Question

【题目】氢原子能级图如图所示，由能级图求：

（1）如果有很多氢原子处于n＝3的能级，在原子回到基态时，可能产生哪几种跃迁？出现几种不同光谱线？

（2）如果用动能为11eV的外来电子去激发处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？

（3）如果用能量为11eV的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？

Answer 1

【答案】（1）出现三种光谱线 （2）n＝2的能级（3）不能使氢原子激发

【解析】（1）对于处于n＝3的很多氢原子而言，在它们回到n＝1的基态时，可能观测到三条不同频率的光谱线，其频率分别为2．92×1015Hz、4．51×1014Hz、2．47×1015Hz

（2）从氢原子能级图可以推算出：

氢原子从n＝1的能级激发到n＝2的能级时所需吸收的能量

ΔE21＝E2－E1＝－3．4－（－13．6）eV＝10．2eV

如果氢原子从n＝1的能级激发到n＝3的能级，那么所需吸收的能量为

ΔE31＝E3－E1＝－1．51－（－13．6）eV＝12．09eV

因为外来电子的能量E电＝11eV，和上述计算结果相比较可知：

ΔE21<E电<ΔE31

所以具有11eV能量的外来电子，只能使处于基态的氢原子激发到n＝2的能级，这时外来电子剩余的动能为：E外－ΔE21＝11 eV－10．2 eV＝0．8eV

（3）如果外来光子的能量E光＝11eV，由于光子能量是一个不能再分割的最小能量单元，当外来光子能量不等于某两级能量差时，则不能被氢原子所吸收，自然，氢原子也不能从基态激发到任一激发态。