人教版高中物理選擇性必修第三冊第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習(xí)題課5玻爾理論的綜合問題課件

物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習(xí)題課5玻爾理論的綜合問題題型一對幾種躍遷的對比理解1．使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實(shí)物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級時(shí)能量有余，而激發(fā)到n＋1能級時(shí)能量不足，則可激發(fā)到n能級的問題。(2)原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值，就可使原子發(fā)生能級躍遷。2．一群原子和一個(gè)原子如果只有一個(gè)氫原子，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí),只能出現(xiàn)所有可能情況中的一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會有各種情況出現(xiàn)。3．直接躍遷與間接躍遷原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)可能是間接躍遷。兩種情況輻射或吸收光子的頻率不同?！纠?】

(多選)氫原子的能級圖如圖所示，欲使處于基態(tài)的氫原子躍遷,下列措施可行的是(

)A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用11eV的電子碰撞√√√[解析]

由玻爾理論的躍遷假設(shè)可知，氫原子在各能級間躍遷，只能吸收能量值剛好等于兩能級能量差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n＝1和n＝2的兩能級能量差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量差，因而氫原子能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。對于14eV的光子，其能量大于氫原子電離能，足可使氫原子電離，而不受氫原子能級間躍遷條件限制，由能量守恒定律不難知道，氫原子吸收14eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子仍具有0.4eV的動能。用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動能可全部或部分地被氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子躍遷，故A、C、D正確。√√題型二躍遷和電離的分析1．電離：指電子獲得能量后脫離原子核的束縛成為自由電子的現(xiàn)象。電離態(tài)：指n→∞，E＝0的狀態(tài)。電離能：電子發(fā)生電離所需的能量。2．氫原子躍遷與電離的區(qū)別hν＝En－Em(m<n)只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大?！纠?】將氫原子電離，就是從外部給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。(1)若要使n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200nm的紫外線照射處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度多大？(電子電荷量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量me＝0.91×10－30kg，氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)

[針對訓(xùn)練2]

(多選)(2024·云南保山期中)如圖為氫原子的能級示意圖，則下列說法正確的是(

)A．氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射的光子的波長小于由n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射光子的波長B．處于n＝2能級的氫原子吸收能量1.89eV的光子可以躍遷到n＝3能級C．處于基態(tài)的氫原子吸收14eV的能量一定會發(fā)生電離D．一個(gè)處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷最多可以輻射6種不同頻率的光子√√[針對訓(xùn)練3]

(2021·浙江諸暨中學(xué)高二期中)按玻爾原子模型，氫原子核外電子分別在第1、2軌道上運(yùn)動時(shí)，其有關(guān)物理量的關(guān)系是