(1)要使处于基态的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从基态跃迁到无限远处,所以由:
hν=0-E1
所以:ν=
=3.282×10
15Hz≈3.3×10
15Hz
(2)氢原子处于n=2的激发态时:Q大小等于e:
=m由第n级轨道半径r
n=n
2r
1得:
r
2=4r
1代入得:
v=
由I=
=
代入得:
I=0.109×10
-4≈1×10
-4A
(3)钠的逸出功W=hν=6.63×10
-34×6.00×10
14 J=2.49 eV 氢原子n=1至n=4的能级:n=1,E
1=-13.6 eV
n=2,E
2=
=-3.4 eV
n=3,E
3=
=-1.51 eV
n=4,E
4=
=-0.85 eV
由n=4跃迁到n=1放出的光子的能量
E
4,1=-0.85 eV-(-13.6)eV=12.75 eV>2.49 eV
同理,E
3.1=-1.51 eV-(-13.6)eV=12.09 eV>2.49 eV
E
2,1=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV>2.49 eV
E
4,2=-0.85 eV-(-3.4)eV=2.55 eV>2.49 eV
E
3,2=-1.51 eV-(-3.4)eV=1.89 eV<2.49 eV
E
4,3=-0.85 eV-(-1.51)eV=0.66 eV<2.49 eV
所以,处于n=4的激发态的氢原子的光谱中,只有E
4,1、E
3,1、E
2,1、E
4,2四条谱线可使钠发生光电效应.
答:(1)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用频率3.3×10
15Hz的电磁波照射氢原子.
(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流I=1×10
-4A.
(3)有4条谱线可使钠发生光电效应.