Hvad er den højeste energifoton, der kan absorberes af et jordtilstand hydrogenatom uden at forårsage ionisering?

forståelse af processen

* jordtilstand: Jordtilstanden for et hydrogenatom er dets laveste energiniveau, hvor elektronet er i N =1 energiniveau.

* Absorption: Når en foton absorberes af atomet, springer elektronet til et højere energiniveau.

* ionisering: Hvis fotonen har nok energi til at fjerne elektronet fuldstændigt fra atomet, forekommer ionisering.

Find den maksimale fotonenergi

1. Energiniveau: Energiniveauet for et hydrogenatom er givet af formlen:

`` `

E_n =-13.6 eV / n^2

`` `

hvor:

* E_n er energien på det niende niveau

* n er det vigtigste kvantetal (1, 2, 3, ...)

2. Højest tilladt overgang: Den højeste energifoton, der kan absorberes uden ionisering, vil få elektronet til at skifte til den højest mulige bundne tilstand. Dette er n =∞ -niveauet, der repræsenterer ioniseringsgrænsen (hvor elektronet er helt fri for atomet).

3. Energiforskel: Energiforskellen mellem jordtilstand (n =1) og ioniseringsgrænsen (n =∞) er:

`` `

ΔE =e_∞ - e_1 =0 - (-13,6 eV / 1^2) =13,6 eV

`` `

4. fotonenergi: Fotonens energi skal være lig med denne energiforskel for at forårsage overgangen:

`` `

E_photon =ΔE =13,6 eV

`` `

Derfor er den højeste energifoton, der kan absorberes af en jordtilstand hydrogenatom uden at forårsage ionisering, 13,6 elektronvolt (EV).

Vigtig note: Denne energi svarer til Lyman -seriens grænse i hydrogenatomets emissionsspektrum.