题目内容
【题目】一个处于基态的氢原子与另一个处于基态的氢原子碰撞,问:可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少?氢原子的质量是 kg,电离能
.
【答案】
【解析】
氢原子的基态能量为,第一激发态能量为
,因此氢原子只有获得能量
,才会从基态跃迁到激发态. 小于该能量,氢原子不吸收,产生的是弹性碰撞.因此,我们要求两个氢原子在碰撞过程中能量损失小于上述数值.显然在同样条件下,两个原子发生迎面对心碰撞能量损失最大,设两原子相向速率为
,碰撞后两原子相对静止,其能量损失为
,该能量若要使一个氢原子激发,需满足
,即
,所以,
,即两氢原子以大于
的速度相对运动碰撞,有可能引起氢原子的激发,产生非弹性碰撞.
原子的跃迁是能量的转化问题,只是玻尔原子理论告诉我们,这种跃迁是量子化的,因此,原子跃迁时,对所吸收的光子有能量方面的要求,因为光子的能量是整体性的,但对于由于原子间的碰撞所引起的跃迁,则原子碰撞中的能量损失只要满足跃迁所需的能量即可,剩余的能量可由原子以动能的形式残存.
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