题目内容

【题目】氢原子的能级如图所示。原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的 光子,正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克常h=6.63×1034 Js,求:

(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光;

(2)该金属的逸出功和截止频率;(以 Hz 为单位保留两位有效数字)

(3)产生光电子最大初动能的最大值。(以 eV 为单位)。

【答案】(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出6种频率的光;(2)该金属的逸出功12.09eV和截止频率2.9×1015Hz;(3)产生光电子最大初动能的最大值0.66eV。

【解析】

(1)一群处于 n = 4 能级的氢原子向较低能级跃迁时,能产生的光子对应的跃迁分别是:n = 4 向 n = 3的跃迁;n = 4 向n = 2 的跃迁;n = 4 向n = 1 的跃迁;n = 3 向n = 2 的跃迁;n = 3 向 n = 1的跃迁;n = 2 向n = 1 的跃迁,即共能发出6种频率的光。

(2)原子从能级 n = 3 向 n = 1 跃迁所放出的光子的能量为 13.6 1.51 = 12.09eV,当光子能量 等于逸出功时,恰好发生光电效应,所以逸出功W0 = 12.09eV。

根据方程可知,Ekm = hγ W0,当Ekm = 0 时,入射光的频率为截止频率,则有:

(3)而 n = 4 跃迁到 n = 1 辐射的光子能量最大,为 0.85 + 13.6eV = 12.75eV, 根据光电效应方程知,光电子的最大初动能Ekm = hγ W0 = 12.75 12.09eV = 0.66eV。

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