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氢元素的光谱规律

2021-04-28知识4

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.

下列说法正确的是 【分析】氢光谱是最简单的光谱,A错误;玻尔理论成功地解释了氢原子光谱,但对多电子原子的光谱却遇到了困难,C错误;原子中电子的运动区域没有确定的半径,D错误。故选B。量子力学告诉我们,能量的传递不是连续的,而是以一个一个的能量单位传递的。

氢原子光谱谱线波长遵循公式 赖曼系的第一条谱线1λ1=R(1-122)=34R,巴耳末系的第一条谱线1λ2=R(122-132)=536R,帕邢系的第一条谱线1λ3=R(132-142)=7144R,故波长之比λ1:λ2:λ3=43R:365R:1447R=35:189:540.故答案为:35:189:540.

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