物理一道创新题

题目

物理一道创新题
现在有K个H原子 被激发到量子数为3的能级上,若受激H原子最后都回到基态,则在次过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为N的激发态的H原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 1/(N-1) 为什么答案是3K/2

答案

对于一个H原子：
量子数n=3,那么：跃迁到n=1（基态）的有1/（3-1）=1/2 该过程放出一个光子;
同理,跃迁到n=2(仍然是激发态)的也有一半,但是,n=2的H原子还会向n=1跃迁,该过程概率为1,还会放出一个光子 （即每个H原子有一半概率放一个光子一半概率放2个）
所以 每个H原子放出光子的期望值（平均值）为 1X1/2+2X1/2=3/2 个
K个H原子放出光子的总数就是3K/2 个.