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本章整合专题原子跃迁的条件和规律1.原子跃迁的条件:hν=E初-E终(1)适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况,即原子辐射或吸收光子的能量必须等于初、末两个能级的能量差。(2)对于光子和原子作用而使原子电离或实物粒子和原子作用而使原子激发的情况,则不受条件的限制。基态氢原子的电离能为13.6eV,只要大于或等于13.6eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离,只不过入射光子的能量越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃迁。2.一群氢原子处于n=k能级向低能级跃迁时,可能产生的光谱线条数。3.能级跃迁的几个问题(1)一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。(2)跃迁与电离原子不管是吸收还是辐射光子,其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差。欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量。如使氢原子从n=1的基态上升到n=∞的状态,这个能量的大小至少为13.6eV。N=𝑘(𝑘-1)2(3)间接跃迁和直接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同。(4)入射光子与入射电子若是在光子的激发下引发原子的跃迁,则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级能量差值;若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁,则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级能量差值,两种情况有所不同,要引起注意。【例题】欲使处于基态的氢原子激发或电离,下列措施可行的是()A.用10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用10eV的光子照射解析:由氢原子能级图可求得E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,即10.2eV是第二能级与基态之间的能量差,处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后将跃迁到第一激发态,可使处于基态的氢原子激发,A项正确;Em-E1≠11eV、Em-E1≠10eV,即不满足玻尔理论关于跃迁的条件,B、D项错误;要使处于基态的氢原子电离,照射光的能量须不小于13.6eV,而14eV13.6eV,故用14eV的光子照射可使基态的氢原子电离,C项正确。答案:AC变式训练如图所示,氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,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。解析:氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级,满足hν=En-E2=2.55eV,En=hν+E2=-0.85eV,所以n=4。基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供ΔE=E4-E1=12.75eV的能量,跃迁图如图所示。答案:12.75eV跃迁图见解析