题目
若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量如何变化?()A. 不变B. 逐渐变大C. 逐渐变小D. 随原核而变
若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量如何变化?()
A. 不变
B. 逐渐变大
C. 逐渐变小
D. 随原核而变
题目解答
答案
B. 逐渐变大
解析
本题考查核自旋能级在外部磁场中的能量变化规律。核心思路是理解外加磁场强度与原子核自旋能级间距的关系。关键点在于:
- 塞曼效应:外磁场使原子核自旋能级分裂,间距与磁场强度成正比。
- 能量差公式:低能态跃迁到高能态所需能量 $\Delta E$ 与磁场强度 $H_0$ 成正比,即 $\Delta E = \mu H_0$($\mu$ 为磁矩)。
- 结论:当 $H_0$ 增大时,$\Delta E$ 逐渐变大。
核自旋能级与外磁场的关系
- 磁矩与能量:原子核的磁矩 $\mu$ 在外磁场 $H_0$ 中的能量为 $E = -\mu \cdot H_0$。不同自旋状态(如 $m=+1/2$ 和 $m=-1/2$)对应不同的能量。
- 能级间距:两个相邻能级的间距为 $\Delta E = \mu H_0$。当 $H_0$ 增大时,$\Delta E$ 线性增大。
- 跃迁能量:低能态跃迁到高能态所需能量等于 $\Delta E$,因此 $H_0$ 越大,所需能量越大。
选项分析
- A. 不变:错误,$\Delta E$ 随 $H_0$ 变化。
- B. 逐渐变大:正确,$\Delta E$ 与 $H_0$ 成正比。
- C. 逐渐变小:错误,与公式矛盾。
- D. 随原核而变:题目未涉及不同原子核,且问题为一般性结论,排除。