题目内容
【题目】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的能级,在原子回到基态时,可能产生哪几种跃迁?出现几种不同光谱线?
(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的外来光去激发处于基态的氢原子,结果又如何?
【答案】(1)出现三种光谱线 (2)n=2的能级(3)不能使氢原子激发
【解析】(1)对于处于n=3的很多氢原子而言,在它们回到n=1的基态时,可能观测到三条不同频率的光谱线,其频率分别为2.92×1015Hz、4.51×1014Hz、2.47×1015Hz
(2)从氢原子能级图可以推算出:
氢原子从n=1的能级激发到n=2的能级时所需吸收的能量
ΔE21=E2-E1=-3.4-(-13.6)eV=10.2eV
如果氢原子从n=1的能级激发到n=3的能级,那么所需吸收的能量为
ΔE31=E3-E1=-1.51-(-13.6)eV=12.09eV
因为外来电子的能量E电=11eV,和上述计算结果相比较可知:
ΔE21<E电<ΔE31
所以具有11eV能量的外来电子,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:E外-ΔE21=11 eV-10.2 eV=0.8eV
(3)如果外来光子的能量E光=11eV,由于光子能量是一个不能再分割的最小能量单元,当外来光子能量不等于某两级能量差时,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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