一、氢原子跃迁.ppt

金太阳新课标资源网 * 本专题所考查的内容在高考中主要以选择题的形式出现，难度不大．但在近几年来，试题中出现了不少中学物理教材中没有的新知识背景，如“超重元素”、“双电荷交换反应”、“μ氢原子”等，因此在平时训练中，要引导学生对新情景中的问题与学过的知识相联系，达到变通求解．在专题复习中要熟练掌握以下知识点： (1)原子的核式结构理论； (2)玻尔理论，尤其是能级跃迁规律； (3)α、β、γ的属性及衰变规律； (4)质能方程与核反应中核能的求解．高考中本专题常与其他知识点相结合，在复习中要引起足够重视． 例1、如图12-1-1所示，用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量．根据氢原子的能级图可以判断，△ n和E的可能值为(　　) 一、氢原子跃迁、电离 图12-1-1 A△ n=1,13.22eV≤E＜13.32eV B △ n=2,13.22eV≤E＜13.32eV C △ n=1,12.75eV≤E＜13.06eV D△ n=2,12.72eV≤E＜13.06eV 本题考查氢原子跃迁时辐射出的光谱线条数及实物粒子与原子相碰时，只在入射粒子的动能大于或等于某两定态能量之差，才可以使原子受激发而向较高轨道跃迁． 解析：可知，增加5条光谱线，则调高电子能量前后，激发态分别可能是2到4或5到6激发态，即△ n=1或△ n=2.当电子前后激发态分别为2和4时，△n=2，则吸收的能量E：E4-E1≤EE5-E1，把不同轨道的能级代入可求得：12.75eV≤E13.06eV；同理可求得电子前后激发态分别为5和6时吸收的能量E为：13.22eV≤E13.32eV，因此答案选AC. μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图12-1-2所示为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为 、 、 、 、 和 的光，且频率依次增大，则E等于( ) A．h( - ) B．h( + ) C．h D．h 解析：此题是出现的新情景，这就要求学生能对所学知识进行迁移，我们知道一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱条数： N= = 类比可得，μ氢原子吸收光子后，能发出6种频率的光，则说明电子处于第4激发态，则必须吸收2到4能级之差的光子．再根据频率的高低可知 答案为C. (2009·全国Ⅱ)氢原子的部分能级如图12-1-3所示．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．由此可推知，氢原子( ) 图12-1-3 A．从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光 C．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D．从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光 解析：本题考查玻尔的原理理论．从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.2eV，不在1.62eV到3.11eV之间，A正确．已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间，从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量在1.89eV～3.40eV之间，B错．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的最大光子能量为1.51eV，比可见光的光子能量小．C错．从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89eV介于1.62到3.11之间，所以是可见光，D对． 例2、(2010·金华模拟)氢原子的核外电子从距核较远的轨道跃迁到距核较近的轨道过程中，下列说法正确的是(　　) A．原子要吸收光子，电子的动能变大，电势能增大，原子能量减小 B．原子要吸收光子，电子的动能变小，电势能减小，原子能量增大 C．原子要放出光子，电子的动能变大，电势能变小，原子能量减小 D．原子要放出光子，电子的动能变大，电势能增大，原子能量减小 二、氢原子跃迁过程中的能量变化 解析：电子从较远轨道跃迁到较低轨道过程中，由于静电力做正功，原子的电势能减小，电子的动能增大．(类似卫星变轨运动)所以原子的总能量减小，电子放出光子．选取C. 玻尔理论虽然提出了轨道量子化和能量量子化，