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在氢原子光谱中,那些能量是负的

2021-04-09知识13

在氢原子光谱中怎么计算可见光区的四条主要谱线的波长 光子能量ε=hν=hc/λ=6.626×10^(-34)Js×3×(10^8)m/s÷[4340×10^(-10)m]≈4.58×10^(-19)J=4.58×10^(-19)J÷[1.6×10^(-19)J/eV]≈2.86eV.而氢原子基态能级是Eo=-13.6eV,氢原子的激发态能级能量和基态能量之间存在下列关系:En=Eo/n2,n为氢原子核外电子的主量子数.也就是说:E1=-13.6eV,E2=-3.4eV,E3=-1.51eV,E4=-0.85eV,也就是说ΔE=2.86eV=E5-E2,也就是说这条谱线是从氢原子的第四激发态(第五能级)跃迁到第一激发态(第二能级)的谱线.2.86eV是紫色光.另:为什么氢原子核外电子能量是负的呢?那是因为我们选取的电子的势能平面在无穷远处,也就是说自由态的电子势能不小于零,而束缚态的电子势能都是小于零的。根据库仑定律,电子与质子之间的库仑引力Fc=ke2/r2,其中k=9×(10^9)Nm2/C2,是库仑常数;e=1.6×10^(-19)C,是电子电量;r=5.29166×10^(-11)m,是玻尔半径.所以,库仑引力势能Ep=dFc/dr=-ke2/r,带入数据可求得Ep=-27.2eV.加上电子的动能Ek=0.5mv2,由于电子做圆周运动,库仑引力提供向心力:mv2/r=ke2/r2,所以,mv2=ke2/r,代入动能表达式:Ek=ke2/2r,所以电子总能量E=Ep+Ek=-ke2/2r=-13.6eV.

在氢原子光谱中,那些能量是负的 氢原子所有轨道上的能量都是负的.在高中物理选修3-5中有氢原子能量跃迁图,上面写明当外层电子被激发到无限远时能量为0,只要不在无限远处,能量均为负.Q=-x,代表带负电.

有关氢原子光谱的说法正确的是(  ) 由于氢原子的轨道是不连续的,而氢原子在不同的轨道上的能级En=1n2E1,故氢原子的能级是不连续的即是分立的,故C正确.当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时,发射的光子的能量为E=En-Em=1n2E1 ?1m2E1=m2?n2n2m2E1=hγ,显然n、m的取值不同,发射光子的频率就不同故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能力差有关故D错误.由于氢原子发射的光子的能量:E=En-Em=1n2E1 ?1m2E1=m2?n2n2m2E1,所以发射的光子的能量值E是不连续的,只能是一些特殊频率的谱线,故A错误B正确.故选B、C.

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