Question

氢原子从-3.4eV的能级跃迁到-0.85eV的能级时，是发射还是吸收光子？这种光子的波长是多少（计算结果取一位有效数字）？图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R=0.75Ω，电源电动势E=1.5V，内阻r=0.25Ω，图中电路在D点交叉，但不相连．R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端．变阻器的两端点ab总阻值为14Ω．当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h=6.63×10^-34J?s，金属铯的逸出功为1.9eV．1eV=1.6×10^-19J．

Answer 1

【答案】分析：原子的模型除轨道定态外，能级也是量子化．电子从-3.4eV的能级（低能级）跃迁到-0.85eV的能级（高能级）时，是吸收光子．由吸收的能量结合波长、频率与波速的关系可求出波长．要使逸出的电子不能到达阳极，则光电管间存在电势，从而算出变阻器Pa间阻值．
解答：解：（1）因氢原子是从低能级向高能级跃迁，故应是吸收光子．
（2）吸收能量为3.4eV-0.85eV=2.55eV
由E=hγ与λ= 得==4.9×10^-7m
（3）当光照射金属时，逸出电子的最大初动能为E_K=2.55eV-1.9eV=0.65eV
欲使电流计G中电流为零，则光电管的电势左高右低，且电势差等于0.65V．
从电路图可知：变阻器最大值与定值电阻R0串联．
由I==
U=IR_aP
得R_aP===6.5Ω．
点评：原子中的电子从高能级向低能级跃迁时辐射光子，相反则是吸收光子．同时在光电管中逸出的光电子在受到电场力阻碍下动能慢慢为零．