玻尔原子理论
量子化假设
①电子的轨道是量子化的。电子运行轨道的半径不是任意的,只有半径的大小符合一定条件的轨道才是可能的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁辐射。
②原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态称为定态。能量最低的状态叫做基态,其他的状态叫做激发态。
稳定性
电子做加速运动应该辐射电磁波,逐渐减小能量和轨道半径,最终落入原子核,原子是不稳定的,与事实不符。
分立性
电子绕核运行辐射频率应等于电子绕核运行频率,由于运行轨道的减小,辐射电磁波频率应不断变化而形成连续光谱,这与原子光谱一明线光谱不符(固定的若干种频率)
内容
频率条件:当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道(En)时,会放出能量为hv的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hv=Em一En
对光谱的解释:原子光谱的分立性:通常情况下,原子处于基态,基态是稳定的,处于激发态的原子是不稳定的。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
特征谱线:由于不同的原子具有不同的结构,能级各不相同,因此辐射(或吸收)的光子频率也不同,这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因。
氢原子光谱线系:玻尔理论不但成功地解释了氢光谱的巴耳末系,而且对当时已发现的氢光谱的另一线系——帕邢系(在近红外区)也能很好地解释。它是电子从n=4、5、6等能级向n=3 能级跃迁时辐射出来的。此外,玻尔理论还预言了当时尚未发现的氢原子的其他光谱线系,这些线系后来相继被发现,也都跟玻尔理论的预言相符。
不定项选择 如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠,下列说法正确的是( ) A.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B.这群氢原子能发出两种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高
C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eV
D.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则 [ ]
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C.在水中传播时,a光较b光的速度小
D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离氢原子的能级如图所示,氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时,辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应。那么,大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有 [ ] A.1种
B.2种
C.3种
D.4种子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。如图为氢原子的能级示意图,假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,氢原子吸收光子后,发出频率为v1、v2、v3、v4、v5和v6的光,且频率依次增大,则E等于 [ ] A.h(v2+v1)
B.h(v5+v6)
C.hv3
D.hv4氢原子的能级如图所示,欲使处于基态的氢原子被激发,下列措施可行的是 [ ] A.用12.09eV的光子照射
B.用12eV的电子照射
C.用12eV的光子照射
D.用10eV的电子照射不定项选择 分别用不同频率的光子照射处于基态的氢原子,则氢原子( ) A.能吸收各种频率的光子
B.只吸收能量低于13.6eV的光子
C.能吸收某些特定频率的光子
D.能吸收能量大于13.6eV的光子氢原子从能级A跃迁到能级B时,辐射出波长为λ1的光子,从能级A跃迁到能级C时,辐射出波长为λ2的光子,若λ1>λ2,则氢原子从能级B跃迁到能级C时,将____________光子,光子的波长为____________。 氢原子处于基态时,原子的能级为eV,已知普朗克常量h=J·s,当氢原子处于n=4的激发态时,问:
(1)要使氢原子电离,入射光子的最小能量是多少?
(2)能放出的光子的最大能量是多少?如图所示为氢原子能级示意图,现有每个电子的动能都是Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域,使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子和一个原子的总动量为零。碰撞后氢原子受激发,跃迁到n=4的能级。求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为。 氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 [ ] A.40.8eV
B.43.2ev
C.51.0eV
D.54.4eV(1)氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收的是______________;
A.60.3eV
B.51.0eV
C.43.2eV
D.54.4eV(2)一个静止的,放出一个速度为2.22×107m/s的粒子,同时产生一个新核,并释放出频率为ν=3×1019Hz的γ光子。写出这种核反应方程式______________,这个核反应中产生的新核的速度为______________,因γ辐射而引起的质量亏损为______________;(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s)
(3)如图,滑块A、B的质量分别为m1与m2,m1<m2,置于光滑水平面上,由轻质弹簧相连接,用一轻绳把两滑块拉至最近,弹簧处于最大压缩状态后绑紧,接着使两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动。运动中某时刻轻绳突然断开,当弹簧恢复到其自然长度时,滑块A的速度正好为零。则:
①弹簧第一次恢复到自然长度时,滑块B的速度大小为______________;
②从轻绳断开到弹簧第一次恢复到自然长度的过程中,弹簧释放的弹性势能Ep=______________。氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线,一条红色、一条蓝色、两条紫色,它们分别是从n=3、4、5、6 能级向n=2能级跃迁时产生的,则下列判断不正确的是 [ ]
A、红色光谱是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的
B、蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的
C、从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射的光子比从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射的光子的频率低
D、若原子从n=6能级向n=1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应,则原子从n=6能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应如图是氢原子第1、2、3能级的示意图。处于基态的氢原子吸收了一个光子a后,从基态跃迁到第3能级;然后该氢原子自发地放出一个光子b后,由第3能级跃迁到第2能级;接着又自发地放出一个光子c后,由第2能级跃迁到第1能级。设a、b、c三个光子的频率依次为ν1、ν2、ν3,波长依次为λ1、λ2、λ3,下列说法中正确的是 [ ] A.λ1>λ3>λ2
B.ν1=ν2+ν3
C.λ1=λ2+λ3
D.ν1>ν2>ν3处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时,只发射波长为λ1、λ2、λ3的三种单色光,且λ1>λ2>λ3,则照射光的波长为 [ ] A.λ1
B.λ1+λ2+λ3
C.
D.若规定氢原子处于基态时的能量为E1=0,则其它各激发态的能量依次为E2=10.2eV、E3=10.09eV、E4=12.75eV、E5=13.06eV……。在气体放电管中,处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击而跃迁到激发态,在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中 [ ] A.总共能辐射出六种不同频率的光子
B.总共能辐射出十种不同频率的光子
C.辐射出波长最长的光子是从n=4跃迁到n=3能级时放出的
D.辐射出波长最长的光子是从n=5跃迁到n=4能级时放出的如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55eV的光子。若要给基态的氢原子提供能量,使它辐射上述能量的光子,至少应提供能量( ) A.13.06eV
B.12.75eV
C.12.09eV
D.10.20eV氢原子第n能级的能量为En=,其中E1是基态能量,而n=1,2,…,若一氢原子发射能量为-E1的光子后处于比基态能量高出-E1的激发态,则氢原子发射光子前处于第___________能级,发射光子后处于第___________能级。 (1)氢原子第n能级的能量为,其中E1是基态能量。而n=1,2,…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态,则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?
(2)一速度为v的高速α粒子()与同方向运动的氖核()发生弹性正碰,碰后α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。不定项选择 下列说法中正确的是( )
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C.一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,能辐射3种不同频率的光子
D.卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型氢原子部分能级示意如图所示,不同色光的光子能量如下表所示。处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为( ) A.红、蓝—靛
B.黄、绿
C.红、紫
D.蓝—靛、紫μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为г1、г2、г3、г4、г5和г6的光,且频率依次增大,则E等于 [ ] A、h(г3-г1)
B、h(г5+г6)
C、hг3
D、hг4氢原子的能级如图所示,已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV -3.11eV。下列说法错误的是 [ ] A、处于n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发发电离
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种不同频率的可见光氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知,氢原子 [ ] A.从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的长
B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光如图所示为氢原子的能级图,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为 [ ] A.13.6eV
B.3.4eV
C.10.2eV
D.12.09eV如图所示为氢原子能级示意图。在气体放电管中,用能量为12.10eV的电子去轰击处于基态的氢原子,此时氢原子所能发射的光子的能量可能是 [ ]
A.12.10eV
B.12.09eV
C.10.20eV
D.1.89eV氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6eV,已知电子电量e=1.6×10-19C,电子质量m=0.91×10-30kg,氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m。
(1)若要使处于n=3的氢原子电离,至少要用频率多大的光子照射氢原子?
(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=3的定态时,核外电子运动的等效电流多大?
(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz,今用一群处于n=5的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,试通过计算说明有哪几条谱线可使钠发生光电效应?氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能,氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时: [ ] A.氢原子的能量减小,电子的动能增加
B.氢原子的能量增加,电子的动能增加
C.氢原子的能量减小,电子的动能减小
D.氢原子的能量增加,电子的动能减小如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55eV的光子。则最少要给基态的氢原子提供______________电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子;请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。 氢原子能级如图所示,则要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子,该氢原子需要吸收的能量至少是______________eV;一群处于n=4能级的氢原子回到n=2的状态过程中,可能辐射______________种不同频率的光子;其中最短波长等于______________nm(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)。 红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中铬离子产生激光。铬离子的能级图中,E1是基态,E2是亚稳态,E3是激发态,若以脉冲氙灯发出的波长为的氯光照射晶体,处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3,而后自发地跃迁到E2,释放出波长为的光子,处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为 [ ]
A.
B.
C.
D.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,已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的光子总数为______________。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1/(n-1)。 现有一群处于n=4能级上的氢原子,已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV,氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r,静电力常量为k,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。则:
(1)电子在n=4的轨道上运动的动能是多少?
(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少?用一束单色光照射处于基态的一群氢原子,这些氢原子吸收光子后处于激发态,并能发射光子,现测得这些氢原子发射的光子频率仅有三种,分别为、和,且<<。则入射光子的能量应为 [ ] A.h
B.h
C.h(+)
D.h氢原子从能级A跃迁到能级B释放频率为的光子,从能级A跃迁到能级C吸收频率为的光子,若,则当它从能级B跃迁到能级C时,将 [ ] A.放出频率为的光子
B.放出频率为的光子
C.吸收频率为的光子
D.吸收频率为的光子有一群氢原子处于量子数3的激发态,当它们跃迁时,有可能放出_______种能量的光子;在能级__________与能级_____________间跃迁时所发出的光子的波长最长,波长是_____________。 如图所示为氢原子最低的五个能级,当氢原子在这些能级间跃迁时,试求:在哪两个能级间跃迁时,所发出光子波长最长?波长是多少?(已知普朗克常数h=6.63×10-34J·s) 大量氢原子处于不同能量激发态,发生跃迁时放出三种不同能量的光子,其能量值分别是:1.89 eV、10. 2eV、12.09eV。跃迁发生前这些原子分布在____个激发态能级上,其中最高能级的能量值是____eV(基态能量为-13.6eV)。 氢原子的部分能级如图所示,已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间,由此可推知,氢原子 [ ]
A.从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光原子第n能级的能量为,其中E1是基态能量而n =1,2…若一氢原子发射能量为,的光子后处于比基态能量高出的激发态,则氢原子发射光子前后分别处于第几能级? 氢原子的光谱在可见光范围内有四条谱线,其中在靛紫色区内的一条是处于量子数n=4的能级氢原子跃迁到n=2的能级发出的,氢原子的能级如图所示,已知普朗克恒量h=6.63×10-34 J·s,则该条谱线光子的能量为____________eV,该条谱线光子的频率为____________Hz。(结果保留3位有效数字) 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子,观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再此进行观测,发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差,E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断,△n和E的可能值为 [ ] A.△n=1,13.22 eV<E<13.32 eV
B.△n=2,13.22 eV<E<13.32 eV
C.△n=1,12.75 eV<E<13.06 eV
D.△n=2,12.75 eV<E<13.06 eV如图所示为氢原子的能级图,n为量子数。在氢原子核外电子由量子数为2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中,将____________(填“吸收”、“放出”)光子。若该光子恰能使某金属产生光电效应,则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁过程中,有____________种频率的光子能使该金属产生光电效应。 实验室考查氢原子跃迁时的微观效应,设原来处于静止状态的大量激发态氢原子,其核外电子处于n=5的能级状态轨道。已知氢原子基态能级E1=-13.6ev,氢原子质量为mH=1.67×10-27kg。
(1)求出可能的跃迁光子种类;
(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出,且光子的动量可以用表示,试求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。已知氢原子的基态能量为E,激发态能量,其中n=2,3,…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 [ ] A.
B.
C.
D.氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则 [ ]
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C.在水中传播时,a光较b光的速度小
D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离下图为氢原子的能级示意图,图中①、②、③分别表示氢原子由所处激发态向低能级的跃迁,跃迁时所发射的光子的频率和波长分别为ν1、ν2、ν3和λ1、λ2、λ3。下列说法正确的是( ) A.λ1>λ2
B.λ1>λ3
C.ν1>ν2
D.ν23在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系,则这群氢原子自发跃迁时最多可发出____________条不同频率的谱线。 氢原子的能级如图所示,动能为12.95ev的电子与处于基态的氢原子发生碰撞,忽略碰撞过程中氢原子的动能变化,且碰撞过程中没有其它能量损失,则电子碰撞氢原子后的动能不可能的是 [ ] A.0.20ev
B.0.65ev
C.0.86ev
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