Question

μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，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。一个具有E_K0=2529.6eV动能、处于基态的μ氢原子与一个静止的同样处于基态的μ氢原子发生对心碰撞（正碰），则关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（   ）
A．可能跃迁到n=2的第一激发态
B．可能跃迁到n=3的第二激发态
C．可能使一个氢原子电离
D．不可能发生跃迁

 
 

Answer 1

D两个处于基态的μ氢原子发生正碰，若是有动能损失，则由能量守恒可知，损失的动能转化原子的结合能（就是原子的能量，原子的能级跃迁可能吸收光子，也可能是在原子碰撞中获得能量，从而发生跃迁）。在碰撞中，动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞(即碰撞后速度相等)，也就是当两个μ氢原子获得共同速度。由动量守恒定律可得： 此过程损失的动能为这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为△E_K=1264.8eV，这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁，因为基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为1897.2 eV，所以处于基态的氢原子不可能发生跃迁或电离，即D选项正确。