氫原子能級躍遷問題分類探討

劉惠珍 周洪池

學過玻爾原子模型后,有許多同學對于氫原子在什么條件下可以從低能級躍遷到高能級,仍存在疑惑,本文就光子、電子、原子對基態氫原子作用后能否產生躍遷的情況進行探討。

1 光子對基態氫原子的作用

基態氫原子的能級為-13.6eV,根據玻爾原子模型的頻率條件,它一次只能吸收一份一定頻率的光子,這個光子的能量要等于氫原子激發態與基態的能級差。

光子能量小于10.2eV,基態氫原子不吸收該光子,光子能量等于10.2eV,基態氫原子恰好可吸收這份光子,使氫原子從基態躍遷到n=2的激發態。光子能量大于10.2eV,小于13.6eV,并恰好為其它激發態與基態之間的能級差,基態氫原子可吸收這份光子。光子能量大于13.6eV,基態氫原子可以吸收這份光子并使氫原子發生電離。

正常光照強度照射氫氣時,處于基態的氫原子吸收光子向各高能級躍遷,所得到的吸收光譜為賴曼系,賴曼系處于紫外區,部分一定頻率的紫外線被吸收。

用高強度的白光照射氫氣時,處于激發態的氫原子數目增加,雖然激發態的原子壽命短,但光子能量等于量子數n=2與更高的能級差時,仍有氫原子從n=2的激發態向更高能級進行躍遷,所得到的吸收光譜為巴爾末系,巴爾末系部分處于可見光區,一定頻率的可見光子被吸收。同理,光子能量等于量子數n=3與更高能級差時,氫原子從n=3的激發態向更高能級躍遷,所得到的吸收光譜為帕邢系,帕邢系部分處于紅外線區,一定頻率的紅外線光子被吸收。……