氫原子模型

2021-02-08 高中物理經典模型及解法

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【典例1】(2019全國I,14)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光為可見光。要使處於基態(n=1)的氫原子被激發後可輻射出可見光光子,最少應給氫原子提供的能量為(   )

A.12.09 eV   B.10.20 eV  C.1.89 eV   D.1.5l eV

【解析】因為可見光光子的能量範圍是1.63 eV~3.10 eV,2-1躍遷時放出的能量為10.2eV,不在可見光的範圍內,3-2躍遷時放出的能量為1.89eV,在可見光的範圍內,所以氫原子至少要被激發到n=3能級,要給氫原子提供的能量最少為E=(-1.51+13.60)eV=12.09 eV,即選項A正確.

【典例2】氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一軌道時,可能發生的情況有(    )

A. 放出光子,電子動能減少,原子勢能增加,且動能減少量小於勢能的增加量

B. 放出光子,電子動能增加,原子勢能減少,且動能增加量與勢能減少量相等

C. 吸收光子,電子動能減少,原子勢能增加,且動能減少量小於勢能的增加量

D. 吸收光子,電子動能增加,原子勢能減少,且動能增加量等於勢能的減少量

【答案】C

【分析】當電子從低軌道躍遷到高軌道時,原子吸收能量;當電子從高軌道躍遷到低軌道時,原子釋放能量。

【解析】原子吸收光子能量後能量增加,電子從低軌道躍遷到高軌道時,電場力做負功,由動能定理得電子的動能減小,由能量守恆得原子勢能增加,且原子勢能的增加量大於電子動能的減小量;原子放出光子後能量減小,電子從高軌道躍遷到低軌道時,電場力做正功,由動能定理得電子的動能增加,由能量守恆得原子勢能減小,且原子勢能的減小量大於電子動能的增加量;故正確的只有C。

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