Question

请教一道高二光学物理题，谢谢

氢原子的能级是氢原子处于各个定态时得能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跳跃到内层轨道时，
A、氢原子的能量减小，电子的动能增加
B、氢原子的能量增加，电子的动能增加
C、氢原子的能量减小，电子的动能减小
D、氢原子的能量增加，电子的动能减小

答案是A，但我不知道为什么，求过程，谢谢各位。

Answer 1

这是波尔模型的问题，动能的增加就像低轨卫星比高轨卫星快是一个道理。

下面说氢原子的能量的问题。
氢原子的能量包括电子的动能（其实应该包括原子核的动能，但以原子核为参考系，所以核的动能为零，就不提了）、原子核与那个核外电子这个系统的电势能。
动能确定是增加了，那电势能呢？原子核是正电荷，带负电的电子从低电势的“高轨”到高电势的“低轨”上，电势能当然减少，但两个能量合起来怎么变？高中物理无法直接判断！
但波尔模型告诉我们氢原子的总能量为E1=-13.6兆电子伏，第N级时为其除以n的平方，一个负数除了这个数之后当然变大，比如-3.4兆电子伏。

所以选A。

说得很罗嗦，主要是想让你懂，其实选这个答案只要波尔模型一算就可以了，我是一名物理教师，祝你进步！

Answer 2

原子核带正电，电子带负电。异号电荷相互吸引，距离减小，系统能量减小。
电子绕原子核运动，内层的能级高，比外层具有更高的能量，其能量也就是动能增加。
也可以说，内层轨道运动速度快，动能比外层高，跟卫星一样。

Answer 3

电子由外层轨道跳跃到内层轨道时要向外辐射能量，故能量减小。
电子的轨道半径越小，线速度越大。所以电子动能增加。（跟天体运行时一样）

Answer 4

跃迁到较低能级时发出光子，总能量降低，然而根据半径与速度的平方成反比，故动能增大

Answer 5

类比万有引力公式求解速度变化。跃迁过程中放出光子能量降低！