题目内容
【题目】在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴耳末一里德伯公式
来计算，式中
为波长,R为里德伯常量,n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个
，有
、
、
…。其中，赖曼系谐线是电子由
的轨道跃迁到
的轨道时向外辐射光子形成的，巴耳末系谱线是电子由
的轨道跃迁到
的轨道时向外辐射光子形成的。
(1)如图所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，S为石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上。实验中：当滑动变阻器的滑片位于最左端，用某种频率的单色光照射K时，电流计G指针发生偏转；向右滑动滑片，当A比K的电势低到某一值
(遏止电压)时，电流计C指针恰好指向零。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为
；若用巴耳末系中
的光照射金属时,遏止电压的大小为
。金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的出功。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c,里德伯常量为R。试求：
a、赖曼系中波长最长的光对应的频率
；
b、普朗克常量h和该金属的逸出功
。
(2)光子除了有能量，还有动量，动量的表达式为
(h为普朗克常量)。
a、请你推导光子动量的表达式
；
b.处于n=2激发态的某氢原子以速度
运动，当它向
的基态跃迁时，沿与
相反的方向辐射一个光子。辐射光子前后，可认为氢原子的质量为M不变。求辐射光子后氢原子的速度
(用h、R、M和
表示)。
【答案】（1）
, 
(2) 
, 
【解析】(1) a、在赖曼系中，氢原子由n=2跃到k=1，对应的波长最长，波长
，则
所以： 
所以： 
b、在巴耳末系中，氢原子由n=4跃迁到k=2，对应的波长为
，频率
，则：
， 
设
、
对应的最大动能分别为
、
，根据光电效应方程有：
， 
根据动能定理有： 
， 
联立解得： 
， 
；
(2) a、根据质能方程有： 
，又因为： 
，p=mc，所以
B、光子的动量： 
根据动量守恒定律有： 
解得： 
。
