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(2007?江苏)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用.图为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光,且频率依次增大,则E等于(  )
分析:μ子吸收能量后向高能级跃迁,而较高能级不稳定会自发的向所有的较低能级跃迁,只有跃迁到基态后才能稳定,故辐射光子的种类为
C
2
n
.能级差越大,辐射的光子的频率越高.
解答:解:μ子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级,然后从m能级向较低能级跃迁,若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级,则辐射的能量最大,否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定,将继续向基态和更低的激发态跃迁,即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光,
故总共可以产生的辐射光子的种类为
C
2
m
=
m(m-1)
2
=6,
解得m=4,
即μ子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级,然后从n=4能级向低能级跃迁.
辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级,能级3到能级2,能级4到能级2,能级2到能级1,能级3到能级1,能级4到能级1.所以能量E与hν3相等.
故C正确.
故选C.
点评:本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级,而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁,只有跃迁到基态后才能稳定,故辐射光子的种类为
C
2
n
,这是高考的重点,我们一定要熟练掌握.
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