．知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特性。3．了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容，能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱。4．认识玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构模型之间的继承和发展关系，了解玻尔模型的不足之处及其原因。光谱1．定义：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。2．分类(1)线状谱：有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱。(2)连续谱：有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，叫作连续谱。3．特征谱线气体中中性原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。4．光谱分析(1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分。(2)优点：灵敏度高，达到10-10g就可被检测到。提醒：同一种原子可以发射和吸收同一种频率的谱线。不同物体发出的不同光谱如图所示。【问题】(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？提示：(1)钨丝白炽灯的光谱是连续谱，其他三种光谱既有线状分立谱又有连续谱。(2)不同。1．光谱的分类(1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)。(2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。(3)产生条件及特点光谱分类产生条件光谱特点连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成。各元素的谱线不同(又叫特征谱线)吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线(与特征谱线对应)2．光谱分析应用：①应用光谱分析发现新元素。②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。③应用光谱分析鉴定食品优劣。特别提醒：同种元素的吸收光谱与线状谱是一一对应的，光谱分析可用吸收光谱，也可用线状谱，连续谱不能用于光谱分析，光谱分析时只能用特征谱线。【典例1】关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱都是线状谱C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐形成的是吸收光谱D．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱C[太阳光谱是吸收光谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成，故A错误；霓虹灯产生的是线状谱，炼钢炉中炽热铁水产生的是连续谱，故B错误；强白光通过酒精灯火焰上的钠盐形成的是吸收光谱，故C正确；发射光谱既可以是线状谱，也可以是连续谱，只有线状谱才能进行光谱分析，故D错误。][跟进训练]1．与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是()A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱B[各种原子的发射光谱都是线状谱，A错误；太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，B正确；可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，C错误；电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D错误。]氢原子光谱的实验规律经典理论的困难1．氢原子光谱的特点：光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光。提醒：氢原子光谱是线状谱。2．巴耳末公式：1λ＝R∞122-1n2(n＝3，4，5，…)，式中R∞叫作里德伯常量，实验测得的值为R∞＝3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。提醒：巴耳末公式只适用于氢原子在可见光区的谱线。4．经典理论的困难(1)核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。(2)经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。由于各种元素的原子结构不同，在光源的作用下都可以产生自己的特征光谱。如果一个样品经过激发在感光板上有几种元素的谱线出现，就证明该样品中有这几种元素。光谱分析十分突出的优点是一次可以分析多种元素，精度、灵敏度高，且不需纯样品，只需利用已知谱图即可进行光谱定性分析。如图甲所示为a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱。【问题】(1)通过光谱分析可以了解该物质缺乏的是什么元素？(2)请说出你的依据。提示：(1)b元素、d元素。(2)依据：由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素和d元素的谱线在该线状谱中不存在。1．氢原子光谱(1)氢原子光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱，在可见光区内，氢原子光谱有四条谱线，它们分别用符号Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，氢原子受激发只能发出几种特定频率的光，如图所示。(2)氢原子光谱特点。①不连续，只由亮线组成；②不同色，每种颜色对应一种波长；③不等距，相邻两种光的波长间距不同。2．巴耳末公式(1)表达式：1λ＝R∞122-1n2(n＝3，(2)说明：①巴耳末公式适用于可见光区的谱线；②R∞叫作里德伯常量，R∞＝1.10×107m-1；③n只能取整数，氢原子光谱的波长只能取分立值。特别提醒：(1)巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。(2)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。【典例2】氢原子光谱巴耳末系最短波长与最长波长之比为()A．59B．49C．79思路点拨：由1λ＝R∞122-1n2，n＝3，4，5，…知，n＝3A[由巴耳末公式1λ＝R∞122-1n2，n＝3，4，5，…得，当n＝∞时，波长最小，最小波长λ1满足1λ1＝R∞·122，当n＝3时，波长最大，最大波长λ2满足1λ[跟进训练]2．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是()A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气，可得到钠元素的特征谱线C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据D[不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；强烈的白光通过低温的钠蒸气时，某些波长的光被吸收，产生钠的吸收光谱，选项B正确；每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，选项C正确；α粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，选项D错误。本题选不正确的，故选D。]玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的能量状态叫作激发态。3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为Em，n＞m)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝En－Em，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。玻尔认为，电子只能在一些半径取分立值的轨道上运动，如氢原子中电子运动轨道的最小半径是0.53×10-10m，其他的玻尔半径只能是2.12×10-10m、4.77×10-10m等，玻尔半径不可能是介于这些值之间的中间值。【问题】(1)经典物理学的观点是怎样的？(2)玻尔对氢原子核外电子的运动又是怎样解释的？提示：(1)根据经典理论，随着不断向外辐射能量的电子能量的减少，电子绕原子核运行的轨道半径连续地减小，于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造地球卫星受到阻力作用不断损失能量后，要落到地面上一样。(2)电子绕核做圆周运动，尽管在高速旋转，但并不向外辐射能量，电子是稳定的。1．轨道量子化(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。(2)氢原子各条可能轨道上的半径rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，r1是离核最近的可能轨道的半径，r1＝0.53×10-10m。其余可能的轨道半径还有0.212nm、0.477nm、…，不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。2．能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，其能级公式En＝1n2E1(n＝1，2，3，其中E1代表氢原子处于基态时具有的能量，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6eV。n是正整数，称为量子数。量子数n越大，表示能级越高。(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。3．跃迁原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，高能级Em低能级En。可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上。玻尔将这种现象叫作电子的跃迁。【典例3】(多选)根据玻尔理论，激发态的氢原子辐射出一个光子后，关于电子绕氢原子核运动的情况，下列说法正确的是()A．电子的轨道半径变小B．由于辐射出光子，电子动能变小C．电势能变小D．因为能量变小，根据公式ε＝hν，其绕氢原子核运动的频率变小AC[激发态的氢原子辐射出一个光子后，由高能级向低能级跃迁，电子的轨道半径变小，静电力做正功，电势能变小，动能变大，B错误，A、C正确；设电子的质量为m，电子的轨道半径为r，绕原子核运动的频率为f，根据静电力提供向心力ke2r2＝m(2πf)2r，得半径减小，频率增大，[跟进训练]3．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1n2，其中n＝2，3，4，…，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为A．－4hc3E1B．－2hcE1CC[第一激发态是能量最低的激发态n＝2，依题意可知第一激发态能量为E2＝E14；电离是氢原子从第一激发态跃迁到最高能级n(n＝∞)的过程，需要吸收的最小光子能量为E＝0－E2＝－E14，由E＝hcλ得：－E14＝hcλ玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性1．玻尔理论对氢光谱的解释(1)解释巴耳末公式。①按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝En－Em。②巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。(2)解释氢原子光谱的不连续性。原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。2．玻尔理论的局限性(1)成功之处。玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。(2)局限性保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看作经典力学描述下的轨道运动。(3)电子云。原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。提醒：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道，会放出光子；反之会吸收光子。原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会吸收或辐射出一定频率的光子。【问题】(1)若从E3跃迁到E1，是否只有E3→E1一种可能？(2)如果是一群氢原子处于量子数为n的激发态，最多能辐射出多少条谱线？提示：(1)不是。可以是E3→E1，也可以是E3→E2，E2→E1。(2)共有N＝Cn2＝1．能级图：能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n＝∞是原子电离时对应的状态。2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝Cn2＝3．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定。hν＝En－Em(En、Em是始、末两个能级的能量且m<n)，能级差越大，放出光子的频率就越高。4．光子的吸收：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝En－Em(m<n)。5．电离：原子失去电子的过程叫电离。要使原子电离，外界必须对原子做功，所提供的最小能量叫作电离能，处于不同能量状态的氢原子的电离能为－E1n2(n＝1，2，3，【典例4】(2022·浙江6月选考)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是()A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态B[大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时可以释放出3种不同能量的光子，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时有hν1＝E3－E2＝1.89eV，从n＝2能级跃迁到n＝1能级时有hν2＝E2－E1＝10.2eV，从n＝3能级跃迁到n＝1能级时有hν3＝E3－E1＝12.09eV，显然hν3能量最大，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，逸出光电子的最大初动能Ekm＝hν3－W0＝12.09eV－2.29eV＝9.80eV，故A错误；由动量p＝hλ＝hνc可知，辐射光子的能量越大，其动量也越大，故B正确；从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光子的能量hν1＝1.89eV，小于金属钠的逸出功，故处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时释放出的3种光子中只有2种可以使金属钠发生光电效应，故C错误；要使氢原子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，需要吸收光子的能量只能为E4－E3＝0.66eV，故D解决玻尔原子模型问题的四个关键(1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量。(2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定。(3)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的。(4)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大；轨道半径小，原子的能量小。[跟进训练]4．(2022·广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子处在第n能级的能量为En＝E1n2(n＝1，2，3，…)，其中E1＝－13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使处于n＝20能级的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是A．红外线波段的光子B．可见光波段的光子C．紫外线波段的光子D．X射线波段的光子A[要使处于n＝20能级的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－-13.6202eV＝1．(多选)下列说法正确的是()A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生明线光谱D．在一定条件下气体也可以产生连续光谱AD[据连续光谱的产生知A正确；吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，B错误；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，C错误，D正确。]2．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线是由于()A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素C[太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时某些频率的光被大气层中的原子吸收，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素，C正确。]3．(多选)根据玻尔理论，以下说法正确的是()A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差BCD[根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故选项A错误，B正确；玻尔理论中的第二条假设就是电子绕核运动的可能轨道的半径是量子化的，不连续的，故选项C正确；原子在发生能级跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确。]4．(2023·湖北卷)2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV)。根据图示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子()A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁A[根据题意可知，波长为121.6nm的氢原子谱线对应的光子能量为10.2eV。n＝2和n＝1能级之间的跃迁释放的光子能量为E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，A正确；n＝3和n＝1能级之间的跃迁释放的光子能量为E2＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，B错误；n＝3和n＝2能级之间的跃迁释放的光子能量为E3＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，C错误；n＝4和n＝2能级之间的跃迁释放的光子能量为E4＝－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV，D错误。]回归本节知识，自我完成以下问题：1．光谱按产生方式可分为哪些？提示：发射光谱和吸收光谱，其中发射光谱又分为线状谱和连续谱。2．玻尔原子理论的基本假设有哪三个方面的内容？提示：①轨道量子化②能量量子化和定态③频率条件与跃迁3.玻尔理论有哪些局限性？提示：①不能解释稍微复杂一点的原子的光谱现象②电子的运动没有确定的轨道激光的产生机理原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程是以光子的形式辐射能量的过程，这就是原子发光现象。原子发光有两种情形，一种是自发辐射，即处于不稳定的激发态的原子自发地跃迁到较低能级辐射出一个光子。各个原子发出的光是向四面八方辐射的，它们的频率和振动情况互不相同，我们看到的只是大量光产生的平均效果，这种光就是自然光，就是普通光源的发光情形。另一种是受激辐射，当原子处于激发态E2时，如果恰好有能量hν＝E2－E1的光子从附近通过，在入射光的电磁场的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迁到低能级E1去，这种辐射叫作受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率和振动情况都跟入射光子完全一样。如此，一个入射光子由于受激辐射就变成了两个同样的光子。如果这两个光子在介质中传播时再引起其他原子发生受激辐射，就会产生越来越多的相同光子，使光得到加强。由于受激辐射而得到加强的光被称为激光。原子的发光有哪两种情形？激光的产生是哪种？提示：自发辐射和受激辐射受激辐射课时分层作业(十六)氢原子光谱和玻尔的原子模型题组一光谱1．氢是自然界中最简单的元素，下列关于氢原子光谱的说法正确的是()A．氢原子光谱是连续谱B．氢原子光谱是氢原子的特征谱线C．经典物理学可以解释氢原子光谱D．不同化合物中的氢的光谱不同B[氢原子光谱是线状谱，不是连续谱，故A错误；不同原子的原子光谱是不同的，氢原子光谱是氢原子的特征谱线，故B正确；经典物理学不可以解释氢原子光谱的分立特征，故C错误；不同化合物中的氢的光谱相同，氢原子光谱是氢原子的特征谱线，故D错误。]2．关于光谱，下列说法正确的是()A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．做光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱D．做光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱B[原子发出的光谱是特征光谱，是线状谱，A错误；线状谱只包含对应波长的若干光，B正确；做光谱分析一定要用线状谱，既可以是发射光谱，也可以是吸收光谱，C、D错误。]题组二氢原子光谱的实验规律经典理论的困难3．下列对于巴耳末公式的说法正确的是()A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发出的光在可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发出的光在一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发出的光的波长B[巴耳末公式只确定了氢原子发出的光在一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子发出的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线进行分析总结出来的，它只确定了氢原子发出的光在可见光部分的光的波长，B正确，C错误。]4．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝E1n2，其中n＝2，3，4，…。1885年，巴耳末对当时已知的在可见光区的四条谱线分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作1λ＝R∞122-1n2，n＝3，4，5，…。式中R∞叫作里德伯常量，这个公式称为巴耳末公式。用A．－E1hc BC．－E12hcA[由第n能级向第2能级跃迁，氢原子释放光子，则E1n2－E122＝hν，ν＝cλ，联立可得E11n2-122＝hcλ，又5．如图所示在放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，从其中的氢气放电管观察氢原子的光谱，发现它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是()A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级C．核式结构决定了氢原子有这种分立的光谱D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续D[放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，这是因为原子发生了跃迁，同时辐射出光子，形成光谱，但是因为原子在不同能级之间跃迁时，形成不同波长的光，而形成的光谱是已经发生了跃迁的能级形成的，由于不同能级之间发生跃迁的条件不一样，有几条光谱线并不对应着氢原子有几个能级，同时氢原子的光谱是一些分立的不连续的亮线，故A、B、C错误，D正确。]题组三玻尔原子理论的基本假设6．关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是()A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射电磁波B．电子只能吸收能量等于两个能级能量差的光子从低能级跃迁到高能级C．一群电子从能量较高的定态轨道(n>2)跃迁到基态时，只能放出一种频率的光子D．玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘B[按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时不向外辐射电磁波，状态是稳定的，A错误；电子只能吸收能量等于两个能级能量差的光子从低能级跃迁到高能级，B正确；一群电子从能量较高的定态轨道(n>2)跃迁到基态时，能放出多种频率的光子，C错误；玻尔的氢原子模型没有彻底解决卢瑟福原子结构模型的缺陷，D错误。]7．原子从一个能级跃迁到另一个较低能级时，有可能不辐射光子，例如在某种条件下，处在铬原子n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不辐射光子，而是将相应的能量转移给n＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－An2，式中n表示不同的能级，且n＝1，2，3，…，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是(A．316A B．7C．1116A D．5C[由题意可知，n＝1能级的能量E1＝－A，n＝2能级的能量E2＝－A4，从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的能量ΔE＝E2－E1＝3A4，n＝4能级的能量E4＝－A16，电离需要的能量E＝0－E4＝A16，所以俄歇电子的动能Ek＝ΔE－E＝3A4－题组四玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性8．关于玻尔理论的局限性，下列说法正确的是()A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的B．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论C．玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念D．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因B[玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，C、D错误。故选B。]9．氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在基态，则下列说法正确的是()A．由于氢原子只吸收特定能量的光子，所以能量为12.5eV的光子不会被基态氢原子吸收B．由于氢原子只吸收特定能量的光子，故动能为12.5eV的电子的能量不会被基态氢原子吸收C．能量为14eV的光子不会被基态氢原子吸收D．动能为14eV的电子不会被基态氢原子吸收A[根据玻尔理论，氢原子吸收光子可以从低能级跃迁至高能级，光子的能量恰好等于两能级差，如果不等于，则光子不能被吸收，基态与第3能级的能级差为12.09eV，与第4能级的能级差为12.75eV，所以12.5eV的光子不会被吸收，故A正确；氢原子被外来自由电子撞击俘获能量被激发，电子的能量为12.5eV，氢原子最高可跃迁到第3能级，剩余能量可以以动能形式存在，所以，可以被吸收，故B错误；当光子的能量大于13.6eV时，氢原子吸收光子后发生电离，多余的能量作为脱离氢原子后电子的动能，因此，可以被吸收，故C错误；动能为14eV的电子最高可以使氢原子电离，因此，可以被吸收，故D错误。]10．如图所示，被激发的氢原子从较高能级向较低能级跃迁时，分别发出波长为λ1、λ2、λ3的三条谱线，则下列关系正确的是()A．λ1＝λ2＋λ3 B．λ3＝λ1＋λ2C．1λ1＝1λ2＋1λ3 DD[根据玻尔理论，氢原子吸收或辐射光子的能量等于前后两能级间的能量差，因为En－Em＝hν，由题知E3－E1＝hcλ3，E3－E2＝hcλ1，E2－E1＝hcλ2，而E3－E2＋E2－E1＝E3－E1，所以hcλ3＝hcλ1＋hc11．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态上，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处于该激发态能级上的原子总数的1n-1A．2200个 B．2000个C．1200个 D．2400个A[氢原子从量子数为4的能级向低能级跃迁，最终都回到基态，共有6种可能的跃迁方式，如图所