Question

氫原子能級(jí)的示意圖如圖13所示，現(xiàn)有每個(gè)電子的動(dòng)能都為E_e=12.89 eV的電子束與處在基態(tài)的氫原子束射入同一區(qū)域，使電子與氫原子發(fā)生迎頭正碰.已知碰撞前一個(gè)電子與一個(gè)原子的總動(dòng)量為零.碰撞后，氫原子受激，躍遷到n=4的能級(jí).求碰撞后1個(gè)電子與1個(gè)受激氫原子的總動(dòng)能.已知電子的質(zhì)量m_e與氫原子的質(zhì)量m_H之比為=5.445×10^-4.

圖13

Answer 1

解析：以v_e和v_H表示碰撞前電子的速率和氫原子的速率，根據(jù)題意有

m_ev_e-m_Hv_H=0                                                                ①

碰撞前，氫原子與電子的總動(dòng)能為E_k=m_Hv_H²+m_ev_e²                          ②

解以上兩式并代入數(shù)據(jù)得E_k≈12.90 Ev                                         ③

氫原子從基態(tài)激發(fā)到n=4的能級(jí)所需能量由能級(jí)圖得

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

碰撞后，受激氫原子與電子的總動(dòng)能

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

答案：0.16 eV