题目
(3分)氢原子由定态l跃迁到定态k可发射一个光子.已知定态l的电离能为0.85 eV,又知从基态使氢原子激发到定态k所需能量为10.2 eV,则在上述跃迁中氢原子所发射的光子的能量为_______________eV.
(3分)氢原子由定态l跃迁到定态k可发射一个光子.已知定态l的电离能为0.85 eV,又知从基态使氢原子激发到定态k所需能量为10.2 eV,则在上述跃迁中氢原子所发射的光子的能量为_______________eV.
题目解答
答案
2.55
解析
考查要点:本题主要考查氢原子能级跃迁中的能量计算,涉及电离能、激发能与光子能量的关系。
解题核心思路:
- 明确电离能与能级能量的关系:电离能是原子从某能级跃迁到自由态所需的能量,因此该能级的能量为电离能的负值。
- 确定定态k的能量:从基态激发到定态k所需的能量等于两者能量之差,结合基态能量(-13.6 eV)可求出定态k的能量。
- 计算跃迁释放的光子能量:根据能量守恒,光子能量等于跃迁前后两能级的能量差。
破题关键点:
- 正确转换电离能为能级能量:定态l的电离能为0.85 eV,对应其能量为-0.85 eV。
- 准确计算定态k的能量:基态到k的激发能为10.2 eV,结合基态能量可得定态k的能量为-3.4 eV。
- 判断跃迁方向与能量差:从高能级(l)跃迁到低能级(k)时,释放的光子能量为两能级能量之差。
步骤1:确定定态l的能量
定态l的电离能为0.85 eV,根据电离能的定义,其能量为:
$E_l = -0.85 \, \text{eV}$
步骤2:确定定态k的能量
从基态(能量$E_1 = -13.6 \, \text{eV}$)激发到定态k所需的能量为10.2 eV,因此:
$E_k - E_1 = 10.2 \, \text{eV}$
代入$E_1 = -13.6 \, \text{eV}$得:
$E_k = -13.6 + 10.2 = -3.4 \, \text{eV}$
步骤3:计算光子能量
氢原子从定态l跃迁到定态k时,释放的光子能量为两能级能量之差:
$E_{\text{光子}} = E_l - E_k = (-0.85) - (-3.4) = 2.55 \, \text{eV}$