量子论跃迁.doc

有关量子论初步（跃迁）的4个问题 lureed1.为什么稀薄的气体通电后能够发光？其原理是什么呢？2.光电效应的产生是电离吗？课本上写着：原子丢失了电子的过程叫做电离。若是的话，按照能级跃迁的理解，电离后原子的能量会升高。可是失去电子的原子的能量哪儿来的呢？光子的能量可是已被电子吸收了呀？3.既然原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发的向较低能级跃迁。那不就是说所有那些原子都会处于基态吗？4.按照玻尔的理论，电子在同一轨道尽管做的是变速运动，却不辐射能量，状态是稳定的。而电磁学中提到电荷运动产生电流，电流周围会产生电场。若电荷的运动没有规律就会产生不规律变化的电流，也就会产生非均匀变化的电场，非均匀变化的电场又会产生非均匀变化的磁场，从而形成电磁波，即会向外辐射能量。这不是有矛盾吗？ shaoyx1.气体中本已存在的少量自由电子在电场中加速，当它有足够高的动能时，就可与气体分子里的束缚电子发生非弹性碰撞，把部分动能传递给束缚电子，使其向高能级跃迁，当它自发返回低能级时，就可能发出光子。 2.电离后原子的能量是指电离后剩下的阳离子的能量与跑出去的电子的能量之和。当然，电离后剩下的阳离子的能量还是比原来原子的能量高。原来束缚在原子里的电子的能量是负的，电离后成为有一定动能的正能量的电子，但这正能量值要比它吸收的光子的能量来的小，那个差值就是阳离子能量的升高值。注意：电势能是属于双方的，且吸引势常取负值。 3.当系统只释放而不吸收能量时，所有原子确实都将处于基态。但你能阻止系统不与外界作用而吸能吗？ 4.是矛盾。其实按经典电磁理论，只要电荷做有加速度的运动，它就要辐射电磁波。现代电磁理论当然并不这么认为。而玻尔理论是漏洞百出、实用性相当小的的半拉子理论，早有自洽的量子力学取代它了。但它沟通经典物理与量子物理的桥梁作用是不可替代的，正是它把量子正式引进原子物理。 经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大3楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:19:00 原子跃迁的发光问题 123zhufeng处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为1、2、3的三种单色光，且123，则照射光的波长为？changhai_jz根据波长、波速和频率的关系知道：波长越大的频率越小，根据光子说，频率越大的光子能量越大，只有照射光光子的能量达到hc/3才能跃迁到n=3的能级，释放出三种光子，所以照射光波长应该为3。123zhufeng我也是这么想的，可是不对。changhai_jz当然还可能是另外一个结果，因为1/3=1/1+1/2，所以也可以写成1*2/(1+2)。123zhufeng我知道这样表示，但不知道为什么，总不能背答案吧。如果入射光的能量比第三能级到第一能级得能量略大，又比第四能级到第一能级得能量差小，不也是这种结果么？应该不是定值吧？能否详细解释一下？changhai_jz不会出现这样的情况。如果入射光的能量比第三能级到第一能级得能量略大，又比第四能级到第一能级得能量差小，那么氢原子不能吸收这样的光子，也就不会发生跃迁，因为按照玻尔理论，从一个能级跃迁到另外一个能级，只能吸收(或者放出)特定频率的光子。当然，如果入射光子能量大于其电离能时是另外一回事了！qugh128如果入射光子能量大于其电离能时,则产生电离跃迁.经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大4楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:19:00 电子跃迁与光谱重复 夕鹰一群氢原子跃迁时可以放出多少种能量的电磁波？如果电子处在的能级是n，那么它可以向n-1、n-21等能级跃迁，共可以放出n-1种频率的电磁波；跃迁到n-1的电子，可以向n-2、n-31等能级跃迁，共可以放出n-2种频率的电磁波；跃迁到n-2的电子n-3种频率的电磁波这样归纳下去，一共可以放出(n-1)+1种，即(n-1)n/2种电磁波。问题是：我怎么知道两种不同形式的跃迁，频率是否相同？或者说跃迁形式的确有(n-1)n/2种，但是电磁波频率的种类，在(n-1)n/2中会不会有重复？shaoyx这是个数学问题，我也不清楚。 dadadadashaz可以重复，看外场的性质。夕鹰为什么要看外场的性质呢？shaoyx嗒嗒是要说精细结构吗？ dadadadashaz我又没看清楚！是氢原子。既然这样，不考虑精细结构时，是都不相同。考虑了就更加复杂，更没有相同的机会了。夕鹰数学上怎么证明不会有重复？shaoyx我不知道。这个证明在数学上或许是有意义的，但在物理上恐怕意义不大。 夕鹰的确有重复，已找到反例。要证明没有重复，其实就是要证明不存在四个不同的自然数m1、m2、m3、m4，使得hv=E1/m12-E1/m22=E1/m32-E1/m42，等式两边约掉E1，得：1/m12-1/m22=1/m32-1/m42。当m1=7、m2=8、m3=14、m4=56时，等式成立。因此，存在这样的四个不同的自然数不过我想，这个第56能级，实在是相当地大，可能没什么物理意义，因此我们可以近似地认为种类就是(n-1)n/2。shaoyx很好，还是小夕肯钻研！我觉得不是56能级过大没什么物理意义事实上有研究高能级原子的物理状态的而是追究光谱的种类是否精确等于(n-1)n/2可能意义不大。经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大5楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:20:00 蜡烛燃烧/连续谱/线状谱lanyueguang1蜡烛的燃烧光谱是连续光谱还是线状谱？它属于炽热的固体发光还是液体发光？还是别的什么发光？ sunjingquan我想既不是固体发光，也不是液体发光，而是气体发光。是固体石蜡加热后液化，在烛心经过加热后变成蒸汽，蒸汽遇冷跃迁放出光子，所以应该是线状谱。只有是炽热的物体发出的光才是连续光谱。lanyueguang1包括炽热的固体，炽热的液体，炽热的高压气体，蜡烛这儿如你所说加热后变成蒸汽，然后发光。那么应该是线状谱！shaoyx分子的光谱是很复杂很丰富的，它可细分为电子光谱（电子跃迁引起）、振动光谱（分子中各个原子核的振动变化引起的能级改变所致）、转动光谱（整个分子转动变化引起的能级改变所致），这三种光谱所对应的能级的间隔粗略来说彼此相差千倍，电子跃迁的能级间隔最大，转动能级跃迁的间隔最小。而且这三种光谱往往是叠加在一起的，于是总的光谱常常不是线状的，而是带状的。所谓带状，是说其中的谱线十分密集，可近似看成是连续光谱。再加上谱线的自然展宽（源于测不准原理）以及多普勒展宽等因素，这些谱线就更接近于连续谱了。 lanyueguang1趋向于连续谱，对不对？到底是什么？shaoyx准连续谱。 lanyueguang1那应该怎么样对学生解释？shaoyx折衷，就讲是线状谱和连续谱的叠加。用普通的三棱镜应该只能看到连续谱，用精密的分光镜应该可以看到一些密集的谱线，或者是在连续谱的背景上，有一些相对突出的亮线或暗线。sunjingquan将食盐放在酒精灯的灯芯,可以发出黄光.这说明它发出的光是线状谱.因为只有特殊的几种频率的光.再如,铁水发出耀眼的白光.但在降温的过程中,颜色在逐渐变红,就是由于缺少了某些频率的光.一直到最后看不到铁水发出的光.所以我认为是线状谱.小新笔蜡这种方法好！只要看看蜡烛的光是不是白光不就行了吗？shaoyx哪有这么简单！首先什么是白光？蜡烛是偏黄的光，所以，它就不是连续谱？其次，电视三原色，其光谱是相当典型的线谱，电视显现出白光困难吗？ 小新笔蜡版主说的有道理。那“白光不一定是连续光谱，但不是白光一定不是连续光谱”这句话应该是正确的吧？shaoyx也不一定啊。所谓连续谱，是指一定光谱范围内，各种频率都有，而对各种频率的相对份额没有太大的限制。如果在可见光范围内，所有频率都有，但红光所占份额特别多，那么看上去还是偏红，但它仍是连续谱。sunjingquan我今天问了一下办公室里的老师,他说蜡烛燃烧是连续光谱.不同的物质,发出连续光谱的,温度是不同的.还有就是连续光谱也不一定要是可见光光谱的全部. 经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大6楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:20:00 钠离子跟钠原子的光谱 lanyueguang1在燃烧的酒精灯芯上放一些食盐，然后用弧光灯发出的白光照射，就能得到（ ）A、钠的吸收光谱B、钠的明线光谱C、钠的连续光谱D、仍是白光连续谱我想问的是：1、钠离子跟钠原子在吸收光的时候是一样的吗？2、弧光灯跟日光灯的关系如何？shaoyx不是很清楚。我想是A。1）一般实验条件下钠离子与钠原子总是混杂在一起的，得到的谱线是两者共同的贡献。不过，一般实验得到的线状谱总是钠原子的贡献，连续谱则是钠离子捕获电子成为钠原子是产生的，钠离子本身一般不对谱线有贡献。（涉及更高能量时，钠离子内层有可能发生激发和跃迁，这时单独的钠离子对线谱和连续谱就也都有贡献了，只不过此时可能都是紫外光谱了）2）两者都发白光，但弧光灯要明亮的多。 lanyueguang1答案跟您的一样：A。对于第二点，日光灯照射锌光电管和弧光灯照射锌光电管，日光灯能使光电管发生光电效应吗？我的理解是能，因为日光灯里也有紫光。您看呢？shaoyx虽说日光灯好像是三基色荧光粉发光，似乎只能发出最短波长为蓝光的光，但也不一定，因为兰基色荧光粉发光也可能有个比较宽的范围，说不定就把紫光包括了呢。小新笔蜡日光灯也能产生少量的紫外线！shaoyx嗯，小新说得对。 lisheng122我觉得对同一元素的吸收光谱都是一样的吧，不分离子或是原子。逃学古惑仔嘿嘿，此题的原理，跟太阳吸收光谱一样书上只说原子特征谱，并没有涉及到元素，或者离子这样的名词谁可以肯定的回答呢？cheng1969030看到这儿，我想请教一下几位版主，前两天一位学生问我：每一种原子都有其特定的明线谱，那么普通电灯中的钨丝发出的又为什么是连续光谱呢？我当时只是用：“只要是处于白炽状态的固体、液体均发出连续谱”做了解释，但是我也不太清楚其原因，请指教！shaoyx细致的分析需涉及统计力学。定性分析大致是这样：1）线状光谱的谱线不是绝对尖细的，它有一定的宽度（源于测不准原理和多普勒效应）相应的频率不是单一的，而是越中间位置的频率的光越多，越往两侧的频率的光越少；2）白炽状态下有少部分原子速度极大，相撞时能将原子激发到很高的能级，甚至是电离，这样相应的光谱线就十分丰富。由以上两点可知几乎所有频率的成分都有。3）这些频率的光子基本上是处于热平衡状态那些分布在某两个相邻谱线之间频率的光开始时较少（因为“越往两侧的频率的光越少”），但因其远离能级，被吸收的机会较小，这些光就逐渐积累增多起来；同理，那些原本就在某个谱线位置的光开始时首先被发射出来，但它们也容易被处于基态或低能态的原子吸收这些光相对不易增加。这样，原本的线谱就在不断地发射又吸收中被“平滑”成接近黑体辐射谱那样的连续谱了。 经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大7楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:20:00 吸收光谱与太阳的大气 yiyi12345太阳的吸收光谱为什么能研究太阳的大气层呢？我们接受到的阳光不是要经过地球大气层吗？地球大气也吸收了一部分，难道还能说明太阳的大气组成部分吗？ 文泽在到达地球大气层前测量就好了。yiyi12345但是的科学家是在地球上测得的，1859年的时候怎么在地球以外测量？文泽唯一合理的解释就是：地球大气层对光的吸收比较弱，不会形成吸收光谱。yiyi12345用吸收光谱分析应该是很灵敏的，应该不存在这个问题吧？shaoyx有一个原因应该是太阳大气是炽热的，里面有各种元素的气体，地球大气就只有少数几个在室温下呈气态的元素还有可能是人们对大气成分已相当清楚，知道各种色光透过大气会有多大程度的吸收，对比一下还有谱线的多普勒展宽，高温气体比低温气体宽很多。yiyi12345地球的大气也应该有适当的吸收吧！我把当时的那个文献发上来吧shaoyx地球大气中哪里有气态的金属元素？yiyi12345为什么没有？不一定是单质形式存在啊！可以是化合态的啊！只要这个元素存在！文泽常温下会有气态金属化合物吗？经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大8楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:21:00 月光光谱 工号9527今天我被一道题目给“阴”到了。请问我们能否通过月光光谱研究月球的成分？请在看完题目后迅速做出判断。shaoyx镜子。好像也可能有吸收谱线啊！ 工号9527月球是镜子，发出的实际上是太阳的光!cysjq不能研究。因为到月球表面的光已经不全了，所以反射光也不能说是吸收光谱。只有发光的物体才能通过光谱进行研究。shaoyx比较直接从太阳发出的光谱和从月亮反射的光谱，看有哪些谱线缺失或减弱，这应该是月球上元素吸收的结果吧。cysjq这样只能分析出部分，如果太阳光中不包含的光就不能分析出了。shaoyx是的。dadadadashaz我认为反射是无处不在的，所以这又必须进行已吸收光的强弱的比较，难度过大，基本不可行。经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大9楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:21:00 原子跃迁2问 烟雨小楼1）一群/一个处于量子数n=4激发态的氢原子发生向低能级的跃迁时，最多可能发出多少种不同频率的光子？答案是6/3，我不明白为什么会有这样的区别？2）若是在光子激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于某两个能级的能量差（是一些离散的值），而若是在电子激发下的跃迁则只须满足电子的能量等于或高于某两个能级的能量差（是连续的值），这是为什么呢？我是一名教师1）一群时,4-1,4-2,4-3.3-1,3-2,2-1,六种.如果是一个,最多的时候,先是4-3,再3-2,再2-1,最多三种.要是一开始就4-2的话,至多二种.如果一开始4-1,就唯一的一种.2）光子能量只能是两能级差(除了电离).而电子去撞击.可以全部或者部分能量转移.烟雨小楼第二个问题还是不太明白，您只是说了现象，没有说原因。难道是它们引发原子跃迁的方式不同？或是能量转移的方式不同？ sunjingquan电子对光子的能量只能全部吸收或不吸收，而电子互相碰撞过程中可以转移部分能量。千鹤飞羽高速电子对原子碰撞的动能，可以部分被原子吸收，而产生跃迁。另一部分转化为原子的分子动能。然而光子的能量hv，是不可分的。原子要么全部吸收，要么都不吸收。经典习题方法与科普待解问题 支持(0)中立(0)反对(0) shaoyx小大10楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 加好友 发短信 物理教与学版主 等级：版主 帖子：24110 积分：48072 威望：10 精华：2 注册：2004-8-9 18:50:00 Post By：2009-7-23 11:22:00 伽马光与核跃迁 夕鹰关于天然发射现象的一道高考题（2007四川），它的正确选项是“放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出伽马射线”。伽马射线不是由质量亏损产生的么？好像和原子跃迁没有关系吧？我是一名教师因为产生的新核处于高能级,不稳定,向低能级跃迁时,放出伽马射线.(在跃迁时,质量发生变化,以放出伽马射线的形式来释放能量.)shaoyx夕鹰注意：是原子核的能级跃迁，不是原子的能级跃迁。 sunjingquan原子的核外电子和核都可以处于激发态,所以都可以向低能级跃迁.但由于能量不同,放出的放射线性质和能量都不相同.夕鹰哇，原来这样问题似乎变得有些复杂了。我们在推导原子的能级En时，是把电子的电势能（或者说和原子核共有的电势能）加上它的动能，得到的En，并且可以知道，电子动能Ekn=|En|=|Ep|/2。但是如果认为原子核跃迁是质量亏损的话，显然就要考虑质能方程E=mc2。这里的能量关系到底是怎么回事？shaoyx电子跃迁导致原子能量（一般都是特指原子中电子的能量，而不包括原子核的能量）的改变也同样伴随着质量亏损，只是这一亏损很小，通常不说罢了。 夕鹰原子核跃迁是什么样的概念？是产生新核么？它和电子跃迁有着怎样的联系和区别？shaoyx核子（即中子与质子）在原子核内部的运动是复杂的，但这种复杂运动的一个分运动跟电子绕核运动时的壳层运动是类似的。当核子从高能量的壳层向低能量壳层跃迁时，有可能放出伽玛光子，这时核的基本性质是不变的；也有可能通过放出阿尔法或贝塔射线甚至是裂变的方式来完成从高向低的跃迁，这时就要产生新核了。 夕鹰课本上似乎没有出现原子核跃迁这样的概念，不知道四川为什么会出这样的题shaoyx与电子跃迁类比，确有超纲嫌疑。 sunjingquan教材中写的很清楚,应该说不超纲.并没有要求掌握原理.所以在原子物理部分,重点是教材内容.夕鹰这是哪个版本的教材？sunjingquan人教新版本，半衰期上面的一段。经典习题方法与科普待解问题 三类发射光谱产生机理的对比shaoyx在中学物理新教材中，对光谱部分的要求有所变化，连续光谱的要求有所降低，分子光谱基本不涉及，而原子光谱要求有所提高。原子光谱更加突出与玻尔理论的联系，量子理论得到进一步渗透。为了比较全面地了解三类光谱的区别，这里对它们的产生机理作一下对比。一、线状光谱稀薄气体通以适当高的电压后能够发光，利用分光镜可以观察到它的光谱，但是只有几条分立的亮线。也就是说，稀薄气体通电时只发出几种确定频率的光。不同气体光的亮线位置不同，表明不同气体发光的频率是不一样的。根据玻尔原子理论，氢原子等发出的光谱是因原子内部两能级之间电子发生跃迁产生的。当原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差，即h=Em-En 。式中h是普朗克常量，是辐射光子的频率，Em、En分别是氢原子处于m、n能级的能量值。由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也是不连续的。从光谱上看，原子辐射光波的频率为若干分立值。由于不同原子的结构不同，能级也就不同，它们辐射的光子波长一般也不同，不同元素的光谱中的谱线分布各不相同。借此可对物质进行光谱分析。这种分立的线状谱又叫原子光谱。与上述物理过程相反，若是让一束高温的白光通过低压气体，白光中某些能量值就会被低压气体所吸收，从而“丢失”相应频率的光子，从光谱学的角度，就形成了背景明亮、只有几条暗线的光谱。这类光谱往往称为吸收光谱。二、连续光谱连续光谱是由炽热的固体、液体和高压气体产生的，由连续分布的一切波长的光组成。连续光谱产生的机理是怎样的呢？原来，物质内部的有些电子离原子核很远时，电子具有动能，它不是电子在量子轨道上运动所具有的动能，并且一定为正值，所以这时系统总能量就等于动能，即E=mvv/2。当这个电子沿某一轨道向原子核接近时，轨道上任一点的库仑相互作用的能量与此时电子的动能之和等于电子离原子核很远时的能量，可以表示为E=mvv/2=mVV/2-kZee/r，其中m、v、V、e、r分别表示电子的质量、初速度、速度、电荷以及离原子核的距离，Z是这种元素的原子序数，k表示静电力常量。显然这种能量不是量子化的，可以是任何正值。如果电子从该轨道上跃迁到一个量子化轨道上，原子要发射一个光子，其能量值为h=E-En=mVV/2-kZee/r-(-hcR/nn)=mvv/2+hcR/nn，其中R为里德伯常数，c为光速、h为普朗克常量。式中右边的第一项可以是从零开始的任何正值，第二项相当于一个谱系