原子能级跃迁[试题]

原子能级跃迁[试题] 原子能级跃迁问题的探讨 常杰 摘 要 本文章主要通过文献分析的方法～对原子能级跃迁问题知识进行了分析与讨论,分别从物理概念、物理定律和物理计算等方面对原子能级跃迁问题进行了讨论分析～从而更好的促进相关教学。 关键词 大学物理 中学物理原子能级 能级跃迁 原子能级跃迁 氢原子能级 一、引言 1、问题的提出 原子能级跃迁是物理学的重要。无论是在中学物理学习中还是在大学物理学习中原子能级跃迁都有着重要的地位。原子能级跃迁是物理知识的重要组成部分，无论是必修还选修教材中都是教学中的重点。而且对学生知识考核中原子能级跃迁也是必考内容，在物理考试中有着重要的地位。同样原子能级跃迁还是大学物理的必修内容，是大学生必备的物理知识之一，也是大学生进一步深造重要阶梯。出大学物理中原子能级跃迁对中学物理原子能级跃迁的提高，不仅有利于大学生对大学物理原子能级跃迁知识有一个整体把握，而且更有利于教师对中学物理原子能级跃迁教学有更好的把握，更好的指导物理教学，对中学物理原子能级跃迁部分教学的提高有深刻的指导意义。 、研究现状及分析 2 关于原子能级跃迁问题已有过相关研究，但是，主要注重如何完成知识的衔接，让学生能够完成知识上的过渡，进入下一阶段的学习过程，没有系统总结分析其中物理内容上的拓展与提高，因此有必要对其进行分析，完成对原子能级知识上的全面的总结。 二、光子使原子能级跃迁的条件 玻尔的原子模型是以三条基本假设为墓础,其中频率假设认为,原子从一个定态 (设能量数值为En1)跃迁到另一定态 (设能量数值为En2)时,它辐射或吸收一定频率的光子,辐射或吸收光子的能量数值不是任意的,而是由这两个定态 的能 级之差决定.即光子的频率v满足 hv=En1-En2 值得指出:光子是一份一份的,光子的能量hv也是一份一份的.每一份光子能量都是不“分割”的,原子所吸收的光子频率只有满足hv=En1-En2时,才能使原子吸收光子从基态或较低能级的激发态跃迁到较高能级的激发态,这就是说,要用光子使原子受激发而发生跃迁,就必须使光子具有的能量hv等于发生跃迁的两个能级的能量差值;光子的能最大于或小于这个能量差值均不能使原子跃迁. 三、电子是原子能级跃迁的条件 夫克兰一赫兹实验结果指出:当电子速度增大到一定数值时,与原子的碰撞是非弹性的.电子把一部分能量传递给原子,使原子发生能级跃迁.当然,原子从电子所具有的能量中获取能量不是任意的,所能获取的能量值就等于发生跃迁的原子两个能级的能盆之差值. 从力学角度分析,粒子间(如电子与原子、原子与原子等)的碰撞是要满足力学上的能量守恒和动量守恒原理的.因此二粒子间的碰撞一般不能把它们的全部动能转变为内部能量的,碰后仍会保留一部分动能以满足动盘守恒关系.但当电子与静止的原子碰撞时,由于电子质量很小,有可能差不多使 电子的全部动能转变为原子的内能.所以从动能的利用来考虑,用电子碰撞来激发原子比用原子或分子来碰撞更有利. 需要指出:电子与光子不同,光子的能量是一份一份的,而电子的能量不是一份一份的.只要人射电子的能量大于或等于原子两个能级的能量之差值(即E=En1-En2)均可使原子发生能级跃迁。 四、原子跃迁过程中原子的总能量、电势能和电子的动能的变化规律 设原子中原子核带电量为十Ze,核外电子带电荷量为一e ,电子在半径为r的轨道上绕核做 匀速圆周运动时,库仑力提供向心力,则有: 222kZeZevv，则得 km,,2rmrr 21Ze2Emvk电子绕核运动的动能 ,,k22r 在原子中,由于原子核与核外电子库仑引力的作用而具有电势能,电势能属于相互作用的系统一原子,由库仑力所做的功与电势能的变化关系可知:电子绕核运动的轨道半径r减小时,库仑引力F做正功, 原子的电势能Ep,减小;反之,电子绕核运动的轨道半径r增大时,库仑引力F做负功,原子的电势能Ep,增大。 时的电势能为零,电子在半径为r的轨道上时的原子系统电势能通常取r,, 2kZeZeEeUek,,,,, prr 222ZeZeZeEEEkkk,，,,,,则该定态能级能量 kp2rr2r 由以上的推导可知: (1)某定态时,核外电子的动能Ek总是等于该定态总能量的绝对值,原子系统的电势能E,总是等于该定态总能量值的两倍。 2ZeE,k(2)电子动能随轨道半径r的减小而增大,随r的增大而减小;系统电势能k2r 22ZeZeEk,,E,,k随轨道半径r的增大而增大,随r的减小而减小;原子的总能量也随轨道pr2r半径r的增大而增大,随r的减小而减小. 2ZeE,,k,0(3)某定态能量,明原子核外电子处于束缚状态,欲使原子电离,外界必须对2r 2Zek系统至少补充的能量为,原子的能级越低,需要的电离能就越大。 2r 五、氢原子能级 1)氢原子能级: 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。 ?能级公式:E(n)=E(1)/n^2 ?半径公式:r(n)=n^2*r(1) 在氢光谱中,n=2,3,4,5,„向n=1跃迁发光形成赖曼线系n=3,4,5,6„„向n=2跃迁发光形成巴耳末线系; n=4,5,6,7„„向n=3跃迁发光形成帕邢线系; n=5,6,7,8„„向n=4跃迁发光形成布喇开线系， 其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。 ?能量最低的能级叫做基态，其他能级叫做激发态。电子“远离”原子核，不再受原子核的吸引力时的状态叫做电离态，电离态的能级为0(电子由基态跃迁到电离态时，吸收的能量最大)。 六、结束语 电原子能级跃迁是物理学的重要内容之一。我们对原子能级跃迁的定义、实验、定律和计算进行分析和讨论，有助于教师对原子能级跃迁教学的整体把握。当然原子能级跃迁的拓展与提高还有很多方面，有待于更加深刻具体的研究。希望本文对相关的学习有所帮助。 参考文献 [1]张广.原子能级跃迁问题的探讨.[J].物理教师.2000(02) [2]陈超众.清理原子能节约钱的几个问题.[J].中学生数理化.2009(05) [3]朱明兰.原子能级跃迁问题浅析.[J].中学物理.2010.6 [4]凌仲阁.对实物粒子使原子能级跃迁问题的商榷.[J].物理通报.2010(04) [5]邵晓明.原子能级跃迁问题分析.[J].中学物理教学参考.1997(01) [6]李建. 氢原子的能级跃迁问题.[J].河北理科教学研究. 2012(06) [7]刘慧珍,周洪池. 氢原子能级跃迁问题分类探讨. [J]物理教学讨论.2009.7 致 谢 此次毕业论文的撰写得到了杨希东老师的悉心指导。从一开始的选题到开题答辩直至论文的完成，杨老师一直给予我最大的帮助和支持。杨老师教给了我怎样选择研究题目，怎样搜集筛检资料，如何组织框架，如何查漏补缺，直至如何完成一篇完整的论文。杨老师追求真理、严谨科学做学问的品格，对细小问题也不放过的精神，对学生知无不答的师德，都是我学习的榜样。本论文的完成离不开杨老师的悉心指导和孜孜不倦的教诲。在此非常感谢杨老师对我毕业论文的指导。 同时也非常感谢我的同学和朋友的关心和帮助。 Explore the atomic level transition issues Chang Jie Directed by Associate Professor Yang Xidong Abstract This article mainly through literature analysis, the atomic energy level transitionof knowledge are analyzed and discussed, respectively, from the physicalconcept, physical laws and physical calculation and other aspects of atomic energy level transition problem were discussed, so as to better promote therelated teaching.