2023年氢原子的能级解析及经典例题.pdf

学习必备 欢迎下载 氢原子的能级:1、氢原子的能级图 2、光子的发射和吸收 原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。原子在始末两个能级 Em和 En（mn）间跃迁时发射光子的频率为，：h=Em-En。如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。原子处于第 n 能级时，可能观测到的不同波长种类 N 为：。原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn。轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。电子的动能：，r 越小，EK越大。电离：就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。例 1.对于基态氢原子，下列说法正确的是（）A它能吸收 12.09ev 的光子 B它能吸收 11ev 的光子 C它能吸收 13.6ev 的光子 D它能吸收具有 11ev 动能的电子部分能量 学习必备 欢迎下载 A、基态的氢原子吸收 12.09eV 光子，能量为-13.6+12.09eV=-1.51eV，可以从基态氢原子发生跃迁到 n=3 能级，故 A 正确；B、基态的氢原子吸收 11eV 光子，能量为-13.6+11eV=-2.6eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收故 B 错误；C、基态的氢原子吸收 13.6eV 光子，能量为-13.6+13.6eV=0，发生电离，故 C 正确；D、与 11eV 电子碰撞，基态的氢原子吸收的能量可能为 10.2eV，所以能从 n=1 能级跃迁到 n=2 能级，故 D 正确；故选：ACD 例 2.氢原子的能级图如图所示欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是（)A13.60eV B10.20eV C0.54eV D27.20eV 例 3.氢原子的部分能级如图所示，下列说法正确的是（）A大量处于 n=5 能级氢原子向低能级跃迁时，可能发出 10 种不同频率的光 B大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的最长波长的光是由 n=4 直接跃到 n=1 的结果 C 大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的不同频率的光中最多有 3 种能使逸出功为 2.23ev 的钾发射光电子 D处于基态的氢原子可以吸收能量为 10.5ev 的光子而被激发 A、根据 C52=10 知，这些氢原子可能辐射出 10 种不同频率的光子故 A 正确；B、氢原子由 n=4 向 n=1 能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，波长最短，故 B 错误；C、氢原子由 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时，n=3n=1 辐射的光子能量为13.6-1.51eV=12.09eV，n=3n=2 辐射的光子能量为 3.40-1.51=1.89eV，n=2n=1 辐射的光子能量为 13.6-3.40=10.20eV，1.89 2.23 不能发生光电效应，故有两种光能使逸出功为 2.23ev 的钾发射光电子，故 C 错误；D、只能吸收光子能量等于两能级间的能级差的光子，n=1n=2 吸收的光子能量为 13.6-3.40=10.20eV，n=1n=3 吸收的光子能量为13.6-1.51eV=12.09eV，故能量为 10.5ev 的光子不能被吸收，故 D 错误 故选：A 子的频率为如果原子吸收一定频率的光子原子得到能量后则从低能级向大但势能更小原子的能量变小电子的动能越小越大电离就是从外部给电有动能的电子部分能量学习必备欢迎下载基态的氢原子吸收光子能量为学习必备 欢迎下载 例 4.如图为氢原子能级示意图的一部分，已知普朗克常量 h6.63 1034J s，则氢原子（）A从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的波长长 B从 n=5 能级跃迁到 n=1 能级比从 n=5 能级跃迁到 n=4 能级辐射出电磁波的速度大 C一束光子能量为12.09eV 的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3 种不同频率的光，且发光频率的最大值约为2.9 1015Hz D一束光子能量为 15eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够使氢原子核外电子电离 试题分析：从 n=4能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的能量要小，因此根据可知，因此 A说法正确；从 n=5 能级跃迁到 n=1 能级比从 n=5 能级跃迁到 n=4 能级辐射出电磁波的速度一样都是光速，B错。一束光子能量为 12.09eV 的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够跃迁到 n=3 能级，因此受激的氢原子能自发地发出 3种不同频率的光，且发光频率的最大值约为 2.9 1015Hz（对应从 n=3 跃迁到 n=1），C正确。一束光子能量为 15eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，能够使氢原子核外电子电离，说法正确。例5.如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2 55 eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。子的频率为如果原子吸收一定频率的光子原子得到能量后则从低能级向大但势能更小原子的能量变小电子的动能越小越大电离就是从外部给电有动能的电子部分能量学习必备欢迎下载基态的氢原子吸收光子能量为学习必备 欢迎下载 解：氢原子从 n2 的某一能级跃迁到 n=2 的能级，满足：所以可见 n=4 基态氢原子要跃迁到 n=4 的能级，应提供：分 跃进图如图所示：例 6.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62eV 3.11eV 下列说法正确的是（）A处于 n=3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B大量氢原子从高能级向 n=3 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种不同频率的光 D大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3 种不同频率的可见光 A、紫外线的频率大于 3.11eV，n=3 能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于 0，所以氢原子发生电离故 A 正确 B、氢原子从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，有可能是红外线，红外线有显著的热效应故 B 正确 C、根据 C42=6，知，可能放出 6 种不同频率的光故 C 正确，D 错误故选 ABC 子的频率为如果原子吸收一定频率的光子原子得到能量后则从低能级向大但势能更小原子的能量变小电子的动能越小越大电离就是从外部给电有动能的电子部分能量学习必备欢迎下载基态的氢原子吸收光子能量为