第84課時(shí)波粒二象性物質(zhì)波原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論目標(biāo)要求1.理解波粒二象性的特征。2.了解實(shí)物粒子的波動(dòng)性，知道物質(zhì)波的概念。3.掌握原子的核式結(jié)構(gòu)及玻爾的原子理論，理解氫原子能級(jí)圖及原子受激躍遷條件?？键c(diǎn)一光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性。(2)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。試從光的本性解釋光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。答案大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性；光在傳播過程中表現(xiàn)為波動(dòng)性，光在與物質(zhì)作用時(shí)表現(xiàn)為粒子性。光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵循波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)。如果用比較弱的光曝光時(shí)間比較短，少量光子通過狹縫在屏的感光底片上顯示出一個(gè)個(gè)光點(diǎn)，顯示出粒子性；如果曝光時(shí)間比較長，很多光子的行為就顯示出波動(dòng)性，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方。2.物質(zhì)波：德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都有一種波和它對(duì)應(yīng)，波長λ＝hp，其中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量，數(shù)值為6.626×10－34J·s。人們把這種波稱為德布羅意波一名運(yùn)動(dòng)員正以10m/s的速度奔跑，已知他的質(zhì)量為60kg，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，試估算他的德布羅意波長。為什么我們觀察不到運(yùn)動(dòng)員的波動(dòng)性？答案λ＝hp＝6.6×10-3460×10m＝1.1×例1(多選)(2022·浙江1月選考·16)電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是近代證實(shí)物質(zhì)波存在的實(shí)驗(yàn)。如圖所示，電子槍持續(xù)發(fā)射的電子動(dòng)量為1.2×10－23kg·m/s，然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質(zhì)量取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列說法正確的是()A.發(fā)射電子的動(dòng)能約為8.0×10－15JB.發(fā)射電子的物質(zhì)波波長約為5.5×10－11mC.只有成對(duì)電子分別同時(shí)通過雙縫才能發(fā)生干涉D.如果電子是一個(gè)一個(gè)發(fā)射的，仍能得到干涉圖樣答案BD解析根據(jù)動(dòng)量的大小與動(dòng)能的關(guān)系可知發(fā)射電子的動(dòng)能約為Ek＝p22m＝(1.2×10-23)22×9.1×10-31J≈8.0×10－17J，故A錯(cuò)誤；發(fā)射電子的物質(zhì)波波長約為λ＝hp＝6.6例2太陽帆飛船是目前唯一可能承載人類到達(dá)太陽系外星系的航天器。太陽光光子流撞擊航天器帆面，產(chǎn)生持續(xù)光壓，使航天器可在太空中飛行。若有一艘太陽帆飛船在航行，太陽光垂直照射帆面，帆面積為66300m2，單位面積每秒接收的太陽輻射能量為1.2×103W·m2。已知太陽輻射光的平均波長為10－6m，假設(shè)帆能完全反射太陽光，不計(jì)太陽光反射的頻率變化，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s，則下列說法正確的是()A.太陽輻射的光子能量約為6.63×10－28JB.太陽輻射的光子動(dòng)量約為6.63×10－24kg·m·s－1C.太陽輻射對(duì)飛船的平均作用力約為0.53ND.帆面每秒鐘接收到的光子數(shù)量約為4.0×1020個(gè)答案C解析光子能量ε＝hν＝hcλ0＝3×6.63×10－20J，A錯(cuò)誤；每個(gè)光子的動(dòng)量p＝hλ0＝6.63×10－28kg·m·s－1，B錯(cuò)誤；每秒光照射到帆面上的能量E＝E0S，所以每秒射到帆面上的光子數(shù)N＝Eε，解得N＝E0Sλ0hc＝4.0×1026，D錯(cuò)誤；光射到帆面被全部反彈，由動(dòng)量定理有Ft＝2Ntp，故F＝考點(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)和氫原子光譜1.原子結(jié)構(gòu)(1)電子的發(fā)現(xiàn)：物理學(xué)家J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。2.氫原子光譜(1)光譜：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(頻率)展開，獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。(2)光譜分類(3)光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。(4)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式1λ＝R∞(122－1n2)(n＝3，4，5，…)，式中R∞叫作里德伯常量，R∞＝1.10(1)α粒子射入金箔時(shí)難免與電子碰撞。試估計(jì)這種碰撞對(duì)α粒子速度影響的大小。(2)按照J(rèn).J.湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)。請(qǐng)分析：α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪個(gè)方向前進(jìn)的可能性較大，最不可能沿哪個(gè)方向前進(jìn)。答案(1)α粒子質(zhì)量為電子質(zhì)量的7300倍，粒子碰撞為彈性碰撞，設(shè)α粒子以速度v0與靜止電子碰撞mαv0＝mαv1＋mev212mαv02＝12解得v1＝mα-memα＋me·v故沒有影響。(2)正電荷是均勻分布的，α粒子在穿過過程中受到正電荷基本上平衡，方向改變較小，故沿原方向前進(jìn)可能性大，反彈最不可能。例3如圖甲所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的剖面圖，圖中鉛盒內(nèi)的放射性元素釙所放出的α粒子由鉛盒上的小孔射出，形成一束很細(xì)的粒子束打到金箔上，α粒子束能穿過很薄的金箔打到熒光屏上，并產(chǎn)生閃光，這些閃光可以通過顯微鏡觀察；α粒子穿越金箔前后運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角θ稱為散射角，如圖乙所示，熒光屏和顯微鏡可一起繞金箔沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，以便觀察α粒子穿過金箔后散射角的變化情況，下列說法正確的是()A.整個(gè)裝置可以不放在抽成真空的容器中B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，少數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進(jìn)C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到的個(gè)別α粒子被反彈回來，就像“一顆炮彈射向一張薄紙會(huì)反彈回來”，這種現(xiàn)象可用“棗糕模型”來解釋D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行星，可稱為原子的“行星模型”答案D解析整個(gè)裝置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中進(jìn)行，α粒子會(huì)使空氣發(fā)生電離，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子的散射角較大，極少數(shù)α粒子的散射角超過90°，個(gè)別α粒子甚至被反彈回來，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到的個(gè)別α粒子被反彈回來，就像“一顆炮彈射向一張薄紙會(huì)反彈回來”，這種現(xiàn)象可用“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”來解釋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行星，所以也被稱為原子的“行星模型”，選項(xiàng)D正確。例4(2025·山東濰坊市段考)1885年瑞士科學(xué)家巴耳末對(duì)氫原子可見光區(qū)的譜線做了分析，總結(jié)出其波長公式1λ＝R∞(122－1n2)，n＝3，4，5，…，稱為巴耳末系。1906年，賴曼發(fā)現(xiàn)了氫原子紫外區(qū)的賴曼系譜線，其波長滿足公式：1λ＝R∞(1－1n2)，n＝2，3，4，5，A.5∶36 B.5∶27 C.3∶4 D.1∶4答案A解析巴耳末系由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)的光子能量最小，則1λ1＝R∞(122－132)＝536R∞，賴曼系中由n＝∞能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)的光子能量最大，則1λ2＝R∞(1－0)＝R∞，根據(jù)考點(diǎn)三玻爾原子理論能級(jí)躍遷1.玻爾原子理論的基本假設(shè)(1)軌道量子化與定態(tài)①軌道量子化：電子運(yùn)行軌道半徑不是任意的，而是量子化的，電子在這些軌道上繞核的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。半徑公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1為基態(tài)軌道半徑，r1＝0.53×10－10m。②定態(tài)：電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有不同的能量，原子的能量也只能取一系列特定的值，這些量子化的能量值叫能級(jí)，具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能級(jí)公式：En＝E1n2(n＝1，2，3，…)，其中E1為基態(tài)能量，對(duì)于氫原子來說，E1＝－13(2)躍遷——頻率條件①躍遷：原子由一個(gè)能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)能量態(tài)的過程稱為躍遷。②頻率條件自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)射光子。釋放光子的頻率滿足hν＝ΔE＝E高－E低。受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量。吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hν＝ΔE＝E高－E低。注意：若實(shí)物粒子與原子碰撞，使原子受激躍遷，實(shí)物粒子能量大于能級(jí)的能量差。2.電離(1)電離態(tài)：n＝∞，E＝0。(2)電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。(3)若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能。一群氫原子處于n＝5的激發(fā)態(tài)，試在能級(jí)圖上畫出它們從n＝5激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)的可能輻射情況示意圖，最多能輻射出種不同頻率的光子，公式為。答案10C1.處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為11eV的光子而躍遷到高能級(jí)。(×)2.氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hν＝En－Em（m<n）。(√)3.氫原子各能級(jí)的能量指電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。(×)4.玻爾理論能解釋所有元素的原子光譜。(×)例5(2024·安徽卷·1)大連相干光源是我國第一臺(tái)高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應(yīng)用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級(jí)示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當(dāng)大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射不同頻率的紫外光有()A.1種 B.2種 C.3種 D.4種答案B解析大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠輻射出不同頻率光子的種類為C32＝輻射出光子的能量分別為ΔE1＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV>3.11eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV<3.11eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV>3.11eV，所以輻射不同頻率的紫外光有2種。故選B。例6(2024·浙江6月選考·10)玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n＝3能級(jí)的原子向低能級(jí)躍遷，會(huì)產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32、ν21的光，下標(biāo)數(shù)字表示相應(yīng)的能級(jí)。已知普朗克常量為h，光速為c。正確的是()A.頻率為ν31的光，其動(dòng)量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能之差為hν32C.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為LcD.若氫原子從n＝3能級(jí)躍遷至n＝4能級(jí)，入射光的頻率ν34'>E答案B解析根據(jù)玻爾理論可知hν31＝E3－E1則頻率為ν31的光的動(dòng)量為p＝hλ＝h根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，其最大初動(dòng)能分別為Ekm1＝hν31－W0，Ekm2＝hν21－W0最大初動(dòng)能之差為ΔEkm＝hν31－h(huán)ν21＝hν32，選項(xiàng)B正確；根據(jù)條紋間距公式Δx＝Ldλ＝產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為Δs＝Lcdν31－Lcd若氫原子從n＝3能級(jí)躍遷至n＝4能級(jí)，則E4－E3＝hν34'可得入射光的頻率ν34'＝E4-E例7(2023·遼寧卷·6)原子處于磁場中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則()A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek答案A解析由題圖可知①和③對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差相同，可知①和③的能量相等，選項(xiàng)A正確；因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)E＝hν可知②的頻率小于④的頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于①的能量，②的頻率小于①的頻率，則若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差大于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知④的能量大于①的能量，即④的頻率大于①的頻率，因用①照射某金屬表面時(shí)能逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)Ek＝hν－W逸出功，則用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能大于Ek，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。課時(shí)精練(分值：60分)1~7題每小題4分，共28分1.(2024·山東濰坊市檢測)如圖所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)()A.只能證明光具有波動(dòng)性B.只能證明光具有粒子性C.只能證明光能夠發(fā)生干涉D.可以證明光具有波粒二象性答案D解析弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形明暗相間的條紋，說明光在通過狹縫后發(fā)生了衍射，而發(fā)生衍射現(xiàn)象是波所特有的性質(zhì)，則可說明光具有波動(dòng)性；另外當(dāng)光照射到鋅板上后，與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板在光的照射下，吸收了光子，使其核外電子發(fā)生電離從而逸出，即鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，失去電子后帶正電，將與之相連的鋁箔上的負(fù)電荷吸引過來后鋁箔就帶上了正電，因此鋁箔出現(xiàn)張角，而發(fā)生光電效應(yīng)恰恰說明光具有粒子性，因此該實(shí)驗(yàn)可以證明光具有波粒二象性。故選D。2.在驗(yàn)證光的波粒二象性實(shí)驗(yàn)中，如果光子一個(gè)個(gè)地通過狹縫，則()A.通過狹縫后，光子的運(yùn)動(dòng)路線是直的B.通過狹縫后，底片上立即出現(xiàn)衍射圖樣C.如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)衍射圖樣D.如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)均勻分布的光斑答案C解析通過狹縫后，光子的運(yùn)動(dòng)路線是不可預(yù)知的，故A錯(cuò)誤；大量光子通過狹縫后，底片上逐漸出現(xiàn)衍射圖樣，故B錯(cuò)誤；如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)衍射圖樣，故C正確；如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)明暗相間的條紋，故D錯(cuò)誤。3.(2022·江蘇卷·4)光源通過電子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A.頻率減小 B.波長減小C.動(dòng)量減小 D.速度減小答案B解析根據(jù)ε＝hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)λ＝cν，光在真空中傳播速度不變，可知光子波長減小，故A、D錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)p＝hλ，可知光子的動(dòng)量增大，故4.(多選)(2025·山東東營市檢測)如圖甲所示是湯姆孫的原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌在其中。甲圖中的小圓點(diǎn)代表正電荷，大圓點(diǎn)代表電子。湯姆孫的原子模型無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)。如圖乙所示是盧瑟福為解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)假設(shè)的情景：占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)應(yīng)集中在很小的空間范圍。下列說法中正確的是()A.α粒子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，電子對(duì)α粒子速度的影響可以忽略B.入射方向的延長線越接近原子核的α粒子發(fā)生散射時(shí)的偏轉(zhuǎn)角越大C.由不同元素原子核對(duì)α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以確定各種元素原子核的質(zhì)量D.由α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估計(jì)出原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m答案ABD解析α粒子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，電子對(duì)α粒子速度的影響可以忽略，故A正確；入射方向的延長線越接近原子核的α粒子，所受庫侖力就越大，發(fā)生散射時(shí)的偏轉(zhuǎn)角越大，故B正確；α粒子散射類似于碰撞，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無法確定各種元素原子核的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；由α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估計(jì)出原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m，故D正確。5.(2023·湖北卷·1)2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線(對(duì)應(yīng)的光子能量為10.2eV)。根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子()A.n＝2和n＝1能級(jí)之間的躍遷B.n＝3和n＝1能級(jí)之間的躍遷C.n＝3和n＝2能級(jí)之間的躍遷D.n＝4和n＝2能級(jí)之間的躍遷答案A解析由題圖可知n＝2和n＝1能級(jí)之間的能量差值為ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n＝2和n＝1能級(jí)之間的躍遷，故選A。6.中科院暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”(DAMPE)的探測成果在《自然》雜志上在線發(fā)表：宇宙空間中存在著質(zhì)量為m、動(dòng)能為Ek的新物理粒子，科學(xué)家推測，它可能就是暗物質(zhì)。已知普朗克常量為h。根據(jù)以上信息，這種新物理粒子的物質(zhì)波長為()A.mEk2h B.2mE答案D解析新物理粒子的波長為λ＝hp，新物理粒子的動(dòng)能為Ek＝12mv2，新物理粒子的動(dòng)量為p＝mv＝2mEk，聯(lián)立解得λ7.(2022·廣東卷·5)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為En＝E1n2，其中E1＝－13.6eV。圖是按能量排列的電磁波譜，要使n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子答案A解析要使處于n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E＝0－(-13.6202)eV＝0.034eV，結(jié)合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故選8~11題每小題6分，12題8分，共32分8.(2023·山東卷·1)“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空，對(duì)提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級(jí)體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級(jí)Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級(jí)1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為()A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3答案D解析原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級(jí)Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ時(shí)有EⅡ－EⅠ＝hν0，且從激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ向下躍遷到基態(tài)能級(jí)Ⅰ的過程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，聯(lián)立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故選D。9.一對(duì)正負(fù)電子相遇后轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子的過程稱為湮滅。已知電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，真空中光速c＝3×108m/s。則一對(duì)靜止的正負(fù)電子湮滅后產(chǎn)生的每個(gè)光子的動(dòng)量大小為()A.2.73×10－22kg·m/sB.2.73×10－21kg·m/sC.1.60×10－45kg·m/sD.1.60×10－44kg·m/s答案A解析一對(duì)靜止的正負(fù)電子湮滅后產(chǎn)生的光子動(dòng)量和為0，兩光子的頻率相同，動(dòng)量大小相同，結(jié)合2mc2＝2hν，p＝hλ，λ＝cν，解得p＝mc＝2.73×10－22kg·m/