Question

有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v₀与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收．从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v₀至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E₁ （E₁＜0）．

Answer 1

两个氢原子碰撞过程动量守恒，当两个氢原子发生完全非弹性碰撞时，损失动能最大，根据动量守恒定律，有：
mv₀=2mv
解得：v=

1

2

v0；
减小的动能为：△E=

1

2

m

v

20

-

1

2

×2m×v2；
根据题意，减小的动能完全转化为氢原子的激发态的能量，故有：
△E=E2-E1=-

3

4

E；
解得：v₀=

-3E m

；
答：速度v₀至少需要为

-3E m

．