A-level物理是罗素大学集团公认的“facilitating subject”,这意味着这门课可以用来申请广泛的大学课程。量子物理部分比较抽象,学生不太好理解,今天我们讲解这部分的几个重要概念,以及结合真题的讲解来辅助概念的理解。
1.什么是能级?
能级指的是原子核外电子可能携带的能量,单位通常是eV。
越靠近原子核,电子的能级越低,越远离原子核,电子的能力越高。
电子能级对应的能量是负值,因此最高能级能量为0eV。
2.什么是电子能级跃迁?
当原子核外电子得到合适的能量(可能是热能,可能是光能),这个电子将会从低能级跃迁到高能级,这个过程叫exitation。此时我们会得到吸收光谱,absorption spectrum。
这时,处于高能级的电子能量比较高,并不稳定,接下来会回落到低能级,这个过程会释放一定的能量,通常以光能的形式释放出来。此时我们会得到释放光谱,emission spectrum。
电子从低能级跃迁到高能级,所吸收的能量则对应于两个能级的能量差。
或者从高能级回落到低能级,所释放的能量也对应于两个能级的能量差。
•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
3.什么是光电效应?
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.
光电效应指的是当有光线照射金属表面的时候,电子逃离金属原子的过程。逃离出来的电子被称之为光电子(photoelectrons)。
简单来解释光电效应,光的本质是光子(photon),每一个光子是一包能量(package of electromagnetic energy),当金属原子中的电子从photon吸收到足够的能量,足以逃离金属原子的过程。
我们来看一道例题:
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】
电子从higher energy level回落到ground state的时候有多种可能性。
第一种情况:从n=3直接到n=1
第二种情况:从n=3先到n=2;再从n=2到n=1
这个过程就叫De-excitation
De-excitation过程中释放的photon,频率frequency是由能级差决定
参照上述我们讲过的公式,那么前两种情况中对应的 released photon,频率可以由下面公式计算出来:
E3-E1=hf1
E3-E2=hf2
E2-E1=hf3
也就是说这个过程中会释放三种频率的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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