Question

現有1 200個氫原子被激發到量子數為4的能級上,若這些受激氫原子最后都回到基態,則在此過程中發出的光子總數是多少?假定處在量子數為n的激發態的氫原子躍遷到各較低能級的原子數都是處在該激發態能級上的原子數的.

Answer 1

解析：(1)由題中信息知,處在量子數為4的能級上的1 200個氫原子均分成三份:400個氫原子由第4能級直接躍遷到基態,發出400個能量最大的光子;400個氫原子由第4能級躍遷到第2能級,發出400個光子;400個氫原子由第4能級躍遷到第3能級,發出400個光子.此過程一共發出了1 200個光子.如左下圖.

                    

(2)處在量子數為3的能級上的400個氫原子又均分成2份:200個氫原子由第3能級直接躍遷到基態,發出200個光子;200個氫原子由第3能級躍遷到第2能級,發出200個光子.此過程一共發出了400個光子.如右上圖.

(3)處在量子數為2的能級上的氫原子一共有600個,它們躍遷到基態發出600個光子.如下圖.

(4)綜合(1)(2)(3)知,此過程中發出的光子總數是2 200個.

答案：2 200個