Question

17．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（bydrogen  muonatom）．它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为v₁、v₂、v₃、v₄、v₅和v₆的光，且频率依次增大，则（　　）

• A． μ氢原子吸收光子后处于n=5能级
• B． μ氢原子吸收光子后处于n=4能级
• C． E等于h（v₆-v₄）
• D． E等于h（v₅-v₂）

Answer 1

分析 μ子吸收能量后向高能级跃迁，而较高能级不稳定会自发的向所有的较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类C${\;}_{n}^{2}$．能级差越大，辐射的光子的频率越高．

解答 解：AB、μ子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，
故总共可以产生的辐射光子的种类n=${C}_{m}^{2}$=6，
解得：m=4，
即μ子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁，故A错误，B正确．
CD、辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1．所以能量E与hν₃相等，也等于h（v₁+v₂），也等于h（v₆-v₄），故C正确，D错误；
故选：BC．

点评 本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类C${\;}_{n}^{2}$，这是高考的重点，我们一定要熟练掌握．