学习氢原子跃迁应注意的五个不同.DOC

学习氢原子跃迁应注意的五个不同 徐高本 氢原子的跃迁是“氢原子的能级结构”一节的重点内容、同学们学习应注意以下五个不同。 一. 应注意一群原子和一个原子跃迁的不同 说法一：一群氢原子就是处在n轨道上有若干个氢原子，某个氢原子向低能级跃迁时，可能从n能级直接跃迁到基态，产生一条谱线；另一个氢原子可能从n能级跃迁到某一激发态，产生另一条谱线，该氢原子再从这一激发态跃迁到基态，再产生一条谱……由数学知识得到一群氢原子处于n能级时可能辐射的谱线条数为。对于只有一个氢原子的，该氢原子可从n能级直接跃迁到基态，故最少可产生一条谱线，不难推出当氢原子从n能级逐级往下跃迁时，最多可产生n－1条谱线。 说法二：对于一个氢原子来说，一次激发只产生一种光谱，也就是只有一次能级跃迁，那么从题目看就有4→3，4→2，4→1这三种可能，至于从能级N=3或2再度跃迁，就是另一次激发的过程了。 一群原子则不同，因为在一次激发过程中，不同的原子还会相互影响，也就是说，假设一个氢原子发生了4→3的跃迁，附近的另一个氢原子发生了4→1的跃迁，给他提供了能量，那么这个跃迁过的能级N=3的氢原子会再度跃迁产生3→2，3→1两种可能，N=2的氢原子也会如此发生2→1的跃迁。因此有6种可能。 区别在于一个氢原子无法再次获得被激发的条件，一群氢原子会相互影响，从而发生多次跃迁。例1. 有一个处于量子数n＝4的激发态的氢原子，它向低能级跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？ 解析：对于一个氢原子，它只能是多种可能的跃迁过程的一种，如图1所示，由能级跃迁规律可知：处于量子数n＝4的氢原子跃迁到n＝3，n＝2，n＝1较低能级，所以最多的谱线只有3条。 例2. 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，则在此过程中发出的光子总数是多少？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在该激发态能级上的原子总数的（ ） A. 2200 B. 2000 C. 1200 D. 2400 解析：这是全国理综考题，由题中所给信息，处于量子数n＝4的氢原子跃迁到n＝3，n＝2，n＝1较低能级的原子数分别为个，则辐射光子数为个。而处于量子数n＝3的400个氢原子向n＝2，n＝1跃迁，跃迁原子数分别为个，则辐射光子数为200×2＝400个，而处于量子数n＝2的原子总数为400＋200＝600个，向基态跃迁则辐射光子数为600个。所以，此过程发出光子的总数为1200＋400＋600＝2200个。即选项A正确。 二. 应注意跃迁与电离的不同 根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子方能实现；相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量必须满足，即两个能级的能量差。使基态原子中的电子得到一定的能量，彻底摆脱原子核的束缚而成为自由电子，叫做电离，所需要的能量叫电离能。光子和原子作用而使原子发生电离时，不再受“”这个条件的限制。这是因为原子一旦被电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子的结构理论。 例3. 当用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时，氢原子 A. 不会吸收这个光子 B. 吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eV C. 吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零 D. 吸收该光子后不会被电离 解析：当n＝3时，氢原子的能量，所以处于n＝3激发态的氢原子的电离能是1.51eV，当该原子吸收具有1.87eV能量的光子后被电离，电离后电子的动能是，所以选项B正确。 三. 要注意辐射谱线频率、波长的不同 氢原子能级图形象地给出了各能级的能量大小关系。当氢原子从n能级直接跃迁到基态时，两能级能量差值最大，由能的转化与守恒可知，辐射的光子频率最大，对应的波长最小，表达式为，，同理从n能级跃迁到n－1能级时，两能级能量的差值最小，辐射的光子频率最小，波长最长，即，。 例4. 氢原子能级图的一部分如图2所示，a、b、c分别表示在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是和，则（ ） A. B. 期工程 C. D. 解析：由能量关系可知，由代入上式有，即。所以选项B、D正确。 四. 应注意入射光子与入射的实物粒子不同 根据光子说，每一个光子的能量均不可“分”，也只有频率的光子才能使k态的原子跃迁到n态。实物粒子与光子不同，其能量不是一份一份的。实物粒子使原子发生能级跃迁是通过碰撞来实现的。当实物粒子速度达到一定数值，具有一定的动能时，实物粒子与原子发生碰撞，其动能可全部或部分地被原子吸收，使原子从一个较低的能级跃迁到另一个较高的能级，原