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氢原子能级图如图所示,由能级图求:

  (1)如果有很多氢原子处于n=3的激发态上,在原子回到基态时,可能产生哪几种跃迁.

  (2)如果用动能为11eV的外来电子去激发处于基态的氢原子,可使氢原子激发到哪一个能级上?

  (3)如果用能量为11eV的外来光子去激发处于基态的氢原子,结果又怎样?

答案:见详解
解析:

(1)从n=3的激发态回到基态时,可能产生的能级跃迁有两种形式:

  第一种:从n=3直接回到n=1的基态,放出频率为v31的光子,根据玻尔理论有

  

   

   

  第二种:先从n=3跃迁到n=2,放出频率为v32的光子,且

  

   

   

  然后再从n=2的能级跃迁到n=1的基态时,放出光子的能量为

  因此处于n=3的很多氢原子,在它们跃回到基态时,可能观测到三条不同频率的光谱线,其频率分别为:4.56×1014Hz、2.46×1015Hz、2.92×1015Hz.

  (2)从氢原子能级图可以推算出:

  氢原子从n=1的能级跃迁到n=2的能级时所吸收的能量

DE21=E2-E1=10.2eV

  如果从n=1的能级跃迁到n=3的能级时所吸收的能量

DE31=E3-E1=12.09eV

  因为外来电子的能量E=11eV,介于10.2eV和12.09eV之间,所以具有11eV的外来电子只能使处于基态的氢原子激发到n=2的能级,这时外来电子剩余的动能为

Ek=E-DE21=0.8eV

  (3)如果外来光子的能量E=11eV,由于光子能量是一个不能再分的最小单元,当外来光子能量不等于某两能级量差时,则不能被氢原子所吸收,自然氢原子也不能从基态激发到任一激发态.


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A. ? ?? B. =+

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①求氢原子由高能级向低能级跃迁时,可能发射出多少种不同频率的光;

②若跃迁后光子沿某一方向飞出,且光子的动量可以用表示a为普朗克常量,v为光子频率,c为真空中光速),求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。(保留三位有效数字)

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