Question

9．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，已知可見光光子的能量范圍為1.62-3.11eV普朗克常量h=6.63×10^-34J•s．下列說法正確的是（　�。�

• A． 用能量為11.0eV的自由電子轟擊，不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)
• B． 一個(gè)氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出6種頻率的光
• C． 處于n=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離
• D． 用波長為60nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子

Answer 1

分析 用能量為11.0eV的光子照射，不能使基態(tài)的氫原子吸收的能量可以等于10.2eV．
紫外線的頻率大于3.11eV，判斷n=3能級(jí)的氫原子可以吸收紫外線后，能量是否大于0，即可知是否電離．
要使處于基態(tài)的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從基態(tài)躍遷到無限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：hγ=0-E₁，從而即可求解．

解答 解：A、用能量為11.0eV的光子照射，不能使基態(tài)的氫原子吸收10.2eV的能量，但用能量為11.0eV的自由電子轟擊，能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，故A正確；
B、根據(jù)數(shù)學(xué)組合${C}_{4}^{2}$=6，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可輻射6種不同頻率的光子，但一個(gè)氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出最多3種頻率的光，故B錯(cuò)誤；
C、紫外線光子的最小能量為3.11eV，處于n=3能級(jí)的氫原子的電離能為1.51eV，故紫外線能被n=3能級(jí)的氫原子吸收，故C正確；
D、波長為60nm的倫琴射線的光子的能量：
E=hγ=$\frac{hc}{λ}$=6.63×10-34×$\frac{3×1{0}^{8}}{60×1{0}^{-9}}$=3.315×10-18J=20.7eV＞13.6eV，所以用波長為60nm的倫琴射線照射，能使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子；故D正確．
故選：ACD．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道什么是電離，以及能級(jí)的躍遷滿足hγ=E_m-E_n，注意吸收光子是向高能級(jí)躍遷，釋放光子是向低能級(jí)躍遷，同時(shí)掌握吸收或釋放能量要正好等于能級(jí)之差．
同時(shí)要注意電子只能吸收恰好等于氫原子的能極差的光子，并注意一個(gè)氫原子與大量的氫原子區(qū)別．