A-level物理是羅素大學集團公認的“facilitating subject”,這意味著這門課可以用來申請廣泛的大學課程。量子物理部分比較抽象,學生不太好理解,今天我們講解這部分的幾個重要概念,以及結合真題的講解來輔助概念的理解。
1.什么是能級?
能級指的是原子核外電子可能攜帶的能量,單位通常是eV。
越靠近原子核,電子的能級越低,越遠離原子核,電子的能力越高。
電子能級對應的能量是負值,因此最高能級能量為0eV。
2.什么是電子能級躍遷?
當原子核外電子得到合適的能量(可能是熱能,可能是光能),這個電子將會從低能級躍遷到高能級,這個過程叫exitation。此時我們會得到吸收光譜,absorption spectrum。
這時,處于高能級的電子能量比較高,并不穩定,接下來會回落到低能級,這個過程會釋放一定的能量,通常以光能的形式釋放出來。此時我們會得到釋放光譜,emission spectrum。
電子從低能級躍遷到高能級,所吸收的能量則對應于兩個能級的能量差。
或者從高能級回落到低能級,所釋放的能量也對應于兩個能級的能量差。
?The frequency f and the wavelength λ of the emitted or absorbed radiation are related to the energy levels E1 and E2 by the equations: hf=hc/λ=?E=E1-E2
3.什么是光電效應?
The?photoelectric?effect?is?the?observation?that?many?metals?emit electrons when light shines upon them.
Electrons emitted?in?this manner can be called photoelectrons.
光電效應指的是當有光線照射金屬表面的時候,電子逃離金屬原子的過程。逃離出來的電子被稱之為光電子(photoelectrons)。
簡單來解釋光電效應,光的本質是光子(photon),每一個光子是一包能量(package of electromagnetic energy),當金屬原子中的電子從photon吸收到足夠的能量,足以逃離金屬原子的過程。
我們來看一道例題:
Figure 1 shows the lowest three energy levels of a hydrogen atom.
Figure1
energy/eV
n=3_____-1.51
n=2_____-3.41
n=1_____-13.6
When electrons in the ground state of hydrogen atoms are excited to the n=3 energy level,photons of more than one frequency are subsequently releated.
State and explain how many possible frequencies could be produced.
【解析】
電子從higher energy level回落到ground state的時候有多種可能性。
第一種情況:從n=3直接到n=1
第二種情況:從n=3先到n=2;再從n=2到n=1
這個過程就叫De-excitation
De-excitation過程中釋放的photon,頻率frequency是由能級差決定
參照上述我們講過的公式,那么前兩種情況中對應的 released photon,頻率可以由下面公式計算出來:
E3-E1=hf1
E3-E2=hf2
E2-E1=hf3
也就是說這個過程中會釋放三種頻率的photon。
【答案】
3√
n=3 to n=1 or n=3 to n=2 and n=2 to n=1√
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