第四章　原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性4. 氫原子光譜和玻爾的原子模型目標(biāo)體系構(gòu)建1．了解光譜、線狀譜和連續(xù)譜等概念，知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2．了解玻爾理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容。能用玻爾原子理論解釋氫原子能級(jí)圖及光譜。3．了解玻爾模型的不足之處及原因。1．知道什么是光譜，能說(shuō)出連續(xù)譜和線狀譜的區(qū)別。2．知道玻爾原子理論的基本假設(shè)、電子的軌道量子化和原子的能量量子化。3．了解能級(jí)、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)和躍遷的概念，會(huì)根據(jù)能級(jí)圖計(jì)算兩個(gè)能級(jí)之差。4．了解玻爾模型的成就和局限性，知道氫原子光譜的產(chǎn)生機(jī)理。5．知道電子云是電子在各個(gè)位置出現(xiàn)概率大小的直觀表示。課前預(yù)習(xí)反饋 1．定義：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按_______(頻率)展開，獲得_______(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2．分類(1)線狀譜：有些光譜是一條條的_______，叫作譜線，這樣的光譜叫作線狀譜。(2)連續(xù)譜：有的光譜看起來(lái)不是一條條分立的譜線，而是連在一起的_______，叫作連續(xù)譜。(3)特征譜線：氣體中中性原子的發(fā)射光譜都是_________，且不同原子的亮線位置_______，故這些亮線稱為原子的_______譜線。波長(zhǎng)波長(zhǎng)亮線光帶線狀譜不同特征(4)光譜分析①定義：利用原子的___________來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。②優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。說(shuō)明：同一種原子可以發(fā)射和吸收同一種頻率的譜線。特征譜線『判一判』(1)分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素。(　　)√『想一想』能否根據(jù)對(duì)月光的光譜分析確定月球的組成成分？答案：不能。月球不能發(fā)光，它只能反射太陽(yáng)光，故其光譜是太陽(yáng)的光譜，對(duì)月光進(jìn)行光譜分析確定的并非月球的組成成分。1．巴耳末公式2．意義：巴耳末公式以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的___________的特征。說(shuō)明：氫原子光譜是線狀譜，只有一系列特定波長(zhǎng)的光?！号幸慌小?2)巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的。(　　)線狀光譜√1．用經(jīng)典電磁理論在解釋原子的_________時(shí)遇到了困難。2．用經(jīng)典電磁理論在解釋原子光譜是_______的線狀譜時(shí)遇到了困難?！号幸慌小?3)經(jīng)典物理學(xué)可以很好地應(yīng)用于宏觀世界，也能解釋原子世界的現(xiàn)象。(　　)穩(wěn)定性分立×1．玻爾原子模型(1)原子中的電子在_______力的作用下，繞_________做圓周運(yùn)動(dòng)。(2)電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是_________的。(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是_______的，且不產(chǎn)生______ _____。庫(kù)侖原子核量子化穩(wěn)定電磁輻射2．定態(tài)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具有_______的能量，即原子的能量是_________的，這些量子化的能量值叫作_______，原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為_______。能量最低的狀態(tài)叫作_______，其他的能量狀態(tài)叫作_________。3．躍遷當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)_______到能量較低的定態(tài)軌道(其能量記為Em，n＞m)時(shí)，會(huì)_______能量為hν的光子，該光子的能量hν＝__________，這個(gè)式子被稱為_______條件，又稱_______條件。不同量子化能級(jí)定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷放出En－Em頻率輻射『判一判』(4)玻爾認(rèn)為原子的能量是量子化的，不能連續(xù)取值。(　　)(5)處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向其他能級(jí)躍遷，放出光子。(　　)√×『選一選』(多選)下列關(guān)于玻爾理論的解釋中正確的是(　　　)A．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B．原子中，雖然核外電子不斷做變速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D．原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的ABD解析： 原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)要輻射一定頻率的光子，而從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)要吸收一定頻率的光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，A、B、D正確。1．玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋(1)解釋巴耳末公式①按照玻爾理論，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)輻射的光子的能量為hν＝_____________。②巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級(jí)躍遷之前和之后所處的___________的量子數(shù)n和2。并且理論上的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的_____________符合得很好。En－Em定態(tài)軌道里德伯常量(2)解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后_______________，由于原子的能級(jí)是_______的，所以放出的光子的能量也是_______的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。兩個(gè)能級(jí)之差分立分立2．玻爾理論的局限性(1)成功之處玻爾理論第一次將__________引入原子領(lǐng)域，提出了____________的概念，成功解釋了_________光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。(2)局限性保留了太多___________的觀念，把電子的運(yùn)動(dòng)仍然看作經(jīng)典力學(xué)描述下的_______運(yùn)動(dòng)。量子觀念定態(tài)和躍遷氫原子經(jīng)典粒子軌道(3)電子云原子中的電子沒(méi)有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述電子在某個(gè)位置出現(xiàn)_______的多少，把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)表示時(shí)，這種圖像就像_______一樣分布在原子核周圍，故稱_________。說(shuō)明：電子從能量較高的定態(tài)軌道，躍遷到能量較低的定態(tài)軌道，會(huì)放出光子；反之會(huì)吸收光子。概率云霧電子云『判一判』(6)玻爾的原子理論模型可以很好地解釋氦原子的光譜現(xiàn)象。(　　)(7)電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)并不是具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。(　　)×√課內(nèi)互動(dòng)探究探究光譜及光譜分析要|點(diǎn)|提|煉1．光譜的分類2．太陽(yáng)光譜(1)太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。(2)對(duì)太陽(yáng)光譜的解釋：陽(yáng)光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá)地球的這些譜線看起來(lái)就暗了，這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線。3．光譜分析這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)10－10 克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線將其檢查出來(lái)。光譜分析在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用：(1)檢查物質(zhì)的純度。(2)鑒別和發(fā)現(xiàn)元素。(3)天文學(xué)上光譜的紅移表明恒星的遠(yuǎn)離等等。光譜分析可以使用發(fā)射光譜中的線狀譜，也可以使用吸收光譜，因它們都有原子自身的特征譜線，但不能使用連續(xù)光譜。典|例|剖|析　　　　　(多選)關(guān)于光譜，下列說(shuō)法正確的是(　　　)A．熾熱的液體發(fā)射連續(xù)譜B．發(fā)射光譜一定是連續(xù)譜C．線狀譜和吸收光譜都可以對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析D．霓虹燈發(fā)光形成的光譜是線狀譜解析： 熾熱的液體發(fā)射的光譜為連續(xù)譜，選項(xiàng)A正確；發(fā)射光譜可以是連續(xù)譜也可以是線狀譜，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線狀譜和吸收光譜都對(duì)應(yīng)某種元素的光譜，都可以對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析，選項(xiàng)C正確；霓虹燈發(fā)光形成的光譜是線狀譜，選項(xiàng)D正確。ACD　　　　　　　　(多選)對(duì)原子光譜，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．線狀譜和吸收光譜可用于光譜分析B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．連續(xù)譜可以用來(lái)鑒別物質(zhì)中含哪些元素解析： 線狀譜和吸收光譜都含有原子的特征譜線，因此可用于光譜分析，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)線狀譜進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，連續(xù)譜不能用于光譜分析，D錯(cuò)誤。AC探究氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)公式中n只能取整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長(zhǎng)也只會(huì)是分立的值，反映了輻射波長(zhǎng)的分立特征。(2)除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。解題指導(dǎo)：注意氫原子光譜可見光區(qū)的四條譜線對(duì)應(yīng)n的取值分別為3,4,5,6；n的取值越小，波長(zhǎng)越大。DA．此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取不小于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜D．公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子的光譜AC解析： 此公式是巴耳末在研究氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；公式中n只能取不小于3的整數(shù)，則λ不能連續(xù)取值，故氫原子光譜是線狀譜，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確。探究對(duì)玻爾理論的理解要|點(diǎn)|提|煉1．軌道量子化(1)軌道半徑只能是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。(2)軌道半徑公式：rn＝n2r1，式中n稱為量子數(shù)，對(duì)應(yīng)不同的軌道，只能取正整數(shù)。氫原子的最小軌道半徑r1＝0.53×10－10 m。2．能量量子化(1)與軌道量子化對(duì)應(yīng)的能量不連續(xù)的現(xiàn)象。3．躍遷原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為Em)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為En)時(shí)，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定：所以，電子如果從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道，不是以螺旋線的形狀改變其半徑大小的，而是從一個(gè)軌道上“跳躍”到另一個(gè)軌道上，玻爾將這種現(xiàn)象稱躍遷。典|例|剖|析　　　　　(多選)關(guān)于玻爾理論，以下論斷正確的是(　　)A．原子的不同定態(tài)對(duì)應(yīng)于電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，原子向外輻射能量C．只有當(dāng)原子處于基態(tài)時(shí)，原子才不向外輻射能量D．不論原子處于何種定態(tài)，原子都不向外輻射能量解析： 由軌道量子化假設(shè)知A正確；根據(jù)能級(jí)假設(shè)和頻率條件知不論原子處于何種定態(tài)，原子都不向外輻射能量，原子只有從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，才輻射或吸收能量，所以B、C錯(cuò)誤，D正確。AD　　　　　　　　關(guān)于玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中B．原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的C．原子中的核外電子繞核做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)一定向外輻射能量D．原子中的電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是連續(xù)的解析： 玻爾針對(duì)經(jīng)典物理學(xué)在原子結(jié)構(gòu)問(wèn)題上遇到的困難，引入量子化理論建立了新的原子結(jié)構(gòu)模型，主要內(nèi)容為：電子軌道是量子化的，原子的能量是量子化的，處在定態(tài)的原子不向外輻射能量，由此可知B正確。B要|點(diǎn)|提|煉1．能級(jí)圖的理解(1)氫原子能級(jí)圖中n稱為量子數(shù)，E1代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)n＝1時(shí)對(duì)應(yīng)的能量，其值為－13.6 eV。En代表電子在第n個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。探究氫原子躍遷的規(guī)律(2)作能級(jí)圖時(shí)，能級(jí)橫線間的距離和相應(yīng)的能級(jí)差相對(duì)應(yīng)，能級(jí)差越大，間隔越寬，所以量子數(shù)越大，能級(jí)越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長(zhǎng)度表示輻射光子能量的大小，n＝1是原子的基態(tài)，n→∞是原子電離時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。(3)氫原子從高能級(jí)向n＝1,2,3的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線分別屬于賴曼系, 巴耳末系和帕邢系(如圖)3．光子的發(fā)射原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)以光子的形式放出能量，發(fā)射光子的頻率由下式?jīng)Q定。hν＝Em－En(Em、En是始末兩個(gè)能級(jí)，且m>n)能級(jí)差越大，放出光子的頻率就越高。4．使原子能級(jí)躍遷的兩種粒子——光子與實(shí)物粒子(1)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hν＝E末－E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí) E初向高能級(jí)E末躍遷，而當(dāng)光子能量hν大于或小于E末－E初時(shí)都不能被原子吸收。(2)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E＝En－Ek)，就可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。(3)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能。(3)當(dāng)電子的軌道半徑增大時(shí)，庫(kù)侖引力做負(fù)功，原子的電勢(shì)能增大，反之電勢(shì)能減小。電子在可能的軌道上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，r增大，則Ek減小，Ep增大，E增大；反之，r減小，則Ek增大，Ep減小，E減小，與衛(wèi)星繞地球運(yùn)行相似。典|例|剖|析　　　　　用能量為12.75 eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：(1)這群氫原子的光譜共有幾條譜線？(2)這群氫原子發(fā)出的光子的最大頻率是多少？(3)這群氫原子發(fā)出的光子的最長(zhǎng)波長(zhǎng)是多少？解題指導(dǎo)：解答本題可按以下思路分析：(2)頻率最高的光子能量最大，對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差也最大，即從n＝4躍遷到n＝1發(fā)出的光子能量最大，根據(jù)玻爾第二假設(shè)，發(fā)出光子的能量：hν＝12.75 eV代入數(shù)據(jù)，解得：ν≈3.1×1015 Hz。答案：(1)6條　(2)3.1×1015 Hz　(3)1.884×10－6 m　　　　　　　　μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖所示為μ氫原子的能級(jí)示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n＝2能級(jí)的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且頻率依次增大，則E等于(　　)A．h(ν3－ν1) B．h(ν3＋ν1)C．hν3 D．hν4C解析： μ氫原子吸收光子后能發(fā)出六種頻率的光，說(shuō)明μ氫原子是從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，則吸收的光子的能量E＝E4－E2，E4－E2恰好對(duì)應(yīng)著頻率為ν3的光子，故吸收的光子的能量為hν3。核心素養(yǎng)提升原子躍遷時(shí)需注意的幾個(gè)問(wèn)題1．注意一群原子和一個(gè)原子氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某個(gè)可能的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了。2．注意間接躍遷與直接躍遷 原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)可能是間接躍遷．兩種情況下輻射(或吸收)光子的頻率可能不同。3．注意躍遷與電離hν＝Em－En只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對(duì)于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因?yàn)樵右坏╇婋x，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過(guò)入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大。至于實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，就可使原子受激發(fā)而向較高能級(jí)躍遷?！　　　　?多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是(　　　)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的電子碰撞ACD解析：由玻爾理論可知，氫原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，只吸收能量值剛好等于某兩個(gè)能級(jí)之差的光子。由氫原子能級(jí)圖知道10.2 eV剛好等于n＝2和n＝1兩能級(jí)之差，而11 eV則不是氫原子基態(tài)和任一定態(tài)能量之差，故處于基態(tài)的氫原子只吸收前者，而不吸收后者。對(duì)于14 eV的光子其能量大于氫原子的電離能(即13.6 eV)。足以使處于基態(tài)的氫原子電離，使電子成為自由電子，因而不受玻爾躍遷條件的束縛。用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全部或部分地被氫原子吸收，所以如果入射電子的動(dòng)能大于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)的能量之差，也可使氫原子激發(fā)。故正確答案為ACD。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、光譜1．(多選)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說(shuō)法中，正確的是(　　)A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B．煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜C．進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以用線狀譜，不能用連續(xù)光譜D．我們能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分BC解析：太陽(yáng)光譜中的暗線是太陽(yáng)發(fā)出的連續(xù)光譜經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜，正是太陽(yáng)發(fā)出的光譜被太陽(yáng)大氣層中存在的對(duì)應(yīng)元素吸收所致，白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜，A錯(cuò)誤；月球本身不會(huì)發(fā)光，靠反射太陽(yáng)光才能使我們看到它，所以不能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分，D錯(cuò)誤；光譜分析只能是線狀譜和吸收光譜，連續(xù)光譜是不能用來(lái)做光譜分析的，所以C正確；煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈都是稀薄氣體發(fā)出的光，產(chǎn)生的光譜都是線狀譜，B正確。2．(2022·河南鄭州中牟一中高二下期中)關(guān)于線狀譜，下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．每種原子處在不同溫度下的線狀譜不同B．每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同C．每種原子在任何條件下的線狀譜都相同D．兩種不同的原子的線狀譜可能相同解析： 每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己的特征譜線，不會(huì)因溫度、組成物質(zhì)不同而改變，故C正確。CA三、玻爾原子理論4．根據(jù)玻爾理論，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．原子處于定態(tài)時(shí)，雖然電子做變速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量B．氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，其電勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量C．氫原子可以吸收小于使氫原子電離的任意能量的光子，因而電子軌道半徑可以連續(xù)增大D．電子沒(méi)有確定軌道，只存在電子云A解析： 氫原子具有的穩(wěn)定能量狀態(tài)稱為定態(tài)，處于定態(tài)時(shí)電子繞核運(yùn)動(dòng)，但它并不向外輻射能量，故A正確；氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，其電勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，故B錯(cuò)誤；原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)原子才輻射或吸收能量，所以氫原子只能吸收特定頻率的光子的能量，故C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論知，核外電子具有量子化的確定的軌道，玻爾理論并未引入電子云概念，故D錯(cuò)誤。5．(多選)關(guān)于經(jīng)典電磁理論與氫原子光譜之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．經(jīng)典電磁理論可以解釋原子的穩(wěn)定性B．根據(jù)經(jīng)典電磁理論知，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷地釋放能量，最后墜落到原子核上C．根據(jù)經(jīng)典電磁理論知，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的D．對(duì)氫原子光譜的分析徹底否定了經(jīng)典電磁理論BC解析： 根據(jù)經(jīng)典電磁理論知，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷地釋放能量，最后墜落到原子核上，原子不應(yīng)該是穩(wěn)定的，并且發(fā)射的光譜應(yīng)該是連續(xù)的。對(duì)氫原子光譜的分析只是證明經(jīng)典電磁理論不適用于對(duì)微觀現(xiàn)象的解釋，并沒(méi)有完全否定經(jīng)典電磁理論。綜上，選項(xiàng)B、C正確。C7．(2023·云南省云天化中學(xué)高二春季開學(xué)試題)為了做好疫情防控工作，小區(qū)物業(yè)利用紅外測(cè)溫儀對(duì)出入人員進(jìn)行體溫檢測(cè)。紅外測(cè)溫儀的原理是：被測(cè)物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。圖為氫原子能級(jí)示意圖，已知紅外線單個(gè)光子能量的最大值為1.62 eV，要使氫原子輻射出的光子可被紅外測(cè)溫儀捕捉，最少應(yīng)給處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子提供的能量為(　　)A．10.20 eV B．2.89 eVC．2.55 eV D．1.89 eVC解析： 處于n＝2能級(jí)的原子吸收10.20 eV的能量后被電離，而不能吸收2.89 eV的能量，則選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤； 處于n＝2能級(jí)原子能吸收2.55 eV的能量而躍遷到n＝4的能級(jí)，然后向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子，其中從n＝4到n＝3躍遷時(shí)輻射出的光子能量小于1.62 eV可被紅外測(cè)溫儀捕捉，選項(xiàng)C正確； 處于n＝2能級(jí)的原子能吸收1.89 eV的能量而躍遷到n＝3的能級(jí)，從n＝3到低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的能量均大于1.62 eV，不能被紅外測(cè)溫儀捕捉，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

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