Question

10．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用，如图为μ氢原子的能级图．假定用动能为E的电子束“照射”容器中大量处于n=1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，最多能发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是（　　）

• A． E=158.1 eV
• B． E＞158.1 eV
• C． 2371.5eV＜E＜2428.4 eV
• D． 只能等于2371.5 eV

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：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=${C}_{n}^{2}$=6，
解得：n=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，
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=E₄-E₁=-158.1-（-2529.6）=2371.5eV，△E′=E₅-E₁=-101.2-（-2529.6）=2428.4 eV，则E的取值范围2371.5eV＜E＜2428.4 eV，
由上可知，故C正确，ABD错误；
故选：C．

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．