考点强化氢原子能级及能级跃迁详解ppt课件
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3．电离 电离态与电离能
吸收一 定频率 的光子
释放 一定 频率 光子
(1)电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能． n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (2)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带
动能．
4
入射光子和入射电子的区别： 若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须 等于原子的某两个能级差； 若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大 于或等于原子的某两个能级差．
解析 由玻尔的能级跃迁公式 Em－En＝
hν＝hλc 得：E3－E2＝hλc 1，E2－E1＝hλc2，
又 λ1＝656 nm，结合能级图上的能级值解 得 λ2＝122 nm<656 nm，故 A、B 均错， D 对；根据 C23＝3 可知，一群处于 n＝3 能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率
最多 3 种，故 C 对。
解析 频率最大的光子能量为－0.96E1，即 En－E1＝－0.96E1，则 En
＝E1－0.96E1＝（－13.6 eV）－0.96×（－13.6 eV）＝－0.54 eV，即 n
＝5，从 n＝5 能级开始跃迁，这些光子能发出的频率数 n＝5×（25－1）
＝10 种。频率最小的光子是从 n＝5 能级跃迁到 n＝4 能级，其能量为
(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增 大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能 减小，原子能量增大．
12
【变式训练1】 (2014·山东卷,39)氢原子能级如图,当氢原子从n＝3跃 迁到n＝2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( ) A.氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
表示量子数
横线右端的数字 表示氢原子的能量
“ －13.6,－ 表示相邻的能量差,量子
3.4…”
数越大相邻的能量差越
相邻横线间 的距离
小,距离越小
表示原子由较高能级向较 低能级跃迁,原子跃迁的
条件为hγ＝Em－En
带箭头的竖线
3
2.定态间的跃迁——满足能级差．
n小n大吸收能量 hν＝En大－En小． n大→n小放出能量 hν＝En大－En小．
①用数学中的组合知识求解： N＝C2n＝：N＝n(n－1)/2 ②利用能级图求解：在氢原 子能级图中将氢原子跃迁的 各种可能情况一一画出，然 后相加。
11
规律方法
对原子跃迁条件的理解
(1)原子从低能级向高能级跃迁,吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能 量满足 hν＝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 E 末跃迁,而当光子能量 hν 大于或小于 E 末－E 初时都不能被原子吸收.
Emin＝－0.54 eV－（－0.85 eV）＝0.31 eV。
答案 0.31 10
解析显隐
7
【备选】 (2012·江苏，12C)如图所示是某原子的能级图，a、b、 c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选 项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )．
b光的能量最 小,波长最长
答案 CD
解Fra Baidu bibliotek显隐
13
➢4.跟踪训练
14
【跟踪训练】 如图示为氢原子的四个
能级，其中E1为基态，若氢原子A处 于激发态E2，氢原子B处于激发态E3， 则下列说法正确的是( )． A．原子A可能辐射出3种频率的光子 B．原子B可能辐射出3种频率的光子 C．原子A能够吸收原子B发出的光子 并跃迁到能级E4 D．原子B能够吸收原子A发出的光子 并跃迁到能级E4
a光的能量最 大,波长最短
审题导析
1.两个能级间的能量差值越 大，辐射光的频率就越大， 其波长就越短 . 2.E3-E1>E2-E1>E3-E2
转 解析
8
➢3.规律方法
10
规律方法 解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意
(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En 求得。若求波长可由公式c＝λν求得。 (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。 (3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。
选修3-5 动量守恒 波粒二相性 原子结构与原子核
考点强化： 氢原子能级及能级跃迁
➢ 1.考点精讲 ➢ 2.典例剖析 ➢ 3.规律方法 ➢ 4.跟踪训练 ➢ 5.真题演练
1
➢1.考点精讲
2
氢原子能级及能级跃迁
1．能级图中相关量意义的说明
相关量 能级图中的横线
意义
表示氢原子可能的
能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3…”
迁到能级E4，D错．
答案 B
解析显隐
15
【跟踪训练】已知金属钾的逸出功为2.22 eV,氢原子的能级如
图所示,一群处在n＝3能级的氢原子
5
➢2. 典例剖析
6
【例1】 [2015·海南单科，17（1）]氢原子基态的能量为E1＝ －13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发 出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小 的光子的能量为 0.31 eV（保留两位有效数字），这些光子 可具有 10 种不同的频率。
(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，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．
关于能级跃迁的说明
(1)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收， 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，电子具有一定的初动能．
A
B
解析 原子A从激发态E2 跃迁到E1，只辐射一种 频率的光子，A错．原子
B从激发态E3跃迁到基态 E1可能辐射三种频率的 光子，B对．由原子能级
跃迁理论可知，原子A可
能吸收原子B由E3跃迁到 E2时放出的光子并跃迁 到E3，但不能跃迁到E4， C错．A原子发出的光子
能量ΔE＝E2－E1大于E4
－E3，故原子B不可能跃
吸收一 定频率 的光子
释放 一定 频率 光子
(1)电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能． n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (2)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带
动能．
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入射光子和入射电子的区别： 若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须 等于原子的某两个能级差； 若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大 于或等于原子的某两个能级差．
解析 由玻尔的能级跃迁公式 Em－En＝
hν＝hλc 得：E3－E2＝hλc 1，E2－E1＝hλc2，
又 λ1＝656 nm，结合能级图上的能级值解 得 λ2＝122 nm<656 nm，故 A、B 均错， D 对；根据 C23＝3 可知，一群处于 n＝3 能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率
最多 3 种，故 C 对。
解析 频率最大的光子能量为－0.96E1，即 En－E1＝－0.96E1，则 En
＝E1－0.96E1＝（－13.6 eV）－0.96×（－13.6 eV）＝－0.54 eV，即 n
＝5，从 n＝5 能级开始跃迁，这些光子能发出的频率数 n＝5×（25－1）
＝10 种。频率最小的光子是从 n＝5 能级跃迁到 n＝4 能级，其能量为
(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增 大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能 减小，原子能量增大．
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【变式训练1】 (2014·山东卷,39)氢原子能级如图,当氢原子从n＝3跃 迁到n＝2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( ) A.氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
表示量子数
横线右端的数字 表示氢原子的能量
“ －13.6,－ 表示相邻的能量差,量子
3.4…”
数越大相邻的能量差越
相邻横线间 的距离
小,距离越小
表示原子由较高能级向较 低能级跃迁,原子跃迁的
条件为hγ＝Em－En
带箭头的竖线
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2.定态间的跃迁——满足能级差．
n小n大吸收能量 hν＝En大－En小． n大→n小放出能量 hν＝En大－En小．
①用数学中的组合知识求解： N＝C2n＝：N＝n(n－1)/2 ②利用能级图求解：在氢原 子能级图中将氢原子跃迁的 各种可能情况一一画出，然 后相加。
11
规律方法
对原子跃迁条件的理解
(1)原子从低能级向高能级跃迁,吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能 量满足 hν＝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 E 末跃迁,而当光子能量 hν 大于或小于 E 末－E 初时都不能被原子吸收.
Emin＝－0.54 eV－（－0.85 eV）＝0.31 eV。
答案 0.31 10
解析显隐
7
【备选】 (2012·江苏，12C)如图所示是某原子的能级图，a、b、 c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选 项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )．
b光的能量最 小,波长最长
答案 CD
解Fra Baidu bibliotek显隐
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➢4.跟踪训练
14
【跟踪训练】 如图示为氢原子的四个
能级，其中E1为基态，若氢原子A处 于激发态E2，氢原子B处于激发态E3， 则下列说法正确的是( )． A．原子A可能辐射出3种频率的光子 B．原子B可能辐射出3种频率的光子 C．原子A能够吸收原子B发出的光子 并跃迁到能级E4 D．原子B能够吸收原子A发出的光子 并跃迁到能级E4
a光的能量最 大,波长最短
审题导析
1.两个能级间的能量差值越 大，辐射光的频率就越大， 其波长就越短 . 2.E3-E1>E2-E1>E3-E2
转 解析
8
➢3.规律方法
10
规律方法 解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意
(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En 求得。若求波长可由公式c＝λν求得。 (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。 (3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。
选修3-5 动量守恒 波粒二相性 原子结构与原子核
考点强化： 氢原子能级及能级跃迁
➢ 1.考点精讲 ➢ 2.典例剖析 ➢ 3.规律方法 ➢ 4.跟踪训练 ➢ 5.真题演练
1
➢1.考点精讲
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氢原子能级及能级跃迁
1．能级图中相关量意义的说明
相关量 能级图中的横线
意义
表示氢原子可能的
能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3…”
迁到能级E4，D错．
答案 B
解析显隐
15
【跟踪训练】已知金属钾的逸出功为2.22 eV,氢原子的能级如
图所示,一群处在n＝3能级的氢原子
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➢2. 典例剖析
6
【例1】 [2015·海南单科，17（1）]氢原子基态的能量为E1＝ －13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发 出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小 的光子的能量为 0.31 eV（保留两位有效数字），这些光子 可具有 10 种不同的频率。
(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，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．
关于能级跃迁的说明
(1)当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收， 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，电子具有一定的初动能．
A
B
解析 原子A从激发态E2 跃迁到E1，只辐射一种 频率的光子，A错．原子
B从激发态E3跃迁到基态 E1可能辐射三种频率的 光子，B对．由原子能级
跃迁理论可知，原子A可
能吸收原子B由E3跃迁到 E2时放出的光子并跃迁 到E3，但不能跃迁到E4， C错．A原子发出的光子
能量ΔE＝E2－E1大于E4
－E3，故原子B不可能跃