剖析原子能级跃迁问题

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1、剖析原子能级跃迁问题河南省商丘市回民高级中学王艳476000玻尔理论成功地解释了氢原子的发光谱线。但是，学生对原子跃迁没有感性认识，会对其产生误解，现结合例题剖析原子能级跃迁问题。一.注意区分跃迁与电离1.跃迁：根据玻尔理论，当原子从低能级向高能级跃迁时，必须吸收光子方能实现；相反，当原子从高能级向低能级跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量必须等于这两个能级差即。其中，为光子的能量，为原子初、末能级之差。2.电离：使基态原子中的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，叫做电离，所需要的能量叫电离能。光子与

2、原子作用而使原子发生电离时，不再受的限制。这是因为原子一旦电离，原子结构被破坏，而不再遵守有关原子结构理论，如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能使基态的氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的动能就越大。不论原子处于什么状态，只要入射光子的能量大与该状态的电离能就可以使之电离。例如：已知氢原子基态能量为-13.6eV，下列说法中正确的有[　　]　　A．用波长为600nm的光照射时，可使稳定的氢原子电离　　B．用光子能量为15eV的光照射时，可能使处于基态的氢原子电离　　C．氢原子可能向外辐射

3、出11eV的光子D．氢原子可能吸收能量为1.89eV的光子解析：要使基态氢原子发生电离，其入射光子的能量必须大于13.6eV，而波长为600nm的光具有的能量（ε=hc/λ）小于13.6eV，不能使处于基态的氢原子电离，故A错；用15eV的光照射时，可以使基态氢原子电离.电离需要13.6eV的能量，剩余的能量转换成电子的动能，所以一定使处于基态的氢原子电离，不是可能使处于基态的氢原子电离，故B错；原子发生跃迁吸收或辐射光子的能量必须等于两能级之差，故C错；n=3与n=2两能级之差为1.89eV，所以正确答案为：D．二．注

4、意区分一群原子与一个原子跃迁1.一个氢原子核外只有一个电子，在某一时刻这个电子只能处在某一可能的轨道，在发生跃迁时只能辐射或吸收一个光子，因而只有某一特定频率的光，所以一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射的光谱条数为：N=n-1.2.实际观察到的是一群原子，各种轨道的电子运动可以在不同的原子中分别发生：可能从n能级直接跃迁到基态，产生一条普线；其他的氢原子也可以从n能级跃迁到某一激发态，产生另一普线，再从这一激发态跃迁到基态，再产生一谱线况且观察总是持续一段时间，因此各种谱线都可以观察到。根据数学组合知识可知：一群氢原子处于量子数为n的激发

5、态时，可能辐射的光谱条数为：N=n（n-1）/2.例如：氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）Aλ1+λ2Bλ1－λ2CD解析：首先，分析可知当氢原子在某三个相邻能级之间跃迁发出三种不同波长的辐射光时，总计可有三种情况，如右图2甲、乙、丙所示。然后，针对三种情况，分别求出波长的大小。对图甲，则由能量关系得0由此求出对图乙，则有进而可得对图丙，类似

6、地进而又得所以正确答案为：C、D。三.注意区分光子与实物粒子使原子跃迁1.根据玻尔理论，当用光子使原子发生跃迁必须满足=ΔΕ，如果>ΔΕ或<ΔΕ，原子均不能跃迁，除非光子的能量大于原子的电离能，此情况下，原子对入射光子是无选择的。应注意原子处于不同能级时，其电离能是不同的。2.实物粒子与氢原子的碰撞，原子获得动能后转化为原子的内能。原子吸收这份能量也会从低能级向高能级跃迁，吸收的这份能量也等于跃迁前后两能级的能量差。一切碰撞过程须同时遵守能量守恒定律和动量

7、守恒定律，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，即有能量损失，因为碰后必须保留一部分动能以满足动量守恒的关系。设实物粒子质量为m动能为EO，入射速度为VO氢原子原来处于静止状态，质量为M。则粒子与原子完全碰撞非弹性碰撞时应满足动量守恒和能量守恒mVO=(M+m)V①△E=②由①②得：当氢原子两能级的能量差值等于或小于这个损失极值时，则跃迁发生，且分别对应实物粒子与氢原子发生完全非弹性碰撞和一般弹性碰撞；大于这个损失极值时，则不发生跃迁，实物粒子与氢原子发生的是完全弹性碰撞．所以只有入射粒子的初动能大于氢原子两能级的能量差值，氢原子才可能

8、发生跃迁。但对于电子与静止原子的碰撞，由于电子的质量很小，有可能使电子的全部动能转化为原子的内能。所以，入射