Question

原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)．一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰．

(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图11所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？

Answer 1

(1)不能　(2)27.2 eV

(1)设运动氢原子的速度为v₀，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2.由动量守恒和能量守恒有：
mv₀＝2mv①
mv＝mv²＋mv²＋ΔE②
mv＝E_k③
E_k＝13.6 eV④
解①②③④得，ΔE＝·mv＝6.8 eV
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV.
所以不能使基态氢原子发生跃迁．
(2)若使基态氢原子电离，则ΔE＝13.6 eV，代入①②③得E_k＝27.2 eV.