Question

μ子與氫原子核（質子）構成的原子稱為μ氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫原子的能級示意圖。一個具有E_K0=2529.6eV動能、處于基態的μ氫原子與一個靜止的同樣處于基態的μ氫原子發生對心碰撞（正碰），則關于處于基態的氫原子向激發態躍遷的說法中正確的是（   ）
A．可能躍遷到n=2的第一激發態
B．可能躍遷到n=3的第二激發態
C．可能使一個氫原子電離
D．不可能發生躍遷

 
 

Answer 1

D兩個處于基態的μ氫原子發生正碰，若是有動能損失，則由能量守恒可知，損失的動能轉化原子的結合能（就是原子的能量，原子的能級躍遷可能吸收光子，也可能是在原子碰撞中獲得能量，從而發生躍遷）。在碰撞中，動能損失最大的碰撞是完全非彈性碰撞(即碰撞后速度相等)，也就是當兩個μ氫原子獲得共同速度。由動量守恒定律可得： 此過程損失的動能為這兩個氫原子在碰撞過程中損失的最大動能為△E_K=1264.8eV，這個能量不足以使處于基態的氫原子向激發態躍遷，因為基態的氫原子躍遷到激發態所需的最小能量為1897.2 eV，所以處于基態的氫原子不可能發生躍遷或電離，即D選項正確。