二、选择题:本题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
14.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为( )
A.12.09 eV
B.10.20 eV
C.1.89 eV
D.1.5l eV
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【分析】
处于基态(n=1)的氢原子,吸收的能量越多,就能跃迁到更高的能级上。
如果跃迁到n=2的能级上,则只能向n=1的能级上跃迁并辐射出光子。
如果跃迁到n=3的能级上,则有3种可能性:①从n=3跃迁到n=2的能级上并辐射出光子;②再从n=2跃迁到n=1的能级上并辐射出光子;③从n=3直接跃迁到n=1的能级上并辐射出光子。
如果跃迁到n=4的能级上,则有6种可能性,并依次类推。
向高能级跃迁时需要吸收的能量、以及辐射出的光子的能量,都等于对应能级之间的能量差。
【解析】
处于基态(n=1)的氢原子,要跃迁到n=2的能级上,需要吸收
E=—3.40eV—(—13.60eV)=10.20eV的能量;再从n=2的能级跃迁到n=1的能级上,将辐射出能量为10.20eV的光子,这个光子的能量超出了题目中给出的可见光能量范围,不符合题意。
处于基态(n=1)的氢原子,如果要跃迁到n=3的能级上,需要吸收
E=—1.51eV—(—13.60eV)=12.09eV的能量;在n=3的能级上,有三种情况:
①从n=3跃迁到n=2的能级上,同时辐射出能量为
E=—1.51eV—(—3.40eV)=1.89eV的光子;
②再从n=2跃迁到n=1的能级上,同时辐射出能量为
E=—3.40eV—(—13.60eV)=10.20eV的光子;
③从n=3直接跃迁到n=1的能级上,同时辐射出能量为
E=—1.51eV—(—13.60eV)=12.09eV的光子。
由题目给出的数据可知,第①种情况下辐射出的是可见光光子,符合题意。
处于基态(n=1)的氢原子,如果要跃迁到n=4或者其他更高的能级上,就需要给氢原子提供大于12.09eV的能量;所以,符合题意的最少能量为12.09eV。
【答案】A。
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