原子结构 能级 原子光谱
原子结构中的原子能级图与光谱分析
原子结构中的原子能级图与光谱分析原子能级图是描述原子内部能量状态的一种图示表示方法，它对于理解原子的结构和性质具有重要意义。
光谱分析则是利用原子能级图和光谱技术进行物质分析和研究的一种方法。
本文将介绍原子能级图的构成和应用，并探讨光谱分析在科学研究和实际应用中的重要性。
一、原子能级图的构成原子能级图是由水平线和垂直线组成的图示，在能级图中，水平线代表能级，垂直线代表能量。
原子能级图中的水平线按照能量从低到高排列，表示了不同能量状态的原子能级。
在原子能级图中，每个水平线上的垂直线的长度表示相应能级的能量大小。
原子内部的电子分布在各个能级上，电子在不同能级之间跃迁时会吸收或发射能量。
当电子从低能级跃迁到高能级时，会吸收特定的能量，产生吸收线或吸收带；当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放特定的能量，产生发射线或发射带。
这些吸收或发射的能量与电子所在的原子能级有关，通过光谱分析可以得到原子能级的信息，进而了解原子的结构和性质。
二、原子能级图的应用原子能级图在理论研究和实际应用中具有广泛的应用价值。
以下是几个典型的应用领域。
1. 原子物理研究原子能级图为原子物理研究提供了重要的理论基础。
通过对原子能级图的分析，可以推导出原子的能级结构、能级跃迁规律、电子云分布等信息，从而揭示原子的内部结构及其性质。
2. 光谱分析光谱分析是一种利用原子能级图和光谱技术进行物质分析和研究的方法。
根据不同物质的原子能级结构和能级跃迁特性，可以通过测量样品吸收或发射的光谱来确定样品的成分、浓度等信息。
光谱分析广泛应用于材料科学、化学、生物医药等领域，为科学研究和工业生产提供了重要的实验手段。
3. 原子能级激光原子能级图的分析和设计为激光技术的发展提供了重要的依据。
激光是一种由原子或分子跃迁产生的高纯度光，其能量与原子能级跃迁的能量差相关。
通过对原子能级图的研究，可以优化激光器的结构和工作条件，实现激光的选择性放大和调谐，从而应用于科学研究、医疗诊断、通信传输等领域。
原子核结构与原子光谱的关系
原子核结构与原子光谱的关系原子核结构和原子光谱是物理学中两个重要的概念。
原子核结构研究的是原子核的组成和性质，而原子光谱则研究的是原子在吸收和发射光线时所产生的特定频率和波长。
这两个概念之间存在着紧密的关系，下面将从不同角度探讨原子核结构与原子光谱之间的联系。
首先，原子核结构对原子光谱的影响表现在光谱线的产生和特性上。
原子核由质子和中子组成，而电子则围绕着原子核运动。
当原子受到外部激发或其他作用时，电子会从低能级跃迁到高能级，或从高能级跃迁到低能级。
这种跃迁会伴随着能量的吸收或发射，而能量的差异正好对应着光的频率和波长。
因此，原子核结构决定了原子的能级分布，进而影响了原子的光谱特性。
其次，原子光谱可以提供有关原子核结构的重要信息。
通过研究原子光谱，可以得到原子的能级图和能级间的跃迁规律。
这些跃迁规律与原子核结构密切相关，可以揭示原子核的组成、质量、自旋等性质。
例如，氢原子的光谱研究揭示了氢原子的能级结构，从而推导出了氢原子的波函数和能级分布。
类似地，其他原子的光谱研究也为研究原子核结构提供了重要的线索。
此外，原子核结构和原子光谱还有着深入的物理学原理联系。
原子核结构的研究涉及到量子力学和电磁学等学科的知识，而原子光谱的解释也需要运用这些原理。
例如，根据量子力学的理论，原子核中的质子和中子具有离散的能级，而电子也具有特定的能级分布。
这些能级分布决定了原子在光谱中所吸收和发射的光的频率和波长。
因此，原子核结构和原子光谱的研究都离不开量子力学的基本原理。
最后，原子核结构和原子光谱的研究对于理解宇宙的演化和发展也具有重要意义。
宇宙中的星系和恒星都是由原子构成的，而原子的光谱特性可以用来研究宇宙中的物质组成和演化过程。
通过观测星系和恒星的光谱，可以获得它们的成分和温度等信息，进而推断宇宙的起源和演化。
因此，原子核结构和原子光谱的研究对于天文学和宇宙学的发展具有重要的意义。
综上所述，原子核结构和原子光谱之间存在着密切的联系。
原子结构中的原子能级图与光谱分析方法应用
原子结构中的原子能级图与光谱分析方法应用在研究原子结构和光谱分析方法时，原子能级图是一个重要的工具。
原子能级图可以用来描述和解释原子中电子的分布情况和跃迁过程，同时也可以帮助科学家们进行精确的光谱分析实验。
本文将介绍原子能级图的基本概念和用途，以及光谱分析方法在科学研究和应用中的重要性。
一、原子能级图的概念和构成原子能级图是一种图示化的方式，用来表示和解释原子中电子能级的排布和能量跃迁的过程。
在原子结构中，电子处于不同的能级上，而这些能级可以用一系列水平线来表示。
每个能级都有对应的能量值，能级越高，能量越大。
原子能级图的构成主要包括以下几个方面：1. 基态：原子的最低能量态，对应于电子处于能量最低的能级上。
一般用E0来表示。
2. 激发态：原子在吸收能量后出现的高能态，对应于电子跃迁到较高能级上。
激发态的能级用En来表示，其中n为正整数，表示能级的顺序。
3. 能级跃迁：电子在吸收或发射光子的过程中发生能级间的跃迁。
当电子从高能级跃迁到低能级时，发射出相应能量的光；当电子从低能级跃迁到高能级时，吸收相应能量的光。
4. 能级间的能量差：不同能级之间的能量差值决定了光子的波长和频率，也决定了光谱分析方法的应用范围。
二、原子能级图的作用与应用原子能级图在科学研究和实际应用中扮演着重要的角色。
以下是原子能级图的几个主要应用：1. 原子结构解释：原子能级图可以用来解释电子在原子中的分布情况和电子跃迁的过程。
通过观察能级图，科学家们可以理解原子中电子的行为规律，从而深入研究原子结构与性质之间的关系。
2. 光谱分析：原子能级图是进行光谱分析的基础。
光谱分析是一种通过测量物质吸收或发射光的能谱来分析其组成和性质的方法。
通过比对物质的光谱与原子能级图，科学家们可以确定物质成分、了解物质的结构和性质。
3. 能量转化与应用：根据原子能级图，科学家们可以研究原子中能级间的跃迁过程。
这些能级跃迁常常伴随着能量的吸收和释放，因此可以应用于激光、光电子学、光谱学等领域。
原子结构中的原子能级计算与光谱分析方法
原子结构中的原子能级计算与光谱分析方法在原子结构的研究中，原子能级计算和光谱分析是两个重要的方法。
本文将介绍这两种方法在研究原子结构中的应用，包括原子能级计算的基本原理和方法、光谱分析的原理和技术、以及它们在实际研究中的应用案例。
一、原子能级计算原子能级计算是研究原子结构和原子能级分布的重要方法之一。
通过计算原子中电子的能级分布，可以揭示原子的电子结构和性质。
原子能级计算主要涉及两个方面的内容，即波尔模型和量子力学模型。
1. 波尔模型波尔模型是最早提出的描述原子结构的模型之一。
根据波尔模型，原子中的电子绕原子核以特定的能级和轨道运动。
波尔模型可以通过简单的数学公式来计算原子中电子的能级分布，从而得到电子结构的信息。
然而，波尔模型只适用于简单的单电子原子，对于多电子原子的计算则较为复杂。
2. 量子力学模型量子力学模型是更为精确和全面的描述原子结构的模型。
量子力学基于电子的波粒二象性，通过求解薛定谔方程来计算原子中电子的能级分布。
量子力学模型可以更准确地描述多电子原子的电子结构，但求解薛定谔方程的计算量较大，需要借助计算机进行模拟和计算。
二、光谱分析方法光谱分析是一种通过测量和分析物质在不同波长或频率下的辐射或吸收来研究其结构和性质的方法。
在原子结构研究中，光谱分析可以提供关于原子中能级分布和能级间跃迁的信息。
1. 原子发射光谱原子发射光谱是一种通过测量原子在受激条件下发射的特定波长光线来研究原子能级的方法。
通过对发射光谱的分析，可以确定原子中的能级分布和能级间的跃迁过程，从而获得关于原子结构和性质的信息。
2. 原子吸收光谱原子吸收光谱是一种通过测量原子在特定波长光线照射下的吸收情况来研究原子能级的方法。
通过对吸收光谱的分析，可以确定原子中的能级结构和能级间跃迁的信息，进而了解原子的结构和性质。
三、应用案例原子能级计算和光谱分析在原子结构研究中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 原子光谱分析在化学分析中的应用原子光谱分析技术在化学分析中常用于元素定性和定量分析。
原子结构中的原子能级计算与光谱分析的误差来源
原子结构中的原子能级计算与光谱分析的误差来源在研究原子结构和光谱分析时，我们经常会遇到误差。
这些误差可能来自多个方面，包括实验条件、计算方法和人为因素。
本文将探讨原子能级计算和光谱分析中可能存在的误差来源，并提出相应的解决方法。
一、实验条件误差实验条件的不确定性是导致误差的主要原因之一。
这包括实验仪器的精度、温度、压力和湿度等因素。
例如，在光谱测量中，温度的变化会导致光源的辐射强度发生改变，进而影响能级的计算结果。
为减小这方面的误差，需要严格控制实验条件，使用精密的仪器，并进行多次测量取平均值。
二、计算方法误差原子能级计算和光谱分析通常涉及到复杂的计算方法，如量子力学、分子动力学等。
这些方法的误差来源多样，包括近似方法、模型选择和计算参数等。
例如，量子力学计算中常用的近似方法如Hartree-Fock方法和密度泛函理论，在处理复杂系统时可能产生较大误差。
为减小计算方法误差，可以采用更精确的计算方法，增加计算参数的精度，并进行多次计算进行对比验证。
三、人为因素误差在进行原子能级计算和光谱分析实验过程中，人为因素也是导致误差的一个重要来源。
例如，仪器操作者的技术水平和经验、样品的制备和测量环境的控制等。
为减小人为因素误差，需要进行专业培训和技术指导，提高操作者的技术水平。
同时，对于样品的制备和测量环境的控制需要进行严格的操作规范和质量控制。
综上所述，原子能级计算和光谱分析中的误差来源主要包括实验条件、计算方法和人为因素。
为减小误差，需要严格控制实验条件，采用精密的仪器和精确的计算方法，同时提高操作者的技术水平。
只有这样，我们才能获得更准确和可靠的原子能级计算和光谱分析结果，推动相关领域的发展和应用。
写到这，算一下字数……有210字，还需要增加一些内容。
在实验条件误差方面，还可以考虑加入一些具体的例子和对应的解决方法，从而丰富文章内容。
在计算方法误差和人为因素误差方面，也可以进一步探讨一些常见的误差类型和对应的改进方法。
原子结构与光谱分析
原子结构与光谱分析光谱分析是一种重要的化学分析技术，通过研究物质与光之间的相互作用，可以获得关于物质的结构和性质的信息。
光谱分析的基础是对原子结构的深入了解，本文将探讨原子结构与光谱分析的关系。
一、原子结构的基本概念在了解光谱分析之前，我们需要先了解原子结构的基本概念。
原子是构成物质的最基本单位，由质子、中子和电子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷，电子带有负电荷。
质子和中子集中在原子的中心核心部分，而电子则以云状分布在核心周围的能级上。
二、光谱的基本原理光谱分析是通过测量物质与光的相互作用来获取信息的方法。
当物质与光发生相互作用时，产生的现象包括吸收、发射和散射。
光谱分析可根据不同的相互作用现象分为吸收光谱、发射光谱和散射光谱。
1. 吸收光谱当物质吸收光波时，会导致光的能量被转化为物质内部的激发能量。
原子的电子能级是量子化的，只有当电子吸收的光子能量等于能级差时，才会发生跃迁。
吸收光谱是基于物质对不同波长的光的吸收程度来确定物质的组成和结构。
2. 发射光谱原子在激发态经历能级跃迁后，会回到较低的能级。
这个过程中，原子会释放出能量，并以光子的形式辐射出去。
不同元素在激发态下的能级结构不同，因此发射光谱可以用于元素或物质的定性和定量分析。
3. 散射光谱物质与光发生散射时，光的传播方向发生改变，但光的能量不会被物质吸收或发射。
散射光谱可通过测量散射光的强度、偏振状态和散射角度等来研究物质的结构和性质。
三、原子结构与光谱分析的关系原子结构与光谱分析密切相关，原子的结构特性决定了它们与光的相互作用方式，从而影响光谱的形成。
1. 原子能级结构原子的能级结构对光的吸收和发射过程起着决定性的作用。
原子的电子能级是离散的，只有当电子能级发生跃迁时才会与特定波长的光发生相互作用。
因此，原子的能级结构决定了物质吸收和发射光谱的特性。
2. 原子光谱的特征不同元素的原子结构不同，因此它们对光的响应也不同。
每个元素都具有独特的光谱特征，可用于元素的鉴定和定量分析。
原子结构中的原子能级计算与光谱预测
原子结构中的原子能级计算与光谱预测在原子结构中，原子能级的计算与光谱预测是基础而重要的研究领域。
随着科技的发展，人们对原子能级的计算方法和光谱预测技术有了更深入的理解和应用。
本文将通过介绍原子能级计算的方法和光谱预测的技术，探讨原子结构中的原子能级计算与光谱预测的关系和应用。
一、原子能级计算方法原子能级计算方法是指用数学和物理的方法计算原子的能级分布。
常用的原子能级计算方法包括量子力学方法、半经验方法和经验方法。
1. 量子力学方法量子力学是研究微观粒子的物理学理论，通过解薛定谔方程来计算原子的能级分布。
量子力学方法可以精确地计算原子的能级，但计算量较大，需要复杂的数值计算和高性能计算机支持。
2. 半经验方法半经验方法结合了量子力学方法和经验参数，通过调整经验参数来修正量子力学计算得到的原子能级。
半经验方法计算效率较高，适用于大规模原子系统和粗略的能级预测。
3. 经验方法经验方法是基于实验观测和经验规律建立的模型，通过拟合实验数据得到原子能级。
经验方法的计算速度很快，但精度较低，适用于快速能级预测和初步分析。
二、光谱预测技术光谱预测技术是指通过原子能级计算结果来预测原子的光谱特性，包括吸收光谱、发射光谱和拉曼光谱等。
1. 吸收光谱吸收光谱是指原子吸收特定波长的光线而发生能级跃迁的现象。
通过原子能级计算结果可以预测原子的吸收光谱特性，为光谱分析和材料研究提供依据。
2. 发射光谱发射光谱是指原子在受激后发射特定波长的光线的现象。
原子能级计算结果可以预测原子的发射光谱特性，为光谱研究和激光技术提供支持。
3. 拉曼光谱拉曼光谱是指原子或分子受到激光照射后产生的光谱，包括斯托克斯拉曼光谱和反斯托克斯拉曼光谱。
通过原子能级计算可以预测原子的拉曼光谱特性，为光谱分析和材料表征提供方法。
三、原子能级计算与光谱预测的应用原子能级计算与光谱预测在材料科学、化学、光学等领域具有广泛的应用。
1. 材料科学原子能级计算与光谱预测可以用于材料的结构分析、材料的能量带结构预测和材料的光谱特性预测。
原子结构 光谱和能级跃迁
原子结构 光谱和能级跃迁1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”．2．原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型．图1(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示．(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．3．氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1n 2)(n ＝3,4,5，…，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1)．(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．4．氢原子的能级结构、能级公式(1)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．②跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·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．(2)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.5．氢原子的能级图能级图如图2所示图2。
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四、氢原子的电子云 1．定义：用疏密不同的点表示电子在各个位 概率 置出现的______，画出图来，就像云雾一样． 电子云 2．应用：通过_________可以知道电子在原子 核附近出现的概率．
课堂互动讲练
一、对氢原子跃迁的理解 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． 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．
≈0.85 eV.(2 分) (3)要使处于 n＝2 的氢原子电离，照射光的光 子能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限远 处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν E1 ＝0－ (2 分) 4 得 ν≈8.21×1014 Hz.(2 分)
【 答 案 】 (1) － 0.85 eV (3)8.21×1014 Hz (2)0.85 eV
第二节 原子结构
能级
原子光谱
第 二 节 原 子 结 构 能 级 原 子 光 谱
基础知识梳理
课堂互动讲练
经典题型探究
知能优化演练
基础知识梳理
一、原子结构 汤姆孙 1．电子的发现：1897年，英国物理学家_______ 发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开 了研究原子结构的序幕． 2．原子的核式结构 卢瑟福 (1)1909～1911年，英国物理学家_______进行了 α粒子散射实验，提出了核式结构模型． (2)α粒子散射实验 ①实验装置，如图15－2－1所示．
2．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级和轨道半径 1 ①氢原子的能级公式：En＝ 2E1(n＝1,2,3，…)， n 其中 E1 为基态能量 E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其 中 r1 为基态半径、又称玻尔半径 r1＝0.53×10－10 m. (2)氢原子的能级图，如图 15－2－2.
图15－2－1
直线 ②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿_____ 大角度 前进，少数发生_________偏转，极少数偏转角度 大于90°，甚至被弹回． (3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做 正电荷 质量 原子核，原子的全部_________和几乎全部_______ 电子 都集中在原子核里，带负电的________在核外空间 绕核旋转． 二、玻尔理论、能级 1．玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下， 绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是 _________的． 量子化
图15－2－3
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种不同频率的光
解析：选 D.大量处于 n＝4 能级的氢原子向低 2 能级跃迁时，由 N＝Cn可知，共可发出 6 种频 率的光，故选 D，不选 C.n＝3 能级的能量为 －1.51 eV， 因紫外线能量大于 1.51 eV， 故紫外 线可使处于 n＝3 能级的氢原子电离，故 A 项 不选． 从高能级跃迁到 n＝3 能级释放能量最多 为 1.51 eV＜1.62 eV， 此光为红外线具有显著热 效应，故 B 项不选．故选 D.
3．当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，也可以 被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收 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． 一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能 nn－1 2 辐射出的光谱线条数为 N＝ ＝Cn. 2
4．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)
有关氢原子能量的计算
例3 (满分样板
10分)氢原子基态能量E1
＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1 ＝0.53×10－10 m．求氢原子处于n＝4激发态 时： (1)原子系统具有的能量；
(2)电子在 n＝4 轨道上运动的动能；(已知能量 1 关系 En＝ 2E1， 半径关系 rn＝n2r1， k＝9.0×109 n －19 2 2 N· /C ，e＝1.6×10 C) m (3)若要使处于 n＝2 的氢原子电离，至少要用 频率多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量 h＝6.连续 1．定义：稀薄气体放电所发出的光谱是_______ 的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是 分离 _____的，这种分立的线状谱叫原子光谱． 2．形成的原因：不同原子的结构不同，能级不 频率 同，因此在辐射光子时，光子的______不同． 3．光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布都与 其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析 知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定 样品中的元素组成．
经典题型探究
原子结构与α粒子散射实验 卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验， 获得了重要发现： (1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的 是( ) A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都 集中在一个很小的核内 D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
【答案】 (1)1.05×10－3 A (3)6.58×10－7 m
(2)见解析
【规律总结】 (1)掌握原子跃迁的规律和特 点是正确分析该题目的关键． (2)在处理电子在原子核外绕核运转的问题时 ，可认为其做匀速圆周运动，则电子一定需 要向心力，而向心力只能来自于电子和原子 核间的库仑引力，据此可由圆周运动的知识 列出相应的方程，进行求解．
例2
【解析】
(1)电子绕核运动具有周期性，设运转 e2 周期为 T，由牛顿第二定律和库仑定律有：k 2＝ r1 2π 2 m( T ) r1① 又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为 e， e 由电流的定义式得所求等效电流 I＝T② 联立①②式得
e2 k I＝ 2πr1 mr1 －19 2 1.6×10 ＝ －10× 2×3.14×0.53×10 9×109 －31 －10 A 9.1×10 ×0.53×10 －3 ＝1.05×10 A.
3．电势能 通过库仑力做功判断电势能的增减． 当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减 小；反之，轨道半径增大时，电势能增加．
即时应用 2.氢原子辐射出一个光子后( ) A．电子绕核旋转半径增大 B．电子的动能增大 C．氢原子的电势能增大 D．原子的能级值增大 解析：选B.放出光子后，原子能量减小，电子 轨道半径减小，速度增大，动能增大，而电势 能减小，故只有B正确．
的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部
或部分地被原子吸收，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＝Em －En)，
均可使原子发生能级跃迁．
特别提醒：原子在各能级间跃迁时，所吸收 的光子的能量只能等于两能级间的能级差．
原子电离时所吸收的光子的能量满足ΔE≥E∞
－En.
即时应用 1.氢原子的能级如图15－2－3所示，已知可见 光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV.下列 说法错误的是( )
二、氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量 的变化
E1 1． 原子能量： n＝Ekn＋Epn＝ 2 ， n 增大而增大， E 随 n 其中 E1＝－13.6 eV. 2．电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供 2 2 v2 e 1 e 向心力，即 k 2＝m r ，所以 Ekn＝ kr ，随 r 增大 r 2 n 而减小．
例1
(2)在 α 粒子散射实验中，现有一个 α 粒子以 7 2.0×10 m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的 核电荷数为 79.求该 α 粒子与金原子核间的最 近距离．(已知带电粒子在点电荷电场中的电 q1q2 势能表达式为 ε＝k r ，α 粒子质量为 6.64×10－27 kg)
【解析】 α粒子散射实验发现了原子内存在 一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核． 数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在 中子，所以C对，A、B错．玻尔发现了电子轨 道量子化，D错． (2)从能量转化角度看，当α粒子靠近原子核运 动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近 距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与 原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为
(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三 条光谱线，如图15－2－4所示．
图15－2－4
(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生 跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级 的分布规律可知， 氢原子一定是从 n＝3 的能级跃 c 迁到 n＝2 的能级，设波长为 λ，由 h ＝E3－E2， λ 得 － 6.63×10 34×3×108 hc λ ＝ ＝ m＝ － 19 E3－E2 －1.51＋3.4×1.6×10 －7 6.58×10 m.
【思路点拨】
由玻尔的能级理论可求得(1)
，玻尔的原子模型(轨道理论)和圆周运动相结 合可求得(2)，使原子电离与两能级间的跃迁 有所区别，不要将二者混淆，理解电离的实 质：电子获得足够能量从而脱离原子束缚．
解题样板 规范步骤，该得的分一分不丢！ 1 E1 (1)由 En＝ 2E1 得 E4＝ 2 ＝－0.85 eV.(2 分) n 4 (2)因为 rn＝n2r1，所以 r4＝42r1，由圆周运动知识 得 v2 e2 k 2＝m (2 分) r4 r4 2 9.0×109×1.6×10－192 1 2 ke 所以 Ek4＝ mv ＝ ＝ J －10 2 32r1 32×0.53×10
【规律总结】
求解电子在某条轨道上的动
能时要将玻尔的轨道理论与电子绕核做圆周 运动的向心力结合起来．
知能优化演练
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