Question

17．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．这些氢原子总共辐射出6种不同频率的光，并在氢原子的能级图上画出．在能级4与能级3间跃迁时所发出的光子的波长最长．

Answer 1

分析 本题考查了波尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁，故辐射光子的种类为${C}_{n}^{2}$．C=λγ，故波长越大，频率越短．

解答 解：当电子从n=4向低能级跃迁时，跃迁的种类有4→3，4→2，4→1，3→2，3→1，2→1．即可以辐射光的种类为${C}_{4}^{2}=6$种，在氢原子的能级图上画出如图：

核外电子从高能级n向低能级m跃迁时，辐射的光子能量△E=E_n-E_m=hγ，
故能级差越大，光子的能量也越大，即光子的频率越大，能级差越小，光子的能量也越小，即光子的频率越小；
根据γ=$\frac{c}{λ}$可知频率越小，波长越长；所以波长最长，频率最低，能量最小，所以是由n=4能级跃到n=3能级产生．
故答案为：6，如图；4，3

点评 本题涉及氢原子的能级公式和跃迁，光子能量的计算；轨道的定态，从内向外，轨道间距越来越大；能级的量子化，从内向外，能量差值越来越小．