第十五章 第2单元 原子结构 氢原子光谱

3．当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态 ．当光子能量大于或等于 时 的氢原子吸收，使氢原子电离； 的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子 吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具 吸收的光子能量大于 ，氢原子电离后， 有一定的初动能． 有一定的初动能． 4．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子 的能量而 ．原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 例如自由电子)的能量而 被激发． 被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子 吸收， 吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的 能量差值(E＝ 能量差值 ＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁． ，均可使原子发生能级跃迁．
3．氢原子从一种定态跃迁到另一种定态 ．
(
)
A．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能增大，轨 ．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能增大， 道半径变小 B．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能减小， B．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能减小，轨 道半径变大 C．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大，轨 ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大， 道半径变小 D．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能减小，轨 ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能减小， 道半径变大
[思路点拨 求解此题应关注以下两点： 思路点拨] 求解此题应关注以下两点： 思路点拨 (1)根据辐射出的光谱线条数，可知能放出多少种 根据辐射出的光谱线条数， 根据辐射出的光谱线条数 能量的光子． 能量的光子． (2)用hν＝Em－En和c＝λν求波长 用 ＝ 求波长λ. ＝ 求波长
[解析 解析] 解析
hc hc 解析： 解析：由跃迁公式得 ∆E1＝ ，∆E2＝ ，联立可得 ∆E2 λ1 λ2 λ1 ＝ ∆E1≈0.36 eV，D 对． ， λ2
答案： 答案：D
5．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内，若氢原子 ．可见光光子的能量在 范围内， ～ 范围内 从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光， 从高能级跃迁到量子数为 的低能级的谱线中有可见光， 的低能级的谱线中有可见光 根据氢原子能级图(如图 －2－2所示 ，可判断n为 根据氢原子能级图 如图15－ － 所示)，可判断 为 如图 所示 ( )
如图15－2－4所示为氢原子最低的四个能级， 如图 － － 所示为氢原子最低的四个能级， 所示为氢原子最低的四个能级 当氢原子在这些能级间跃迁时： 当氢原子在这些能级间跃迁时：
图15－2－4 － － (1)有可能放出多少种能量的光子． 有可能放出多少种能量的光子． 有可能放出多少种能量的光子 (2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长 在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？ 在哪两个能级间跃迁时 是多少？ 是多少？
2．下列说法中正确的是 ．
(
)
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱 ．炽热的固体、 B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线 ． 必定一一对应 C．气体发出的光只能产生明线光谱 ． D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的 ． 吸收光谱
解析：由连续光谱的产生知 正确 正确； 解析：由连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的 暗线和明线光谱中的明线相对应， 暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看 到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以 不对 不对； 到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B不对；气体发 光，若为高压气体则形成连续光谱，若为稀薄气体则产 若为高压气体则形成连续光谱， 生明线光谱，所以 不对 不对； 生明线光谱，所以C不对；甲物体发出的白光通过乙物质 的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以 不对 不对． 的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D不对． 答案： 答案： A
(
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C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 ． D．带负电的电子在核外绕着核旋转 ．
解析：卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容是： 解析：卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容是：在原 子的中心有一个很小的核，叫做原子核， 子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正 电荷和几乎全部质量都集中在原子核里， 电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子 在核外空间里绕着核旋转．由此可见 选项错误 选项错误， 、 、 在核外空间里绕着核旋转．由此可见B选项错误，A、C、 D选项正确． 选项正确． 选项正确 答案： 答案：ACD
图15－2－1 － －
②实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿 实验结果：绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿 原来的方向 前进，但是有少数 粒子发生 较大偏转 ，极 前进，但是有少数α粒子发生 少数α粒子偏转角度超过 ° 甚至达到180°. 少数 粒子偏转角度超过90°，甚至达到 粒子偏转角度超过 ° (2)在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电 在原子中心有一个很小的核叫原子核， 在原子中心有一个很小的核叫原子核 荷和几乎全部质量都集中在原子核上， 荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的电子在 核外空间绕核高速旋转． 核外空间绕核高速旋转．
[关键一点 关键一点] 关键一点 (1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的． 能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的． 能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的 (2)一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为n－ 一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为 － 一个氢原子 1，而一群氢原子向低能级跃迁时最多发出的光子数为 ， Cn2.
解析：若氢原子吸收一个光子，则氢原子总能量增加， 解析：若氢原子吸收一个光子，则氢原子总能量增加，由低能 v2 e 动能减小， 级跃迁到高能级，半径增大， 级跃迁到高能级，半径增大，根据 k 2＝m r 知，动能减小，所 r
2
正确，反之，氢原子放出一个光子总能量减小， 以 B 正确，反之，氢原子放出一个光子总能量减小，轨道半径 减小，电子动能增大， 正确． 减小，电子动能增大，C 正确．
图15－2－2 － － A．1 ． C．3 ． B．2 ． D．4 ．
解析：由题图可以看出， 解析：由题图可以看出，若n＝1，则由高能级向低能级 ＝ ， 跃迁时，释放出的光子的最小能量为 ＝ 跃迁时，释放出的光子的最小能量为E＝E2－E1＝10.2 eV； ； 若n＝2，则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最 ＝ ， 小能量为E＝E3－E2＝1.89 eV；若n＝3，则释放光子的最 小能量为 ＝ ； ＝ ， 大能量为E＝ 由此可知， 项正确． 大能量为 ＝1.51 eV.由此可知，只有 项正确． 由此可知 只有B项正确 答案： 答案：B
－ ≈1.88×)第4能级向第 能级跃迁 第 能级向第 能级向第3能级跃迁
1.88×10－6 m ×
对氢原子能级跃迁的理解 1.原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当 原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子， 原子从低能级向高能级跃迁 一个光子的能量满足hν＝ 一个光子的能量满足 ＝E末－E初时，才能被某一个原 子吸收，使原子从低能级E初向高能级 末跃迁，而当光 子吸收，使原子从低能级 向高能级E 跃迁， 子能量hν大于或小于 时都不能被原子吸收． 子能量 大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收． 大于或小于 2．原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射 ．原子从高能级向低能级跃迁， 能量， 能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级 间的能量差． 间的能量差．
答案： 答案：BC
4．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别 ．氦氖激光器能产生三种波长的激光， 已知波长为λ 为λ1＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm.已知波长为 1的激光是氖 ， 已知波长为 原子在能级间隔为ΔE 原子在能级间隔为 1＝1.96 eV的两个能级之间跃迁产生 的两个能级之间跃迁产生 表示产生波长为λ 的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级 间隔， 间隔，则ΔE2的近似值为 A．10.50 eV ． C．0.53 eV ． B．0.98 eV ． D．0.36 eV ． ( )
－34J·s)
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕 ．轨道： 核运动相对应．原子的定态是不连续的， 核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可 能轨道也是不连续的． 能轨道也是不连续的．
1．卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容有 ． A．原子的中心有个核，叫做原子核 ．原子的中心有个核， B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中 ．
三、玻尔理论 1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这 ．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中， 些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动， 些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并 不向外辐射能量． 不向外辐射能量． 2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或 ．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时， 吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量 吸收一定频率的光子， 差决定， 是普朗克常量， ＝ 差决定，即hν＝ Em－En .(h是普朗克常量，h＝6.63×10 ＝ 是普朗克常量 ×
n(n－1) 4×(4－1) ( － ) × － ) (1)N＝ ＝ ＝ 种＝6 种． 2 2
(2)氢原子由第 4 能级向第 3 能级跃迁时， 氢原子由第 能级跃迁时， 能级差最小， 能级差最小， 辐射的光 子波长最长． 子波长最长． c 由 hν＝E4－E3 得：hλ＝E4－E3 ＝ hc 所以 λ＝ ＝ E4－E3 6.63×10－34×3×108 × × ＝ －19 m [－0.85－(－1.51)]×1.6×10 － － )× ×
二、氢原子光谱 光谱分析： 利用元素的特征谱线(线状谱 线状谱)分析和确定物质的 1． ． 光谱分析： 利用元素的特征谱线 线状谱 分析和确定物质的 组成成分即光谱分析． 组成成分即光谱分析． 2．氢原子光谱的实验规律 ． 1 1 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线， 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式λ ＝R( 2 2 1 是里德伯常量， ＝ － 2)(n＝3,4,5…，R 是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)． ＝ … × ． n