Question

20．1995年科學家“制成”了反氫原子，它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞它運動的正電子組成．反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有等量異種電荷．反氫原子和氫原子有相同的能級分布，氫原子能級如圖所示．
（1）下列說法中正確的是B．
A．反氫原子光譜與氫原子光譜不相同
B．基態(tài)反氫原子的電離能是13.6eV
C．基態(tài)反氫原子能吸收11eV的光子發(fā)生躍遷
D．在反氫原子譜線中，從n=2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長
（2）反氫原子只要與周圍環(huán)境中的氫原子相遇就會湮滅，因此實驗室中造出的反氫原子稍縱即逝．已知氫原子質(zhì)量為m，光在真空中傳播速度為c，一對靜止的氫原子和反氫原子湮滅時輻射光子，則輻射的總能量E=2mc²，此過程能量和動量守恒．
（3）一群氫原子受激發(fā)后處于n=3能級，當它們向低能級躍遷時，輻射的光照射光電管陰極K，發(fā)生光電效應，測得遏止電壓U_C=9.80V．求：
①逸出光電子的最大初動能E_k；
②陰極K的逸出功W．

Answer 1

分析 吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的光子能量需等于兩能級間的能級差．
吸收光子能量后，總能量大于等于0，發(fā)生電離．
根據(jù)愛因斯坦光電效應方程求解光電子的最大初動能；光電子動能減小到時，反向電壓即遏制電壓，根據(jù)動能定理求解．

解答 解：（1）A、反氫原子光譜與氫原子光譜相同，故A錯誤；
B、處于基態(tài)的氫原子的電離能是13.6eV，具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氫原子電離，故B正確；
C、基態(tài)的氫原子吸收11eV光子，能量為-13.6+11eV=-2.6eV，不能發(fā)生躍遷，所以該光子不能被吸收．故C錯誤；
D、在反氫原子譜線中，從n=2能級躍遷到基態(tài)輻射光子能量最大，頻率最大，波長最小，故D錯誤；
故選：B．
（2）已知氫原子質(zhì)量為m，光在真空中傳播速度為c，一對靜止的氫原子和反氫原子湮滅時輻射光子，則輻射的總能量E=2mc²，此過程能量和動量 守恒．
（3）①根據(jù)動能定理得：
-eU_C=0-E_k
 E_k=9.8eV
②初動能最大的電子是從能級3躍遷至能級1發(fā)出光照射金屬板時產(chǎn)生的，則hv=E₃-E₁
E_k=hv-W
解得：W=2.29eV
故答案為：（1）B；（2）2mc²，能量和動量；（3）①9.8eV；②2.29eV

點評 解決本題的關鍵知道能級差與吸收或輻射光子能量的關系，即E_m-E_n=hv，掌握光電效應規(guī)律的應用問題，首先要對光電效應四大規(guī)律要理解，抓住與經(jīng)典理論的區(qū)別進行記憶．