Question

(20分)一個氫放電管發光，在其光譜中測得一條譜線的波長為4.86×10^-7m．試計算這是氫原子中電子從哪一個能級向哪一個能級（用量子數n表示）躍遷時發出的？已知氫原子基態（n＝1）的能量為E_l=一13.6eV＝－2.18×10^-18J，普朗克常量為 h=6.63×10^－34J·s。

Answer 1

參考解答

波長與頻率的關系為　， 　（1）

光子的能量為 　， 　（2）

由式（1）、（2）可求得產生波長m譜線的光子的能量

J 　（3）

氫原子的能級能量為負值并與量子數的平方成反比：

，1，2，3，… 　（4）

式中為正的比例常數。氫原子基態的量子數1，基態能量已知，由式（4）可得出

（5）

把式（5）代入式（4），便可求得氫原子的2，3，4，5，… 各能級的能量，它們是

J，

J，

J，

J。

比較以上數據，發現

J。 　（6）

所以，這條譜線是電子從的能級躍遷到的能級時發出的。

評分標準：本題20分。

式（3）4分，式（4）4分，式（5）4分，式（6）及結論共8分。