高考物理大一轮复习 第十二章 动量守恒定律 波粒二象性原子结构与原子核 第3课时 原子结构学案

①用数学中的组合知识求解：N＝Cn＝

2

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。 2.几种跃迁情况说明

(1)原子跃迁条件hν＝Em－En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。 (2)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时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。

(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差

[典例剖析]

【例1】 如图所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

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错误；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正确；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错误；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错误。 答案 B

【例2】 对于基态氢原子，下列说法正确的是( ) A.它能吸收10.2 eV的光子 B.它能吸收11 eV的光子

C.它能吸收动能为10 eV的电子的能量

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D.它能吸收具有11 eV动能的电子的全部动能

解析 注意到光子能量只能全部被吸收，而电子能量则可以部分被吸收。10.2 eV刚好是n＝1、n＝2的能级差，而11 eV不是，由玻尔理论知A正确；基态氢原子只可吸收动能为11 eV的电子的部分能量(10.2 eV)，剩余0.8 eV仍为原来电子所有。 答案 A

[针对训练]

1.(多选)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施中可行的是( ) A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射 C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的电子碰撞

解析 －13.6 eV＋10.2 eV＝－3.4 eV，而E2＝－3.4 eV，故A正确；－13.6 eV＋11 eV＝－2.6 eV，不符合hν＝Em－En(m>n)的条件，故B错误；14 eV>13.6 eV，已经足以使氢原子电离，故C正确；用11 eV的电子碰撞，E2－E1＝10.2 eV<11 eV，故D正确。 答案 ACD

2.大量氢原子从n＝5的激发态向低能级跃迁时，产生的光谱条数是( ) A.4条 C.8条 解析 由N＝答案 D

3.如图所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )

B.6条 D.10条

n（n－1）

2

计算得N＝10，选项D正确。

A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长 B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大 C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

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