物理原子能级跃迁波长关系巧记
原子光谱与能级跃迁
原子光谱与能级跃迁原子光谱作为一种重要的光谱分析方法，通过观察物质在特定条件下发射或吸收光的行为，可以研究原子内部的能级结构及其跃迁规律。
本文将介绍原子光谱的基本原理，并探讨能级跃迁对原子光谱的影响。
一、原子光谱的基本原理原子光谱是研究原子内部能级结构的重要手段。
当原子受到能量激发时，电子会从低能级跃迁到高能级，或从高能级跃迁到低能级，这个过程中会伴随着光的发射或吸收。
根据光的波长、频率或能量，可以确定原子内部的能级差异和电子的跃迁规律。
在光谱分析中，常用的光源有连续光源和线状光源。
连续光源产生的光谱是连续的，包括各种波长的光，而线状光源产生的光谱是离散的，只包含特定波长的光。
原子光谱常常使用线状光源，因为原子内部的能级结构是离散的，只有在特定波长下才能发生跃迁。
二、原子光谱的形成与原子内部能级的跃迁密切相关。
在原子的能级结构中，电子围绕原子核以不同的能级存在。
当原子受到能量激发时，电子可以跃迁到较高的能级，也可以从较高的能级跃迁到较低的能级。
这种跃迁过程中伴随着能量的吸收或发射，产生了特定波长的光。
原子的能级跃迁可以分为吸收和发射两种情况。
当原子经历吸收过程时，电子从低能级跃迁到高能级，吸收了能量。
而在发射过程中，电子从高能级跃迁到低能级，释放出能量，形成了特定波长的光谱线。
不同元素的原子具有不同的能级结构，因此它们的光谱线也是独特的，可以用于元素的鉴定和分析。
原子光谱包括吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱是指原子吸收特定波长的光线后产生的光谱，它可以用于判断分析物中是否存在某种元素。
发射光谱则是指原子在受到激发后发射光线的光谱，通过观察元素特定波长的发射光谱，可以确定样品中元素的含量。
三、原子光谱的应用原子光谱在科学研究、工业生产和环境监测等领域都有广泛的应用。
以下列举几个典型的应用案例：1. 光谱分析：原子光谱可以用于分析样品中元素的类型和含量，例如用火焰原子吸收光谱法可以测定水样中金属元素的含量。
氢原子跃迁谱线条数计算公式
氢原子跃迁谱线条数计算公式氢原子是物理学中最简单的原子，由一个质子和一个电子组成。
它是研究原子结构和光谱学的重要模型。
在氢原子中，电子可以从一个能级跃迁到另一个能级，这些跃迁会发出特定波长的电磁辐射，形成一系列谱线。
这些谱线的数量可以通过简单的公式计算得出。
首先，我们需要了解氢原子的能级结构。
氢原子的能级由一个主量子数n来确定，能级编号从n = 1开始。
每个能级可以有多个亚能级，由一个角量子数l（0 ≤ l ≤ n-1）来确定。
每个亚能级又可以有多个轨道角动量量子数m（-l ≤ m ≤ l）来确定。
根据量子力学理论，氢原子的能级可以用以下公式表示：E = -13.6/n^2 eV其中E是能级的能量，n是主量子数。
这个公式表明，氢原子的能级是离散的，能级越高，能量越低。
当一个电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出一定的能量，这个能量可以用以下公式计算：ΔE = E_i - E_f = -13.6(1/n_i^2 - 1/n_f^2) eV其中ΔE是跃迁释放的能量，E_i和E_f是初始和最终能级的能量，n_i和n_f是初始和最终能级的主量子数。
根据普朗克-爱因斯坦关系，释放的能量可以用以下公式计算： E = hc/λ其中E是能量，h是普朗克常数，c是光速，λ是波长。
这个公式表明，波长越短，能量越高。
因此，当一个电子从高能级跃迁到低能级时，它会释放出一定波长的光。
这个波长可以用以下公式计算：λ = hc/ΔE其中λ是波长，h和c是常数，ΔE是跃迁释放的能量。
根据量子力学理论，氢原子的谱线可以用以下公式计算：ν = R(1/n_i^2 - 1/n_f^2)其中ν是频率，R是里德伯常数，n_i和n_f是初始和最终能级的主量子数。
因为频率和波长之间有以下关系：c = λν因此，我们可以用以下公式计算氢原子的谱线波长：λ = c/ν = hcR(1/n_i^2 - 1/n_f^2)这个公式可以用来计算氢原子的所有谱线波长。
12原子的能级和辐射跃迁
T 6.26 10 K
3
六. 辐射跃迁和非辐射跃迁
1.跃迁: 粒子由一个能级过渡到另一能级的过程 2.辐射跃迁: 粒子发射或吸收光子的跃迁(满足跃迁选择定则) ①发射跃迁: 粒子发射一光子ε = hv=E2－E1而由高能级跃迁 至低能级; E2
E2 E1 h
E1 ②吸收跃迁: 粒子吸收一光子ε=hv=E2－E1 而由低能级跃迁 至高能级. E2
原子状态
n 1 2
l 0 1
ml 0 1 0 -1
ms
简并度
1s 2p
g1=2 g2=6
电子 n =3 态
有几种简并态？
•角动量有 3 种
•每种角动量空间取向有2l+1种
•电子还有2种自旋
•所以共有18种
2 Z ( 2 l 1 ) 2 2 n •一般结论: 简并态 n l 0
Z方向分量有5种取值
2
2
L 6
Lz ml
ml 0, 1, 2
0
Lz 0, , 2 说明 L 有五种可能的取向 对 z 轴旋转对称
4.自旋磁量子数 ms ( 1/2 , -1/2 )
决定电子自旋角动量空间取向
• 电子自旋角动量大小
S s(s 1)
一般，能级寿命 10-8 10-9 S 如H原子 2p态 0.1610-8 S 3p态 0.5410-8S 亚稳态：如He原子的两个亚稳态能级 (20.55eV) 10-4 S (19.77eV) 10-6 S
1—2 原子的能级和辐射跃迁
n 一.原子的能级和简并度
由量子力学得出的氢原子 能级图 玻尔理论的一条能级对应于 电子的一种轨道 量子力学的一条能级 则对应于电子的一种状态 每个状态用量子数 n , l , ml ms 来描述 1
原子能级和辐射知识点总结
原子能级和辐射知识点总结一、原子能级1. 原子结构原子是由原子核和绕核运动的电子组成的，原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电。
电子是带负电的，围绕原子核轨道运动。
2. 能级原子的电子围绕原子核运动时，由于受到电子自旋磁矩和轨道磁矩的相互作用，会产生能级分裂，形成多个能级。
电子在这些能级上运动时，会处于不同的状态。
3. 能级跃迁当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或发射光子，这种光子的能量正好等于两个能级之间的能差。
这是光子的辐射。
4. 能级的确定能级取决于原子核的质量和电子的位置，不同的原子核和电子分布形式会导致不同的能级结构。
每个原子都有特定的能级，这些能级是由原子的物理特性所决定的。
5. 能级的作用原子的能级决定了原子的光谱特性，不同原子的能级结构不同，因此存在着不同的光谱线。
通过研究原子的能级结构，可以揭示原子内部的物理特性，从而为原子物理学和量子力学的研究提供重要的信息。
6. 能级分布原子的能级是离散的，即只能取一些特定的数值。
在研究光谱时，我们经常需要计算原子的能级分布，以便理解光谱线的产生机制。
二、辐射1. 辐射的概念辐射是指从一个物体发射出的能量或粒子，并向外传播的过程。
辐射可以是电磁波、光子、中子等形式，通常是由原子、分子或亚原子粒子发射出来的。
2. 辐射的分类辐射可以分为电磁辐射和粒子辐射两大类。
电磁辐射包括可见光、紫外线、X射线和γ射线等，而粒子辐射包括α射线、β射线和中子辐射等。
3. 电磁辐射电磁辐射是由电磁场振荡产生的，具有电磁波的性质。
根据频率不同，电磁辐射可以分为不同的波段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同波长的电磁辐射具有不同的能量和穿透能力。
4. 粒子辐射粒子辐射是由高速粒子产生的，包括α粒子、β粒子和中子。
这些粒子具有质量和电荷，与物质相互作用时会产生不同的效应。
5. 吸收和发射物质对辐射的吸收和发射是辐射研究的重要课题。
高中物理能级跃迁解题方法
高中物理能级跃迁解题方法
能级跃迁可以用波长、频率或能量来计算，具体解题方法如下：
1. 波长解法：根据能级跃迁前后的波长公式
$\lambda=\frac{hc}{E}$，其中 $h$ 为普朗克常数，$c$ 为光速，$E$ 为能量差，求出能级跃迁前后的波长，再计算出波长差或
频率差，即可得到问题的解答。
2. 频率解法：根据能级跃迁前后的频率公式$f=\frac{E}{h}$，求出能级跃迁前后的频率，再计算出频率差或波长差，即可得到问题的解答。
3. 能量解法：根据能级跃迁前后的能量公式
$E=\frac{hC}{\lambda}$，求出能级跃迁前后的能量，再计算
出能量差或频率差，即可得到问题的解答。
在具体解题过程中，需要根据题目要求选择合适的解法和公式，注意单位的转换和计算精度，有些问题还需要结合能级图等辅助信息进行分析和解答。
13-06氢原子能级及能级跃迁
相邻横线间 的距离
带箭头的竖线
返回目录
结束放映
数字媒体资源库
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．
吸收一 定频率 的光子
释放 一定 频率 光子
3．电离 电离态与电离能 (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．
第12页
返回目录
结束放映
数字媒体资源库
【典例2】 [2013· 江苏单科，12C(2)]根据
玻尔原子结构理论,氦离子(He＋)的能级图
如图所示.电子处在n＝3轨道上比处在n＝ 近 选填“近” 5轨道上离氦核的距离_____( 或“远”).当大量He＋处在n＝4的激发态 6 条. 时,由于跃迁所发射的谱线有_____
1 1 1 ＝R22－n2 ，(n＝3,4,5，…)， λ
R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．
第4页
返回目录
结束放映
数字媒体资源库
2．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：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 Em－En h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J· hν＝________.( 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， 不连续 的． 因此电子的可能轨道也是________
高中物理：氢原子跃迁应注意的五个不同
一、应注意一群原子和一个原子跃迁的不同一群氢原子就是处在n轨道上有若干个氢原子，某个氢原子向低能级跃迁时，可能从n能级直接跃迁到基态，产生一条谱线；另一个氢原子可能从n能级跃迁到某一激发态，产生另一条谱线，该氢原子再从这一激发态跃迁到基态，再产生一条谱……由数学知识得到一群氢原子处于n能级时可能辐射的谱线条数为。
对于只有一个氢原子的，该氢原子可从n能级直接跃迁到基态，故最少可产生一条谱线，不难推出当氢原子从n能级逐级往下跃迁时，最多可产生n－1条谱线。
例1、有一个处于量子数n＝4的激发态的氢原子，它向低能级跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？解析：对于一个氢原子，它只能是多种可能的跃迁过程的一种，如图1所示，由能级跃迁规律可知：处于量子数n＝4的氢原子跃迁到n＝3，n＝2，n＝1较低能级，所以最多的谱线只有3条。
图1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解析：这是全国理综考题，由题中所给信息，处于量子数n＝4的氢原子跃迁到n＝3，n＝2，n＝1较低能级的原子数分别为个，则辐射光子数为个。
而处于量子数n＝3的400个氢原子向n＝2，n＝1跃迁，跃迁原子数分别为个，则辐射光子数为200×2＝400个，而处于量子数n＝2的原子总数为400＋200＝600个，向基态跃迁则辐射光子数为600个。
所以，此过程发出光子的总数为1200＋400＋600＝2200个。
即选项A正确。
二、应注意跃迁与电离的不同根据玻尔理论，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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理原子核能级跃迁波长关系巧记
在原子核能级跃迁有这么一类题：（m>k>n ）某原子从能级m 跃迁到能级n ，发出波长为1λ的光波；从能级m 跃迁到能级k ，发出波长2λ的光波，再从能级k 跃迁到能级n ，发出波长为3λ的光波。
问三种光波的波长1λ 2λ 3λ的关系。
通常此类题为选择题，给出四个差不多的选项。
通过相关公式计算即可得出答案。
但用公式计算时间长，而且易错。
但是其中发现了一些规律：
可知同类题除了变量可以改名外，实质的式子内涵必然相同，便尝试对三条式子进行记忆，式子如下：
)(323*21λλλλλ+=)(313*12λλλλλ-= )(132*13λλλλλ-=
其实这三个式子可以靠理解记忆，这样在考试中就节省了很多时间。
1.从式子结构看，每个式子都是“相加除以相乘”的结构，且等式左边所求波长，右边为另两个波长；
2.根据知识，知道m →n 释放能量最大，所以波长1λ一定最小，所以的分母是相加，其余两个是长的减短的（1λλ-n ）。
如此一来，考试时碰到这类题你就比其他学生多出了几分钟的优势了。
类似的记忆公式的思想还体现在动量+能量守恒的联立式中。
这样的方法是屡试不爽。