玻尔理论和能级跃迁

玻尔理论和能级跃迁玻尔理论和能级跃迁考情透析考情透析命题点考频分析命题特点核心素养玻尔理论的理解2024年：重庆T8江苏T5江西T2浙江T10安徽T1浙江1月T12北京T132023年：湖北T1辽宁T6山东T1新课标T32022年：海南T11重庆T6浙江6月T7广东T5北京T1本专题在高考中主要考查原子的结构、玻尔理论的理解、氢原子的能级跃迁与电离、能级图等问题，有时会与光电效应知识综合命题，题型多为选择题。物理观念：通过对玻尔理论的学习理解并掌握能级跃迁的规律；进而形成原子结构的物质观和原子跃迁中的能量守恒的观念。氢原子的能级跃迁热点热点突破命题点命题点1玻尔理论的理解▼考题示例1（2023·山东省·模拟题）对光产生机理的研究，推动了光的广泛应用，从氢气放电管可以获得氢原子光谱，1885年巴尔末对已知的，在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长λ能够用一个公式表示，这个公式写做＝，n＝3，4，5，…。式中R叫做里德伯常量，其值为1.10×107m－1，关于氢原子光谱的说法正确的是（）A．公式中的n取不同的整数，可以获得很多氢原子的谱线，说明氢原子光谱是连续光谱B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的实验规律C．根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动与人造地球卫星一样，轨道半径都是连续的D．根据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，不断向外辐射光子答案：B解析：A．依据公式＝，n＝3，4，5，…。当n取不同的正整数时，获得一条对应的氢原子的谱线，故氢原子光谱是不连续光谱，故A错误；B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子的线状光谱的特征，故B正确；C．根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动轨道半径是不连续的，故C错误；D．据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，不向外辐射光子，故D错误；故选B。跟踪训练1（2023·北京市市辖区·模拟题）玻尔认为，围绕氢原子核做圆周运动的核外电子，轨道半径只能取某些特殊的数值，这种现象叫做轨道的量子化。若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1，则第n条可能的轨道半径为rn＝n2r1（n＝1，2，3，……），其中n叫量子数。设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆周运动形成的等效电流，在n＝3状态时其强度为I，则在n＝2状态时等效电流强度为（）A． B． C． D．答案：D解析：由题意知n＝2和n＝3状态对应的轨道半径之比为r2∶r3＝4∶9；核外电子绕核运动时，电子所受的库仑力提供其运动的向心力：＝，解得T＝，则n＝2和n＝3两个轨道上的周期比为T2∶T3＝8∶27；由于核外电子绕核转动一周通过某一个横截面的电荷量为e，根据电流的定义式I＝知，两个状态下等效电流之比I2∶I3＝T3∶T2＝27∶8；n＝3状态时其等效电流强度为I，则n＝2状态时等效电流强度为。故选D。总结升华一、玻尔理论的三条基本假设（1）轨道量子化：电子轨道不连续；（2）原子能量量子化：不同轨道上状态稳定且能量不同；（3）原子跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，会辐射（或吸收）一定频率的光子。二、解答核外电子在不同轨道上运动状态问题时涉及的主要物理规律（1）库仑定律：F＝，可以用来确定电子和原子核间的相互作用力。（2）牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。（3）功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的电子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。命题点命题点2氢原子的能级跃迁▼考题示例2[科技前沿]（2024·重庆市·历年真题）（多选）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线（如图），则（）A．Hα的波长比Hβ的小B．Hα的频率比Hβ的小C．Hβ对应的光子能量为3.4eVD．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态答案：BD解析：AB．氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；C．Hβ对应的光子能量为E＝(－0.85)eV－(－3.40)eV＝2.55eV，故C错误；D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E＝(－3.40)eV－(－13.60)eV＝10.2eVHβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。故选BD。跟踪训练2（2024·浙江省·历年真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（）A．频率为ν31的光，其动量为B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为D．若原子n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′＞答案：B解析：A．根据玻尔理论可知hν31＝E3－E1则频率为ν31的光其动量为p＝＝＝选项A错误；B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W逸出功，Ekm2＝hν21－W逸出功最大初动能之差为ΔEkm＝hν31－hν21＝hν32选项B正确；C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式Δx＝＝产生的干涉条纹间距之差为Δx＝＝≠选项C错误；D．若原子n＝3跃迁至n＝4能级，则E4－E3＝hν34可得入射光的频率ν34＝选项D错误。故选B。总结升华1．两类能级跃迁受激跃迁：①光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差hν＝Em－En。②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。③大