浅析原子跃迁中的五个问题
浅析原子能级跃迁问题
内只 有 一 个 质 子 ，核 外 只 有 一 个 电子 ，因此 之 ，则 能 量减 小 。
势 能 的差 值 ）。 吸 收 的能 量 小 于 电 离 电势 能
有 ｋｅ２／ｒ２＝ｍｖ２／ｒ， 电子 动 能 Ｅｋ＝（１／２）ｍｖ ＝ｋｅ２／
二 、原 子 能级 发 生 跃 迁 的 条 件
时 ；不 能 发 生 电离 现 象 。
原子 的 势 能 和原 子 能 量 的 变化
正 功 ，原 子 势 能减 小 ；反 之 ，库 仑 力 做 负 功 ， 为 Ｄ。
例 题 ： 当氢 原 子 的核 外 电子 由离 核较 原 子 势 能 增加 。
三 、一 种 特 殊 的 跃 迁— — 原 子 的 电离
近 的 轨 道 跃 迁 到 离 核 较 远 的轨 道 时 ，（Ａ）电
手 。 为 帮 助学 生理 解 原 子 发 生 能 级跃 迁 的 间存 在着 库 仑 力 ．所 以原 子 也 具 有 由核 和
分 析 ：氢 原 子 基 态 的 能 量 Ｅ１— １３．６ｅＶ
实 质 ， 现将 原 子能 级 发 生 不 同跃 迁 的 不 同 核 外 电子 之 间发 生 相 互 作 用 而决 定 的 电势 （ｎ＝１） 的轨 道 ；由 Ｅｎ＝（１／ｎ２），可 知 ，Ｅ２＝一
高 中课 改 陬ｉ
浅析原子能级跃迁 问题
德 州二 中 王 玉峰
高 中 物理 课 本 中对 原 子 能 级 跃 迁 问 题 卫 星 绕地 球 做 圆周 运 动 动 能 变 化 的 情 况 类 跃 迁 到 ｎ＝２的轨 道 上 去 ；（Ｂ）原 子 能 跃 迁 到
叙 述 简 单 扼要 ，内容 较 少 ，而 在 原 子 物 理 习 比 。
况分 类 总 结 如 下 。
论文跃迁中的四个易错点
跃迁问题中的几个易错点张新明高考物理对选修3-5的考查，有关原子和原子核的试题几乎每年都有，尤其是跃迁的问题。
题型主要是选择题，难度也一般不是很大，但是由于一些考生审题不仔细在此失分，从而留下遗憾。
在跃迁问题中主要有以下几个易错点。
1、“直接跃迁”与“间接跃迁”不同“直接跃迁”即采取直接的路径由一个能级跃迁到另一个能级，只对应一个能级差，仅发射一种频率的光子。
“间接跃迁”即采取一个能级、一个能级的间接跃迁的路径，对应多个能级差。
例1：按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a的圆轨道自发地直接跃迁到半径为r b的圆轨道上r a>r b，在此过程中（）A.原子要发射一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要发射某一频率的光子D.原子要吸收某一频率的光子解析:从高能级向低能级跃迁要发射光子，由一能级直接跃迁到另一能级，只能对应一个能级差，所以只能发射某一频率的光子，C答案正确。
易把“直接跃迁”当“间接跃迁”处理，错选A答案。
2、“一群原子”与“一个原子”不同一个氢原子核外只有一个电子，一次跃迁中只能发射或吸收一个光子，所以仅发射或吸收某一特定频率的光谱，则一个处于量子数为n的激发态的氢原子，若间接跃迁，最多可以发射的光谱条数为N=n-1条；而一群处于量子数为n的激发态的氢原子，因向各个低能级跃迁的可能性均存在，故可发射C n2条光谱。
例2：一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可能发射的谱线为：（ ）A.3条B.4条C.5条D.6条解析：一个氢原子核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由一轨道向另一轨道跃迁的途径只能有一种，由n=4的激发态跃迁到基态时能发射3条谱线，A 答案正确。
易把“一个”当“一群”处理而选D 答案。
3、“跃迁”与“电离”不同“跃迁”时发射或吸收光子的能量恰好等于两个定态的能级差；“电离”时所需能量即为电子由第n轨道到n=∞所需要的能量， （E 1为基态能量）。
原子结构知识：原子能级上的跃迁
原子结构知识：原子能级上的跃迁一、介绍原子结构和能级1.1原子结构的组成原子是由原子核和围绕在原子核外的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子没有电荷。
电子带负电荷，绕着核运动。
1.2能级概念原子中的电子绕核运动，其运动状态不是任意的，而是有一定规律的。
这种状态叫做能级。
原子的能级可根据其能量的不同分为基态、激发态等。
二、原子能级的特性2.1能级的稳定性原子中的能级是稳定的，电子在能级上的运动称为平稳的，每个能级的电子数是固定的，数量一定。
2.2能级的离散性原子能级是离散的，即不是连续的，而是分立的。
每个原子能级都有特定的能量值，而且能量值之间有间隔。
2.3能级的描述原子的能级用量子数来描述，主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。
三、原子能级的跃迁3.1能级跃迁的概念当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，称为能级跃迁。
能级跃迁可以是电子的一个状态改变，也可以是原子整体的一个状态改变。
3.2吸收和发射能级跃迁主要包括两部分，吸收和发射。
当原子吸收能量时，电子会从低能级跃迁到高能级，这叫做吸收；当电子从高能级跃迁到低能级时，释放出能量，这叫做发射。
3.3能级跃迁的方式能级跃迁主要有自发跃迁、受激跃迁和辐射跃迁三种方式。
自发跃迁是电子自发地从高能级跃迁到低能级，受激跃迁是在外界的作用下引起的跃迁，辐射跃迁是伴随着辐射能量的跃迁。
四、能级跃迁与光谱4.1能级跃迁与光谱原子的能级跃迁和发射或吸收光子之间有密切的关系，所以带来光谱的现象。
能级跃迁和光谱的性质之间有着天然的联系。
4.2光谱的类型光谱主要分为吸收光谱和发射光谱两种。
吸收光谱是原子从低能级跃迁到高能级时吸收的光线产生的光谱，发射光谱是原子从高能级跃迁到低能级时释放的光线产生的光谱。
4.3光谱的应用光谱学是一门研究各种光谱现象的学科，它在天文学、物理学、化学等领域有着广泛的应用。
通过对光谱的观测和分析，可以了解物质的组成、结构和特性。
原子跃迁几个问题剖析2
关于原子跃迁几个问题的剖析原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收在近几年高考中经常考查,本文就原子跃迁时应注意几个问题作一一阐述例析，希望能帮助到同学们的学习。
一、跃迁与电离的区别根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时，吸收一定能量的光子．只有当光子的能量hv满足hv= En- Em时，才能被某一个原子吸收而从底能级Em跃迁到高能级En；而当光子的能量hv大于或小于En- Em时都不能被原子吸收而跃迁。
当原子从高能级向低能级跃迁时，减小的能量以光子的向外辐射，所辐射光子的能量恰好等于发生跃迁的两能级间的能量差，即hv= En- Em。
欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如使氢原子从n=l的基态上升到n=∞的状态，这个能量的大小至少为13．6ev,即处于基态的氢原子的电离能E=13.6ev。
当入射光的能量大于13．6ev时，光子一定被原子吸收而电离。
例1一个氢原子处于基态，用光子能量为15 ev的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离?若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大?解析处于基态的氢原子的电离能E=13.6ev, 15 ev>13.6ev,氢原子能被电离;电离后电子具有动能为1．4eV。
二、一群氢原子和一个氢原子跃迁出现的情况氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上.氢原子的半径公式r n=n2r1(n=1,2,3…),其中r1为基态半径，r1=0.53×10-10m. 氢原子的能级公式En=E1/n2(n=1,2,3…), 其中E1基态能量，E1=13.6ev。
电子在r1的轨道上运动时，原子的能量为E1,如此往下类推。
当电子从某一轨道跃迁到另一个轨道时，原子的能量发生变化，即原子发生跃迁。
如当一个氢原子从n=3的状态跃迁到发n=1的状态时，可能发生从n=3→l的跃迁，也可能发生从n=3→2→1的跃迁，但只能处于其中的一种，故发出谱线最多的是从n=3→2→1的跃迁，即可能的光谱线数最多为n-1。
氢原子跃迁应注意地五个问题
氢原子跃迁应注意的五个问题博野中学高三物理一轮复习学案 复习内容：必修3-5第十八章 《原子结构》考点：氢原子能级和能级跃迁 大纲I 类要求 本节是在上节课已经复习基础知识点后的习题训练课 本节重在对常考题型，易错题型归类总结分析。
一、“一群原子”与“一个原子”的区别 例1：一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可能发射的谱线为：（ ）A.3条 B.4条 C.5条 D.6条若把“一个”当“一群”处理应选选 答案。
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. 2200B. 2000C. 1200D. 2400总结：一个氢原子核外只有一个电子，一次跃迁中只能发射或吸收一个光子，所以仅发射或吸收某一特定频率的光谱，则一个处于量子数为n 的激发态的氢原子，若间接跃迁，最多可以发射的光谱条数为N=n-1条；而一群处于量子数为n 的激发态的氢原子，因向各个低能级跃迁的可能性均存在，故可发射Cn2条光谱。
二、“跃迁”与“电离”不同例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0.36eVC. 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例4：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：（ ） A.13.60eV B.10.20eV C.0.54eV D.27.20eV总结：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。
高中物理氢原子能级跃迁问题的讨论
高中物理氢原子能级跃迁问题的讨论根据光子说，光子是一份一份的，其能量也是一份一份的，每一个光子的能量为E=hv E=hv，是不能被分割的。
用光照射使原子，是不能被分割的。
用光照射使原子跃迁的实质是通过共振达到的，入射光的频率要满足选择性原则：要共振就必须使光子的频率等于En-Emh En-Emh，否则均不能发生，否则均不能发生共振，也就不能跃迁了。
但应注意：若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，这种情况称为电离，所需要的能量叫电离能。
电离时，不受En-Em=hv 条件的限制，这是因为原子一旦被电离，原子结构即被破坏，不再遵守有关原子的结构理论。
结构理论。
实物粒子使原子跃迁不是通过共振而是通过碰撞来实现的。
若二粒子碰撞时，如果有一部分平移能量转化为内部能量，使原子被激发，称作“非弹性碰撞”。
我们又知道：一切碰撞过程须同时遵守能量守恒定律和动量守恒定律，违背其中之一的过程就是不可能发生的。
即二粒子的碰撞不可能把它们的全部动能转化为内部能量，因为碰后必须保留一部分动能以满足动量守恒的关系。
系。
1.1.非弹性碰撞时能量损失的计算非弹性碰撞时能量损失的计算非弹性碰撞时能量损失的计算1.1 系?y 能量损失的一般计算。
设氢原子的质量为M ，实物粒子的质量为m ，为简化问题：不妨假设氢原子原来处于静止状态。
实物粒子与氢原子做对心非弹性碰撞，氢原子碰撞前后的速度分别为零和V ；实物粒子碰撞前后的速度分别为v0和v 。
以实物粒子和氢原子作为一个系统，应有：物粒子和氢原子作为一个系统，应有：mv0=mv+MV 12mv20=12mv2+12MV2+△E。
式中△式中△E E 为原子内部能量的增量，即实物粒子与氢原子做非弹性碰撞损失的部分能量转化为氢原子的内部能量，使氢原子跃迁。
迁。
由上述两式消去v 得：得：m m （M+m M+m））V2-2m2v0V+m V2-2m2v0V+m（（m-M m-M））v20+2M△E=0。
原子能级跃迁问题例析
情形 ， 。 ＞ ＞ ， 有关系式 ｈ ｃ ＿ －ｈ ＋ ， 故 一
／ ｋ
ｌ
．
Ａ２
对于图丙情形： ＞ 。 ＞ ， 有关系式ｈ｝一
＾２
为 氢 原 子 的 能 级 示 意 图， 假 定 光 子 能 量 为 Ｅ 的
一
１
图 ２
ｈ ＋
， 结 果 与 图乙相 同． 应 选 ｃ、 Ｄ．
相 对应 的波长 ， 它们 间 有下 列关 系 ：
一
＋ ｃ ， 一 ＋ ．
．
，Ｌ ＾
， ～
，～ ‘
＾
３
，
。 一
＾２
＾１
． ｈ ｉ １ 一＾２
呈 ｝ ． 同 理 ， 对 于 图 乙
例 １
子 与 氢 原 子 ５
核（ 质子） 构 成 的原 子 称 为 氢原子 ， 它在 原子 核 物 理 研 究 中 有 重 要 作 用．图 ２
Ａ ｈ （ ｖ ３ 一 １ ） ；
Ｂ ｈ（ ｖ ５ ＋ ６ ） ；
Ｄ ｈｖ ４
子能级跃建
Ｃ ｈｖ ３；
■
根 据 能 级 跃 迁 发 射 光 子 频 率 的种 类 计 算 公
析
式 ｃ ： 一
可知 ， 处于 竹 ： ： ＝ ２能级 的 氢
问题 拆
◇ 安徽 华 兴 恒
ｌ — Ｅ４ 一 Ｅｌ ， ｈｒ ． ２ 一 Ｅ３ 一 Ｅ１， ｈｖ ３ ＝ Ｅ２ 一 Ｅｌ， ＾ ４一 Ｅ ４ 一 Ｅ２， ｈｖ ５ 一 Ｅ３ 一 Ｅ ２， ｈｖ ６ 一 Ｅ４ 一 Ｅ３ ．
根 据 能级 跃 迁 释 放 光 子 频 率计 算 公 式 Ｅ 一 解析 Ｅ 一ｈ 可 知 ， Ｅ ２ 一Ｅ 一１ ｏ ． ２ ｅ ｖ， 远 大 于 可
原子结构知识：原子能级上的跃迁
原子结构知识：原子能级上的跃迁原子结构是物理学中非常重要的一个概念，同时也是化学、材料科学等诸多学科的基础。
原子的能级结构是原子结构的重要组成部分，对于研究原子的性质和行为非常关键。
本文将围绕原子能级上的跃迁展开讨论，探究其中的原理、特性和应用。
一、能级之间的跃迁在原子结构中，由于能量的离散性，原子的电子在特定的能级上运动。
能级越高，电子的能量也就越大。
当一个原子吸收能量，其电子会从一个低能级跃迁到一个高能级，反之，当一个原子发出能量，其电子会从一个高能级跃迁到一个低能级。
这种能级之间的跃迁是原子结构中最基本的过程，它不仅反映了电子的能量状态，也反映了原子的内部结构。
为了更好地理解能级之间的跃迁，我们可以考虑一个简单的例子：氢原子。
氢原子的电子在基态时处于最低能级，也就是1s能级。
当氢原子吸收足够的能量时，电子就会从1s能级跃迁到更高的能级，比如2s能级或2p能级。
这个过程是可逆的，也就是说，当电子回到1s能级时，会放出与吸收时相等的能量。
这种能级之间的跃迁是原子吸收或发出光子的基础。
二、激发态和基态当原子吸收能量，其电子跃迁到更高的能级时，原子处于激发态。
相反，当电子从高能级跃迁回低能级时，原子处于基态。
激发态和基态分别对应着原子内部的不同能量状态，它们之间的状态转换是原子运动过程中最基本的一种形式。
基态是原子内部最稳定的状态。
在氢原子中，1s能级上的电子处于其基态，这是氢原子能量最低的状态。
这个状态是非常稳定的，因为任何形式的激发都要消耗一定的能量，只有当电子吸收足够的能量才能够跃迁到更高的能级上。
因此，如果没有外界的干扰，氢原子会一直保持在基态上。
激发态则不同，它是由原子吸收外界能量引起的。
当电子跃迁到更高的能级上时，它就处于激发态。
激发态是一种比基态更高能量的状态，因此它是不稳定的。
当原子处于激发态时，它总是趋向于返回其最低能量的基态。
三、跃迁的能量与频率在能级之间跃迁时，电子所吸收或释放的能量是有限的，这个能量差取决于它从哪一个能级跃迁到哪一个能级。
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浅析原子跃迁中的五个问题
作者：李炳生
来源：《中学教学参考·理科版》2011年第05期
原子跃迁是高考中一个常考的知识点，很多学生对原子能级的跃迁认识不清，把所有情况一概根而论，结果发生错误，下面就原子跃迁中的问题进行简单分析。
一、实现原子能级跃迁的条件
1.光子作用使原子发生“跃迁”，根据量子的观点，光子的能量是一份一份的，每一份光子的能量是不可“分裂”的，当原子处在电磁场中时，原子和辐射场发生相互作用，只有当光子的能量-即等于两个能效的能量差时，原子才能吸收光子的全部能量而发生跃迁，光子的能量大于或小于这个能量差，都不能发生跃迁。
【例1】用能量为12.3eυ的光子去照射一群处于基态的原子，下列氢原子的说法中正确的是（）。
A.原子能跃迁到n=2的轨道上
B.原子能跃迁到n=3的轨道上
C.原子能跃迁到n=4的轨道上
D.原子不能跃迁
解析：通过计算可知-；-
12.09eυ；-。
所以，所有的能级差都不等于12.3eυ，故选D。
2.实物粒子使原子发生能级跃迁的条件
实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的功能可全部或部分地被原子吸收，所以只要粒子的动能大于或等于原子某两“定态”能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。
二、注意一群原子和一个原子
原子的数量会影响辐射光子的频率种类，如果是一群原子则从高能级向基态跃迁的过程中，辐射光子频率的种类种，如果是一个原子，则N=（n-1）种。
【例2】有一群处于量子数n=4激发态中的氢原子，向低能级跃迁时，可发射的频率条数为（）。
A.3条
B.4条
C.5条
D.6条
解析：因为这是一群氢原子，故频率种类，选D。
三、注意跃迁的方式：间接跃迁和直接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁，两种情况下发出（或吸收）一种频率的光子；若是间接跃迁还要看原子的数量。
【例3】一个氢原子中的电子从一半径为的轨道自发地直接跃迁到另一半径为
的轨道，＞，则在此过程中（）。
A.原子发出一系列频率的光子
B.原子要吸收一系列频率的光子
C.原子要吸收某一频率的光子
D.原子要辐射某一频率的光子
解析：因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，排除B、C，直接从一能级跃迁至另一能级，只对应某一能级差，故只能发出某一频率的光子，选D。
四、与光子作用的方式：吸收光子和辐射光子
能级跃迁过程中，是吸收一定频率的光子还是辐射一定频率的光子，就要看跃迁的能级的能量，若从高能级向低能级跃迁，则辐射一定频率的光子，反之，吸收一定频率的光子。
【例4】一群氢原子中的电子从一半径的轨道跃迁到半径为的轨道，且＜，则此过程中（）。
A.原子可能发出一系列频率的光子
B.原子可能吸收一系列频率的光子
C.原子可能吸收某一频率的子
D.原子可能辐射某一频率的光子
解析：因为是从低能级向高能级跃迁，故应吸收光子，排除A、D，题中没有说直接跃迁还是间接跃迁，两种情况都符合，若直接跃迁，则吸收一定频率的光子；反之，辐射一系列频率的光子，故选B、C。
五、注意跃迁与电离
“电离”是电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，对于光子和原子作用而使原子电离或实物粒子与原子作用而使原子电离的情况，则不受能级差条件限制，这是因为原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不遵守有关原子结构的理论，故只要能量大于或等于电离能（电离能的量值等于原子所处轨迹的能级的绝对值，即电=）即可，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。
【例5】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）。
A.用10.2eυ的光子照射
B.用11eυ的光子照射
C.用14eυ的光子照射
D.用11eυ的电子碰撞
解析：由“跃迁理论”可知，氢原子在各能级间，只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子，由氢原子能级关系不难算出10eυ刚好为n=1和n=2的两能级之差，而11eυ则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者，对于
14eυ的光子，其能量大于氢原子的电离能，因而不受氢原子能级间跃迁条件限制，故氢原子吸收14eυ的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4eυ的动能。
另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差也可使氢原子激发，结合前面分析可得答案为A、C、D。
(责任编辑罗艳）。