原子光譜【學習目標】1．知道光譜、發(fā)射光譜、吸收光譜、光譜分析等概念；2．明確光譜產(chǎn)生的原理及光譜分析的特點；3．知道氫原子光譜的實驗規(guī)律．4．了解玻爾原子模型及能級的概念；5．理解原子發(fā)射和吸收光子的頻率與能級差的關(guān)系；6．知道玻爾對氫光譜的解釋以及玻爾理論的局限性．7．了解激光產(chǎn)生的原理；8．了解激光的特性；9．了解激光在日常生活中的應用．【要點梳理】要點一、氫原子光譜1．光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長（頻率）成分和強度分布的記錄，即光譜．用攝譜儀可以得到光譜的照片．物質(zhì)的光譜按其產(chǎn)生方式不同可分為兩大類：（1）發(fā)射光譜——物體直接發(fā)出的光通過分光后產(chǎn)生的光譜．它又可分為連續(xù)光譜和明線光譜（線狀光譜）．①連續(xù)光譜一一由連續(xù)分布的一切波長的光（一切單色光）組成的光譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜，如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜．②明線光譜——只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜．它是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，因此也叫原子光譜．稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜．實驗證明，每種元素的原子都有一定特征的明線光譜。可以使用光譜管觀察稀薄氣體發(fā)光時的明線光譜．不同元素的原子產(chǎn)生的明線光譜是不同的，但同種元素原了產(chǎn)生的明線光譜是相同的，這意味著，某種物質(zhì)的原子可從其明線光譜加以鑒別．因此稱某種元素原子的明線光譜的譜線為這種元素原子的特征譜線．（2）吸收光譜——高溫物體發(fā)出的白光通過溫度較低的物質(zhì)時，某些波長的光被該物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜．這種光譜的特點是在連續(xù)光譜的背景上由若干條暗線組成的．例如太陽光譜就是太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)溫度較低的太陽大氣層時產(chǎn)生的吸收光譜．實驗表明，各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該原子的明線光譜中的一條明線相對應．即某種原子發(fā)出的光與吸收的光的頻率是特定的，因此吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線．2．光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學組成，這種方法叫做光譜分析．3．氫原子光譜線氫原子是自然界中最簡單的原子，通過對它的光譜線的研究，可以了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)．氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)、研究的光譜線．（1）巴耳末系（在可見光區(qū)）．①1885年瑞士的中學數(shù)字教師對氫氣放電得到的氫原子光譜可見光部分的四條譜線進行了研究和分析．發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個很簡單的數(shù)學公式表示．（2）萊曼系（在紫外區(qū)）．（3）帕邢系（在近紅外區(qū)）．（4）布喇開系（在紅外區(qū)）．（5）普豐德系（在遠紅外區(qū)）．4．分光鏡的原理用來觀察光譜，分析光潛的儀器叫分光鏡．分光鏡構(gòu)造原理如圖所示．為平行光管，由兩部分組成，一端有狹縫，另一端有凸透鏡，狹縫到凸透鏡的距離等于一倍焦距，狹縫入射的光經(jīng)凸透鏡后變成平行光線，射到三棱鏡上．三棱鏡通過折射將不同顏色的光分開．通過望遠鏡筒可以觀察光譜，在上放上底片還可以拍攝光譜．管在目鏡中生成一個標尺，以便對光譜進行定量研究．5．氫原子光譜的規(guī)律上面這些光譜線系可用一個統(tǒng)一的公式表示：要點詮釋：稱為波數(shù)，即波長的倒數(shù)．稱為光譜項．（1）氫光譜是線狀的，不連續(xù)的，波長只能是分立的值．（2）譜線之間有一定的關(guān)系，可用一個統(tǒng)一的公式（也稱廣義巴耳末公式）表達：每一個譜線的波數(shù)都可以表達為兩個光譜項之差．6．其他原子的原子光譜（1）氫原子光譜是線狀的，即輻射的波長具有分立性．氫原子是自然界中最簡單的原子．對它的光譜線的研究所獲得的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息對研究其他復雜原子的結(jié)構(gòu)具有指導意義．（2）科學家觀察了大量的其他原子的原子光譜，發(fā)現(xiàn)每種原子都有自己特定的光譜．不同的原子，其原子光譜均不相同．和氫原子一樣，其他原子的光譜線的波數(shù)也可以表示為兩個光譜項之差，所不同的是，它們的光譜項的形式要復雜一些．（3）通過分析研究大量的原子光譜，可以得到一個共同的規(guī)律，那就是各種原子輻射的光波鄙是線狀光譜，波長具有分立性，只能是不連續(xù)的分立值．7．光譜到底是什么正如菜譜是菜名的排列，家譜是家族人名的排列一樣，光譜也是一種排列，是不同波長的譜線的排列，線狀譜中這些譜線是不連續(xù)的，表現(xiàn)為分立的不同顏色的亮線，連續(xù)譜是各種波長的譜線連在一起形成的，表現(xiàn)為連續(xù)的彩色光帶．要點二、玻爾的原子模型（能級結(jié)構(gòu)）1．盧瑟福模型和經(jīng)典電磁理論的困難盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了粒子散射實驗．但是經(jīng)典理論既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征．困難具體表現(xiàn)為：（1）按照經(jīng)典物理學的觀點，帶有電荷的電子在軌道上做變速運動，一定會以電磁波的形式向外輻射能量，電子的能量會減小，軌道半徑會不斷變小，最終落在原子核上．即原子是不穩(wěn)定的．這與實際情況不符，實際上原子是穩(wěn)定的．（2）按照經(jīng)典物理學的觀點，電子輻射電磁波的頻率應等于其振動或圓周運動的頻率．由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電磁波的頻率也會連續(xù)變化．即我們看到的原子光譜應該總是連續(xù)的，但實際測定的結(jié)果是電磁波的頻率不是連續(xù)的，原子光譜是分立的線狀譜．由以上所述可知微觀物體的變化規(guī)律不能用從宏觀現(xiàn)象中得出的經(jīng)典理論加以說明，為了解決這一矛盾，丹麥的青年物理學家玻爾在前人學說的基礎上，把普朗克的量子理論應用于原子系統(tǒng)中，提出了新的原子理論——玻爾原子理論．2．玻爾原子模型玻爾認為，圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這種現(xiàn)象叫做軌道量子化；不同的軌道對應著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．將以上內(nèi)容進行歸納，玻爾理論有三個要點：（1）原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的．電子雖然繞核旋轉(zhuǎn)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)．（2）原子從一種定態(tài)（能量為）躍遷到另一定態(tài)（能量為）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即可見，電子如果從一個軌道到另一個軌道，不是以螺旋線的形狀改變半徑大小的，而是從一個軌道上“跳躍”到另一個軌道上，玻爾將這種現(xiàn)象稱為躍遷．3．能級在玻爾模型中，原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，因此各狀態(tài)對應的能量也是不連續(xù)的．這些能量值叫做能級．（1）氫原子的能級．對氫原子而言，核外的一個電子繞核運行時，若半徑不同，則對應著的原子能量也不同，若使原子電離，外界必須對原子做功，使電子擺脫它與原子核之間的庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高．我們把原子電離后的能量記為0，即選取電子離核處于無窮遠處時氫原子的能量為零，則其他狀態(tài)下的能量值就是負的．原子各能級的關(guān)系為：對于氫原子而言，基態(tài)能量：其他各激發(fā)態(tài)的能量為：（2）能級圖．氫原子的能級圖如圖所示．4．弗蘭克—赫茲實驗（1）如果原子的能級是分立的，那么用碰撞的方式使原子吸收的能量，即其他粒子轉(zhuǎn)移給原子的能量，也應該是量子化的．（2）1914年，弗蘭克和赫茲采用電子轟擊汞原子，發(fā)現(xiàn)電子損失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，從而證明汞原子的能量是量子化的．5．光子的發(fā)射和吸收（1）能級的躍遷．根據(jù)玻爾模型，原子只能處于一系列的不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)分基態(tài)和激發(fā)態(tài)兩種．其中原子在基態(tài)時是穩(wěn)定的，原子在激發(fā)態(tài)時是不穩(wěn)定的，當原子處于激發(fā)態(tài)時會自發(fā)地向較低能級躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達基態(tài)．要點詮釋：①原子能級躍遷時，處于激發(fā)態(tài)的原子可能經(jīng)過一次躍遷回到基態(tài)；也可能由較高能級的激發(fā)態(tài)先躍遷到較低能級的激發(fā)態(tài)，最后回到基態(tài)．一個原子由較高能級回到基態(tài)，到底發(fā)生了幾次躍遷，是不確定的．②物質(zhì)中含有大量的原子，各個原子的躍遷方式也是不統(tǒng)一的．有的原子可能經(jīng)過一次躍遷就回到基態(tài)，而有的原子可能經(jīng)過幾次躍遷才回到基態(tài)．（2）光子的發(fā)射．由上式可以看出，能級的能量差越大，放出光子的頻率就越高．（3）光子的吸收．光子的吸收是光子發(fā)射的逆過程，原子在吸收了光子后會從較低能級向較高能級躍遷．兩個能級的能量差值仍是一個光子的能量．其關(guān)系式仍為6．原子能級躍遷問題躍遷是指電子從某一軌道跳到另一軌道，而電子從某一軌道躍遷到另一軌道對應著原子就從一個能量狀態(tài)（定態(tài)）躍遷到另一個能量狀態(tài)（定態(tài)）．（1）躍遷時電子動能、原子勢能與原于能量的變化．當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小．反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大．（2）使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子．7．原子躍遷時需注意的幾個問題（1）注意一群原子和一個原子．氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，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就會有各種情況出現(xiàn)了．（2）注意直接躍遷與間接躍遷．原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷．兩種情況的輻射（或吸收）光子的頻率可能不同．（3）注意躍遷與電離．8．氫原子核外電子繞核運動的軌道與其能量對應關(guān)系在氫原子中，電子圍繞原子核運動，如將電子的運動軌道看做半徑為的圓周，則原子核與電子之間的庫侖力為電子做勻速圓周運動所需的向心力，那么由庫侖定律和牛頓第二定律，有則電子運動速度電子的動能為電子運動周期為：電子在半徑為的軌道上所具有的電勢能為等效電流原子的總能量就是電子的動能和電勢能的代數(shù)和，即要點詮釋：將②④⑥式比較可得：（1）某定態(tài)時，核外電子的動能總是等于該定態(tài)總能量的絕對值，原子系統(tǒng)的電勢能?？偸堑扔谠摱☉B(tài)總能量值的兩倍．9．氫原子能量表達式的推導第一種：由上面的推導有原子總能量把②代入①得：第二種：由上一節(jié)的氫原子光譜的經(jīng)驗公式：如果兩邊同乘以（是真空中的光速），就得到：10．玻爾模型的成就和局限玻爾在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)的基礎上，把量子思想引入原子結(jié)構(gòu)理論，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋并且預言了氫原子光譜的實驗規(guī)律，但在解釋比較復雜的原子時遇到了困難．例如，氦原子的光譜現(xiàn)象，玻爾理論就無法解釋．玻爾理論的成功之處在于它引入了量子觀念，不足之處在于它保留了經(jīng)典粒子的觀念，把電子的運動仍然看成經(jīng)典力學描述下的軌道運動．因此它沒有徹底擺脫經(jīng)典理論的框架．量子力學表明：原子中電子的運動并沒有確定的軌道，而是可以出現(xiàn)在原子內(nèi)的核外整個空間，只是在不同地方出現(xiàn)的概率不同．當原子處在不同的能量狀態(tài)時，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的．如果用疏密不同的點表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，可以形象地稱作電子云．要點三、激光1．自發(fā)發(fā)射對于普通的光源，如我們熟悉的白熾燈，燈絲原子吸收了電流做功產(chǎn)生的熱而被激發(fā)到能量較高的狀態(tài)．由于原子傾向處于能量低的基態(tài)，因此處于能量較高狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地躍遷到較低的能量態(tài)，同時放出光子，這就是自發(fā)發(fā)射（如圖）．2．受激吸收常溫下處于熱平衡狀態(tài)的原子系統(tǒng)，多數(shù)原子都處在基態(tài)．如果一個入射光子的能量恰好等于原子基態(tài)與某個激發(fā)態(tài)的能量差，那么原子就很容易吸收這個光子而躍遷到這個激發(fā)態(tài)上．這種躍遷不是自發(fā)產(chǎn)生的，是在入射光子的刺激下產(chǎn)生的，所以稱為受激吸收（如圖）．3．受激發(fā)射要點詮釋：（1）在自發(fā)發(fā)射中，原子以隨機的方式回到基態(tài)，也就是說，每個原子發(fā)光的時刻、方向、初相位都是不確定的，發(fā)光的頻率一般也不一樣．因此普通光源發(fā)出的光不是相干光．（2）受激發(fā)射的光子與入射光子具有相同的能量（頻率）、相同的相位和偏振態(tài)，且沿同一方向發(fā)出．受激發(fā)射的概念是受愛因斯坦在1916年提出來的，是激光產(chǎn)生的理論基礎．4．激光激光是一種特殊的光，自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光，它是經(jīng)過人工受激發(fā)射產(chǎn)生的光．激光具有三個特點：（1）相干性好，頻率單一；（2）激光束的平行度和方向性好；（3）激光的強度大，亮度高．5．激光器（1）激光器的組成及各部分的作用．①激活介質(zhì)．作用：通過受激發(fā)射而使入射光放大．②抽運裝置．作用：使激活介質(zhì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)．③光學共振腔．作用：激活介質(zhì)放在其中，增加放大作用并對發(fā)射頻率進行選擇．（2）根據(jù)激活介質(zhì)的不同，激光器可以分為固體、液體、氣體、染料、半導體激光器等．常用的激光器有紅寶石激光器和氦氖激光器．6．激光的應用（1）利用單色性、相干性：拍頻技術(shù)（可精密測定各種移動、轉(zhuǎn)動和振動速度）、激光地震儀、精密導航、光纖通信、全息照相、工業(yè)探傷、激光全息攝影等．（3）利用亮度高：軍事上的激光炮彈、激光核聚變、醫(yī)療上的激光手術(shù)．7．激光產(chǎn)生機理（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：通常狀態(tài)下多數(shù)原子處于基態(tài)，但是如果用一定的手段去激發(fā)原子體系，使得在激發(fā)態(tài)以上的原子數(shù)多于低能態(tài)上的原子數(shù)，這種狀態(tài)就叫做粒子數(shù)反轉(zhuǎn)．（2）光放大：在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，一個入射光子引起的受激發(fā)射比它被吸收的概率大得多，受激發(fā)射時發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣一個入射光子由于引起受激發(fā)射就變成了兩個同樣的光子．如果這兩個光子在介質(zhì)中傳播時再引起其他原子發(fā)生受激發(fā)射，就會產(chǎn)生越來越多的頻率和發(fā)射方向都相同的光子，使光得到加強，稱為光放大，這就是激光．（3）受激發(fā)射又使處于低能態(tài)的原子數(shù)增多，受激吸收的效應就會增強，實際激光器中如何解決這一問題：為了避免上述問題，使得原子保持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，就需要用抽運裝置不斷地將回到低能狀態(tài)的原子再激發(fā)到高能態(tài)．實際激光器中，固體激光器或染料激光器中采用光抽運，如紅寶石激光器中用氙閃光燈照射激活介質(zhì)起到光抽運的作用；在氣體激光器中采用放電激勵的手段達到抽運之目的．如氦氖激光器中采用氣體放電的方法激發(fā)氖原子．【典型例題】 類型一、氫原子光譜例1．關(guān)于光譜，下列說法中正確的是（）．A．太陽光譜是連續(xù)光譜B．稀薄的氫氣發(fā)光產(chǎn)生的光譜是線狀譜C．煤氣燈上燃燒的鈉鹽汽化后的鈉蒸汽產(chǎn)生的光譜是線狀譜D．白光通過鈉蒸汽產(chǎn)生的光譜是線狀譜【思路點撥】明確原子光譜、線狀譜、連續(xù)譜及特征譜的關(guān)系【答案】B、C【解析】太陽光譜是太陽光產(chǎn)生的白光，通過太陽周圍溫度較低的大氣時，某些波長的光被太陽大氣層中的某些元素吸收從而產(chǎn)生的吸收光譜，所以A不正確；稀薄的氫氣發(fā)光是原子光譜又叫明線光譜，所以B正確：鈉蒸汽產(chǎn)生的光譜是原子光譜。C正確；白光通過鈉蒸汽產(chǎn)生的光譜是吸收光譜，所以D不正確．應選B、C．【總結(jié)升華】明確原子光譜、線狀譜、連續(xù)譜及特征譜的關(guān)系是解此題的關(guān)鍵．舉一反三:【變式1】太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線，它們對應著某些元素的特征譜線．產(chǎn)生這些暗線是由于（）．A．太陽表面大氣層中缺少相應的元素B．太陽內(nèi)部缺少相應的元素C．太陽表面大氣層中存在著相應的元素D．太陽內(nèi)部存在著相應的元素【答案】C【變式2】下列說法中正確的是（）．A．熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜B．各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應C．氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生明線光譜D．甲物體發(fā)出的白光通過乙物質(zhì)的蒸汽形成了甲物質(zhì)的吸收光譜【答案】A【解析】據(jù)連續(xù)光譜的產(chǎn)生知A正確；由于吸收光譜中的暗線和明線光譜中的明線相對應，但通常吸收光譜中看到的暗線要比明線光譜中的明線少，所以B不對；氣體發(fā)光，若為高壓氣體則產(chǎn)生吸收光譜，若為稀薄氣體則產(chǎn)生明線光譜，所以C不對；甲物體發(fā)出的白光通過乙物質(zhì)的蒸汽形成了乙物質(zhì)的吸收光譜，所以D不對，應選A．【變式3】關(guān)于光譜，下面說法中正確的是（）．A．熾熱的液體發(fā)射連續(xù)光譜B．太陽光譜中的暗線說明太陽上缺少與這些暗線相應的元素C．明線光譜和暗線光譜都可用于對物質(zhì)成分進行分析D．發(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜【答案】AC例2．試計算氫原子光譜中萊曼系中的最長波和最短波的波長各是多少．【答案】見解析?！窘馕觥扛鶕?jù)萊曼系波長倒數(shù)公式：可得【總結(jié)升華】解此類題的關(guān)鍵是抓住氫原子光譜中各線系波長倒數(shù)的公式，比如巴耳末系的巴耳末公式：再根據(jù)的取值即可對波長進行計算，在計算時還應注意，在各公式中值的最大值都可以取到無窮大，但的最小值都是固定的．舉一反三:【答案】見解析。【解析】設該種金屬的逸出功為形，光電效應所產(chǎn)生的光電子最大初動能為．由題中所給公式有：波長對應的光的頻率波長的光對應的頻率可解得：【總結(jié)升華】理解氫原子能級及氫光譜是解題的前提．再用愛因斯坦光電效應方程求解．類型二、玻爾的原子模型（能級結(jié)構(gòu)）例3．玻爾在他提出的原子模型中所作的假設有（）．A．原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運動，但不向外輻射能量B．原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射（或吸收）一定頻率的光子D．電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率【思路點撥】識記玻爾原子模型的內(nèi)容,注意電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量，只由躍遷前后的兩個能級的能量差決定．【答案】A、B、C【解析】A、B、C三項都是玻爾提出來的假設，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運動不同的圓軌相對應，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合．【總結(jié)升華】正確識記玻爾原子模型的內(nèi)容是解決本題的關(guān)鍵，應注意電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量，原子輻射的能量與電子繞核運動無關(guān)，只由躍遷前后的兩個能級的能量差決定．舉一反三:【變式1】根據(jù)氫原子的玻爾模型，氫原子核外電子在第一軌道和第二軌道運行時（）．A．軌道半徑之比為B．速度之比為C．周期之比為D．動能之比為【答案】A、C、D所以軌道半徑之比為故A對．根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有：所以速度之比為故B錯．根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有：所以周期之比為故C對．根據(jù)所以動能之比為故D對．【總結(jié)升華】在玻爾模型中，核外電子繞核做勻速圓周運動，根據(jù)庫侖力提供向心力，選合適的向心力的表達形式分別求解．C．D．【答案】C舉一反三:A．氫原子不吸收這個光子C．氫原子會發(fā)生電離，電離后的動能為D．氫原子吸收這個光子后躍遷到更高能級【答案】B這個值大于氫原子處于第三能級時的電離能．因此氫原子會發(fā)生電離，電離后電子的動能選項B正確．【答案】見解析。由玻爾理論有：所以【總結(jié)升華】入射光子的能量只能等于這兩個能級的能量差才能使原子核外電子發(fā)生上述躍遷，大于或小于這個能量均不能發(fā)生上述躍遷．舉一反三:A．一種B．二種 C．三種D．四種【答案】B【變式2】氫原子中核外電子從第2能級躍遷到基態(tài)時，輻射的光照射到某金屬上時能產(chǎn)生光電效應．那么，處于第3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的各種頻率的光可能使此金屬發(fā)生光電效應的至少有（）．A．種B．種C．種D．種【答案】B【解析】發(fā)生光電效應的條件是照射光的頻率要大于該金屬的極限頻率．本題未知該金屬的極限頻率，但可以用比較的辦法來確定肯定能發(fā)生光電效應的頻率．（1）求電子在基態(tài)軌道上運動的動能；（3）計算這幾種光譜線中波長最短的波長．【答案】見解析?！窘馕觥浚?）核外電子繞核做勻速圓周運動，靜電引力提供向心力，則又知故電子在基態(tài)軌道的動能為：（3）由向躍遷時發(fā)出的光子頻率最大，波長最短．舉一反三:【變式1】氫原子的能級圖如圖所示．欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個電子而變成氫離子，氫原子需要吸收的能量至少是（）．【答案】A【解析】要使氫原子變成氫離子，使氫原子由低能級向高能級躍遷，需要吸收的能量大于等于【總結(jié)升華】（1）一群氫原子處于量子數(shù)為的激發(fā)態(tài)時，可輻射的光譜條數(shù)（或幾種光子的能量）（2）一個原子在一次躍遷時只發(fā)出（或吸收）一個光子．例7．欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是（）．A．①②③B．①③④C．②③④D．①②④【答案】B【總結(jié)升華】注意區(qū)別實物粒子以及光子與原子作用的區(qū)別．舉一反三:【答案】D舉一反三:【答案】C要發(fā)生俄歇效應，設電子的動能為，則