3.7eV能量的光子照射处于n=2激发态的氢原子

题目

3.7eV能量的光子照射处于n=2激发态的氢原子
3.7eV能量的光子照射处于n=2激发态的氢原子,氢原子会电离吗,如果能,电离后动能多少?

答案

以n为主量子数,忽略电子结合能,则第n层轨道能量En=-13.6eV/n².
当n=2时,有E2=-13.6eV/4=-3.4eV.
光子与电子的这种电离作用可理解为光电效应,被电离的电子也就是光电子.
忽略掉原先氢原子的动量,那么,很显然Pp=-Pe；Pp是质子(氢原子)动量,Pe是电子动量.且Ep+Ee=hν=3.7eV.不计相对论效应,则Mp=1836Me,E=P²/2m,所以电子分到的动能是质子的1836倍,也就是说电子动能Ee=(1836/1837)hν≈3.7eV.
换句话说,电子是可以被电离的,自由电子最大动能Ek=3.7-3.4=0.3eV.