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第四章
习题课3　氢原子能级图及其综合题
原子结构和波粒二象性
核心 目标 1．能区别一个与一群氢原子跃迁的区别，能分析跃迁与电离的不同，知道光子与实物粒子能否引起原子跃迁的不同．
2．理解能级图的作用，能分析相关综合问题．
能力提升 典题固法
“一群”与“一个”氢原子跃迁
题型
1
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝＝．
一个氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝n－1．
　　　 (2025·河北邯郸期中)关于氢原子的能级图，下列说法中正确的是 (　　)
A．氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射γ光子
B．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
C．一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生
2种谱线
D．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射的光
子都可以使逸出功为3.34 eV的锌板发生光电效应
1
C
解析：从能量为0跃迁到基态，放出的光子能量也就是13.6 eV，小于γ光子的能量，故A错误；一群处于n＝3的能级上的氢原子向低能级跃迁时产生的谱线条数，根据数学知识有N＝＝3种，故B错误；一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线，故C正确；根据金属发生光电效应的条件可知，入射光子的能量要大于金属的逸出功，故氢原子辐射的光子能量大于3.34 eV的，都可以使锌板发生光电效应．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射3种光子，光子的能量分别为E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，E2＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，E3＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，其中两种光子的能量大于锌板的逸出功，因此只有两种光子可以使锌板发生光电效应，故D错误．
跃迁与电离
题型
2
hν＝En－Em只适用于光子与原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子与原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构立即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论．如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大．
　　　 (2025·江苏南通海安实验中学期中)氢原子能级图如图所示，下列说法中错误的是 (　　)
A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出6种不同频率的光
B．用光子能量为0.5 eV的光照射，可使氢原子从n＝4能级
跃迁到n＝5能级
C．用动能为0.5 eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4
能级跃迁到n＝5能级
D．处于n＝4能级的氢原子可以吸收氢原子从n＝3能级跃迁
到n＝2能级发出的光子能量而发生电离
2
B
解析：大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出＝6种不同频率的光，A正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，只能吸收能量为0.31 eV的光子，B错误；用动能为0.5 eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，C正确；处于n＝4能级的氢原子要发生电离，至少要吸收0.85 eV的能量，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子能量E＝E3－E2＝1.89 eV>0.85 eV，D正确．
两种粒子——光子与实物粒子
题型
3
1．光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1能级时能量不足，则可激发到n能级的问题．
2．实物粒子：原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁．
　　　 (2025·福建福州外国语学校期末)(多选)如图所示为氢原子的能级图，下列说法中正确的是 (　　)
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要放出光子
C．用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢
原子发生能级跃迁
D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以
发出三种频率的光
3
BD
解析：从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，库仑力做正功，电子的电势能减小，辐射出光子，氢原子的能量减少，A错误；由玻尔的跃迁假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要放出光子，B正确；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝10.2 eV>9.6 eV，所以用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，不可能使氢原子发生跃迁，C错误；因为E3－E1＝12.09 eV，所以用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以使基态氢原子跃迁到n＝3能级，根据＝3可知发出三种频率的光，D正确．
能级跃迁与光电效应、干涉、衍射等问题的综合
题型
4
能级跃迁涉及光子能量、频率、波长等要素，容易与光电效应、干涉、衍射等一起综合分析，这也是考查要点．
　　　 (2025·合肥一中期末)“羲和号”卫星是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，该卫星实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白．Hα和Hβ是氢原子能级跃迁产生的谱线(如图所示)，下列说法中正确的是 (　　)
4
A
A．Hα的动量大小比Hβ的小
B．若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为2.01eV
C．分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，Hβ的衍射现象更明显
D．分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，Hβ对应的相邻亮条纹间距更大
解析：由能级图可知，Hα对应的能量小于Hβ对应的能量，则Hα对应的频率小于Hβ对应的频率，Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，根据p＝，可知Hα的动量大小比Hβ的小，A正确；由能级图可知，Hα对应的能量为E＝hν＝－1.51 eV－(－3.40) eV＝1.89 eV，若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为1.89 eV，B错误；分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα的衍射现象更明显，C错误；分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，根据Δx＝λ，由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα对应的相邻亮条纹间距更大，D错误．
随堂内化 即时巩固
1．(2024· 北京海淀区月考)氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础．如图所示，这4条特征谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)分别对应着氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是(选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大) (　　)
A
A
B
C
D
解析：光谱图中谱线位置表示相应光子的波长，氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列．由于氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以从右向左4条谱线排列越来越紧密，故A正确．
2．(2025·合肥八中期末)“北斗”二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的．如图为氢原子能级图，则下列说法中正确的是 (　　)
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线
状光谱总共有3条亮线
C．大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最
长的光子能量为0.66 eV
D．用大量能量为3.6 eV的光子持续照射处于基态的氢原子，
可使其电离
C
解析：氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有6条亮线，分别是4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、2→1能级之间跃迁产生的，B错误；大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为4→3能级产生的，能量大小为0.66 eV，C正确；若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要13.6 eV，D错误．习题课3　氢原子能级图及其综合题
1. 如图所示是氢原子的能级图.一群处于基态的氢原子受到激发后，会辐射出6种不同频率的光.已知可见光光子的能量范围为1.64 eV~3.19 eV.下列说法中正确的是(　　)
A. 6种不同频率的光中包含有γ射线
B. 基态的氢原子受激后跃迁到n＝6的能级
C. 从n＝4能级跃迁到n＝2发出的光是可见光
D. 从n＝4能级跃迁到n＝3发出的光波长最短
2. (2025·合肥一中月考)如图为氢原子的能级图，一束能量子为12.75 eV的单色光照射到大量处于基态的氢原子上，产生的谱线照射到金属钨的表面，已知金属钨的逸出功为4.54 eV.在产生的谱线中能使金属钨发生光电效应的谱线有(　　)
A. 6种 B. 5种
C. 4种 D. 3种
3. (2025·天津南开附中期末)如图为氢原子能级示意图，下列说法中正确的是(　　)
A. 一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以发出6种频率的光
B. 当处于基态的氢原子受到动能为13.6 eV的粒子轰击时，氢原子一定会电离
C. 处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1 eV的光子并发生跃迁
D. 处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量减小
4. (2025·黄山期末)大量基态氢原子被特定频率的光照射后，辐射出三种不同频率的光，如图为氢原子能级图，则入射光子的能量为(　　)
A. 10.2 eV B. 12.09 eV
C. 12.75 eV D. 13.06 eV
5. (2025·广东江门一中期末)(多选)氢原子的能级如图所示，一群处于n＝4能级激发态的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为3.34 eV的锌板上.下列说法中正确的是(　　)
A. 这群氢原子的发射光谱是连续光谱
B. 跃迁时，最多能发出6种不同频率的光
C. 氢原子从n＝4跃迁到n＝1能级时，发出的光波长最长
D. 锌板会发生光电效应现象，且表面逸出光电子的最大初动能为9.41 eV
6. 如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征，认识正确的是(　　)
A. 用氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时发射的光照射锌板一定能产生光电效应
B. 一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4种不同频率的光
C. 用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n＝3激发态
D. 一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV
7. (2025·广州越秀区期末)如图为氢原子的能级图，大量氢原子处于n＝3的激发态上.下列说法中正确的是(　　)
A. 氢原子吸收1.6 eV的能量可以发生电离
B. 氢原子跃迁到低能级后，核外电子动能变小
C. 氢原子向低能级跃迁只能辐射2种不同频率的光子
D. 氢原子从能级n＝2跃迁到能级n＝1过程中，辐射光子的频率最高
8. (多选)氢原子的能级示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV~3.11 eV，下列说法中正确的是(　　)
A. 一个处于n＝4能级的氢原子，最多可向外辐射6种不同频率的光子
B. 如果n＝1能级的氢原子依靠某电子的撞击获得能量跃迁到n＝4能级，则该电子的能量一定等于12.75 eV
C. 处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
D. 用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为2.25 eV的金属时，逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV
9. (2025·山东青岛高二期末)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62 eV~3.11 eV，锌的逸出功为3.34 eV，下列说法中错误的是(　　)
A. 处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
B. 用能量为12 eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子向高能级跃迁
C. 一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子
D. 一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为9.41 eV
习题课3　氢原子能级图及其综合题
1. C　解析：γ射线是具有高能量的电磁波，能量高于1.24 MeV，故6种不同频率的光中不可能包含有γ射线，A错误；一群氢原子从n级自发向低能级跃迁能辐射出种不同频率的光，故基态的氢原子受激后跃迁到n＝4的能级，B错误；根据Em－En＝hν，由n＝4能级跃迁到n＝2能级产生的光子的能量为E42＝E4－E2＝2.55 eV，在可见光范围内，C正确；从n＝4能级跃迁到n＝3发出的光频率最小，波长最长，D错误.
2. D　解析：基态的氢原子，吸收12.75 eV的能量后，跃迁到n＝4的激发态，从激发态向低能级跃迁时，共能产生6种不同的谱线，其中n＝4到n＝1，n＝3到n＝1和n＝2到n＝1跃迁时产生的谱线的能量，大于金属钨的逸出功，使金属钨发生光电效应.故选D.
3. D　解析：一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可发出3种不同频率的光，A错误；当处于基态的氢原子受到动能为13.6 eV的粒子轰击时，若为光子，则氢原子一定会电离，若为其他实物粒子，氢原子不会电离，B错误；处于基态的氢原子若吸收一个12.1 eV的光子后的能量为－13.6 eV＋12.1 eV＝－1.5 eV，由于不存在该能级，所以用12.1 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子不可能跃迁，C错误；氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时轨道半径减小，该过程中电场力做正功，电势能减小，动能增大，原子的能量减小，D正确.
4. B　解析：根据题意知氢原子受激发后辐射出3种频率的光，则由＝3，解得n＝3，原子受激发后跃迁到n＝3能级，则入射光子的能量为E＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6)eV＝12.09 eV.故选B.
5. BD　解析：这群氢原子的发射光谱是线状光谱，A错误；跃迁时，最多能发出＝6种不同频率的光，B正确；氢原子从n＝4跃迁到n＝1能级时，能级差最大，则发出的光频率最大，波长最短，C错误；氢原子从n＝4跃迁到n＝1能级时，能级差最大，则发出的光的能量最大，最大能量为E＝(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV>3.34 eV，则锌板会发生光电效应现象，且表面逸出光电子的最大初动能为Ekm＝12.75 eV－3.34 eV＝9.41 eV，D正确.
6. D　解析：氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光子的最大能量为3.4 eV，照射金属锌板不一定能产生光电效应现象，A错误；一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，根据＝3可知，能放出3种不同频率的光，B错误；用能量为10.3 eV的光子照射，小于12.09 eV，不可使处于基态的氢原子跃迁到n＝3激发态，要正好等于12.09 eV才能跃迁，C错误；氢原子从n＝3的能级向基态跃迁时发出的光子的能量最大为E大＝(－1.51＋13.6) eV＝12.09 eV，因锌的逸出功是3.34 eV，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为Ekm＝(12.09－3.34)eV＝8.75 eV，D正确.
7. A　解析：大量处于n＝3的激发态上的氢原子，若吸收1.6 eV>1.51 eV的能量可以发生电离，A正确；氢原子跃迁到低能级后，核外电子轨道半径减小，根据k＝m可得动能Ek＝mv2＝，则动能变大，B错误；大量处于n＝3的激发态上的氢原子，向低能级跃迁能辐射＝3种不同频率的光子，C错误；氢原子从能级n＝3跃迁到能级n＝1过程中，能级差最大，则辐射光子的频率最高，D错误.
8. CD　解析：一群处于n＝4能级的氢原子，最多可向外辐射6种不同频率的光子，而一个氢原子，最多可向外辐射3种不同频率的光子，A错误；如果n＝1能级的氢原子依靠某电子的撞击获得能量跃迁到n＝4能级，13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，吸收的能量一定等于12.75 eV，因此该电子的能量大于或者等于12.75 eV即可，B错误；紫外线的能量大于3.11 eV，n＝3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于0，所以氢原子发生电离，C正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，如果用该光照射逸出功为2.25 eV的金属时，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，得逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV，D正确.
9. B　解析：处于n＝3能级的氢原子可以吸收大于1.51 eV的光子发生电离，而紫外线的光子能量大于可见光，即大于3.11 eV，则处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，A正确，不符合题意；用能量为12 eV的电子轰击处于基态的氢原子，由于E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，可知氢原子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，B错误，符合题意；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子，分别对应于4→3、3→2、2→1的跃迁，C正确，不符合题意；一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光的最大能量为E41＝(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为Ekm＝12.75 eV－3.34 eV＝9.41 eV，D正确，不符合题意.习题课3　氢原子能级图及其综合题
核心 目标 1．能区别一个与一群氢原子跃迁的区别，能分析跃迁与电离的不同，知道光子与实物粒子能否引起原子跃迁的不同．
2．理解能级图的作用，能分析相关综合问题．
题型1　“一群”与“一个”氢原子跃迁
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝＝．
一个氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝n－1．
　(2025·河北邯郸期中)关于氢原子的能级图，下列说法中正确的是(　C　)
A．氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射γ光子
B．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
C．一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线
D．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子都可以使逸出功为3.34 eV的锌板发生光电效应
解析：从能量为0跃迁到基态，放出的光子能量也就是13.6 eV，小于γ光子的能量，故A错误；一群处于n＝3的能级上的氢原子向低能级跃迁时产生的谱线条数，根据数学知识有N＝＝3种，故B错误；一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线，故C正确；根据金属发生光电效应的条件可知，入射光子的能量要大于金属的逸出功，故氢原子辐射的光子能量大于3.34 eV的，都可以使锌板发生光电效应．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时辐射3种光子，光子的能量分别为E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，E2＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，E3＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，其中两种光子的能量大于锌板的逸出功，因此只有两种光子可以使锌板发生光电效应，故D错误．
题型2　跃迁与电离
hν＝En－Em只适用于光子与原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子与原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构立即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论．如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要能量大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大．
　(2025·江苏南通海安实验中学期中)氢原子能级图如图所示，下列说法中错误的是(　B　)
A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出6种不同频率的光
B．用光子能量为0.5 eV的光照射，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级
C．用动能为0.5 eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级
D．处于n＝4能级的氢原子可以吸收氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子能量而发生电离
解析：大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出＝6种不同频率的光，A正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，只能吸收能量为0.31 eV的光子，B错误；用动能为0.5 eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，C正确；处于n＝4能级的氢原子要发生电离，至少要吸收0.85 eV的能量，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子能量E＝E3－E2＝1.89 eV>0.85 eV，D正确．
题型3　两种粒子——光子与实物粒子
1．光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1能级时能量不足，则可激发到n能级的问题．
2．实物粒子：原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁．
　(2025·福建福州外国语学校期末)(多选)如图所示为氢原子的能级图，下列说法中正确的是(　BD　)
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要放出光子
C．用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁
D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光
解析：从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，库仑力做正功，电子的电势能减小，辐射出光子，氢原子的能量减少，A错误；由玻尔的跃迁假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要放出光子，B正确；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝10.2 eV>9.6 eV，所以用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，不可能使氢原子发生跃迁，C错误；因为E3－E1＝12.09 eV，所以用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以使基态氢原子跃迁到n＝3能级，根据＝3可知发出三种频率的光，D正确．
题型4　能级跃迁与光电效应、干涉、衍射等问题的综合
能级跃迁涉及光子能量、频率、波长等要素，容易与光电效应、干涉、衍射等一起综合分析，这也是考查要点．
　(2025·合肥一中期末)“羲和号”卫星是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，该卫星实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白．Hα和Hβ是氢原子能级跃迁产生的谱线(如图所示)，下列说法中正确的是(　A　)
A．Hα的动量大小比Hβ的小
B．若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为2.01eV
C．分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，Hβ的衍射现象更明显
D．分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，Hβ对应的相邻亮条纹间距更大
解析：由能级图可知，Hα对应的能量小于Hβ对应的能量，则Hα对应的频率小于Hβ对应的频率，Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，根据p＝，可知Hα的动量大小比Hβ的小，A正确；由能级图可知，Hα对应的能量为E＝hν＝－1.51 eV－(－3.40)eV＝1.89 eV，若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为1.89 eV，B错误；分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα的衍射现象更明显，C错误；分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，根据Δx＝λ，由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα对应的相邻亮条纹间距更大，D错误．
1．(2024· 北京海淀区月考)氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础．如图所示，这4条特征谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)分别对应着氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是(选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大)(　A　)
　　　　　　
　　　　 A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D
解析：光谱图中谱线位置表示相应光子的波长，氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列．由于氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以从右向左4条谱线排列越来越紧密，故A正确．
2．(2025·合肥八中期末)“北斗”二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的．如图为氢原子能级图，则下列说法中正确的是(　C　)
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线
C．大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66 eV
D．用大量能量为3.6 eV的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离
解析：氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有6条亮线，分别是4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、2→1能级之间跃迁产生的，B错误；大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为4→3能级产生的，能量大小为0.66 eV，C正确；若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要13.6 eV，D错误．

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