氢原子能级模型分类解析

氢原子能级模型分类解析 原子物理学是高考的必考内容，而氢原子的能级是考查重点，本文想结合高考题对氢原子能级试题进行分类解析。 1．发光种类 例1 如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为13．07 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长有多少种? ( ) A.15 B.10 C.4 D.1 解析 由于照射光子能量为13．07 eV=Es—E1，用该频率的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子会跃迁到n=5的激发态，氢原子从 n=5的能态向低能态跃迁可发出 10种不同波长的光。答案选 B。 2．光子总数 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.22OO B.2000 C.1200 D.2400 解析 量子数为4的氢原子总数为1200个，共分成 3部分。其中第一部分400个氢原子直接跃迁到基态，发出 400个光子；第二部分400个氢原子先跃迁到量子数为2的激发态，发出 400个光子，接着再跃迁到基态，发出 400个光子，共发出 800个光子；第三部分400个氢原子先跃迁到量子数为3的激发态，发出 400个光子，其中 200个再跃迁到基态，发出200个光子，另外200个先跃迁到量子数为2的激发态，发出200个光子，接着再跃迁到基态，发出200个光子，共发出1000个光子。三部分在此过程中发出的光子总数是 2200个。选项 A正确。 3．光子能量 例 3 图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E 处在 n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。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总共有 ( ) A.二种 B.三种 C.四种 D.五种 解析 处在 n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出六种不同频率的光波。相应的光子能量分别为：E4－E3＝0．66 eV，E4－E2＝2．55 eV，E4－E1＝12．75 eV，E3－E2＝1．89 eV，E3－E1＝12．09 eV，E2－ E1＝10．20 eV，已知金属钾的逸出功为2．22 eV。在这些光子中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有四种。答案选 C。 4． 电离能 例 4 氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子。该氢原子需要吸收的能量至少是 ( ) 答案A。 5．能级变化 例 5 氢原子的核外电子从半径 ra的轨道跃迁到半径 r...