解题思路:(1)要使处于n=2的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从基态跃迁到无限远处,最小频率的电磁波的光子能量应为:hγ=0-[1/4]E1
(2)氢原子处于n=2的激发态时,氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力,列方程求解速度v,应用电流定义求解.
(3)先求出使钠发生光电效应的光子的能量最小值,再计算出在能级跃迁时放出的能量,比较判断即可.
(1)要使处于n=2的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处,
最小频率的电磁波的光子能量应为:hγ=0-[1/4]E1
得 ν=8.21×1014Hz
(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动,库伦力作向心力,有
[kQq
r22=
mv2
r22①
其中r2=4r1
根据电流强度的定义I=
e/T]②
由①②得I=
e2
16πr1
K
mr1③
将数据代入③得I=1.3×10-4A
(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz,则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
E0=hν=2.486 eV
一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子,
要使钠发生光电效应,应使跃迁时两能级的差△E≥E0,
所以在六条光谱线中有E41、E31、E21、E42四条谱线可使钠发生光电效应.
答:(1)若要使处于n=2的氢原子电离,至少要用8.21×1014Hz的电磁波照射氢原子.
(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流是1.3×10-4A
(3)在六条光谱线中有E41、E31、E21、E42四条谱线可使钠发生光电效应.
点评:
本题考点: 氢原子的能级公式和跃迁;光电效应.
考点点评: 本题考查非常全面,既考查了原子电离时吸收的能量,又考查了匀速圆周运动以及电流的定义式,还考查了发生光电效应的条件,需要调动整个高中的知识来处理,仔细体会.