Question

氢原子能级的示意图如图13所示，现有每个电子的动能都为E_e=12.89 eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰.已知碰撞前一个电子与一个原子的总动量为零.碰撞后，氢原子受激，跃迁到n=4的能级.求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能.已知电子的质量m_e与氢原子的质量m_H之比为=5.445×10^-4.

图13

Answer 1

解析：以v_e和v_H表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有

m_ev_e-m_Hv_H=0                                                                ①

碰撞前，氢原子与电子的总动能为E_k=m_Hv_H²+m_ev_e²                          ②

解以上两式并代入数据得E_k≈12.90 Ev                                         ③

氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得

ΔE=-0.85 eV-(-13.59) eV=12.74 eV                                             ④

碰撞后，受激氢原子与电子的总动能

E_k′=E_k-ΔE=12.90 eV-12.74 eV=0.16 eV.                                        ⑤

答案：0.16 eV