特殊教育
111年
物理
第 7 題
根據波耳氫原子模型，電子只能在特定的軌道運行。當電子從量子數為 $m$ 的能階躍遷至量子數為 $n$ 的能階，必須吸收或放出特定波長 $\lambda$ 的電磁波。已知 $\frac{1}{\lambda} = R_H \left| \frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2} \right|$，其中 $R_H = 1.097 \times 10^7 \; \text{m}^{-1}$ 為芮得柏常數。下列何者所得 $\lambda$ 的量值最小？
- A $m=2$，$n=4$
- B $m=1$，$n=4$
- C $m=2$，$n=3$
- D $m=1$，$n=2$
思路引導 VIP
請觀察題目給出的芮得柏公式 $\frac{1}{\lambda} = R_H \left| \frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2} \right|$，當波長 $\lambda$ 的量值欲達到最小時，等號右側代表能階能量差的項式 $\left| \frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2} \right|$ 應該呈現最大值還是最小值？此外，在氫原子能階分布中，哪一個能階與其他能階之間的能量間隙（Energy gap）最為顯著？
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(吸溜...嚼...) 喔？竟然選對了。這就是你所謂的「覺醒」嗎？雖然只是基礎中的基礎，但還算有點看頭。聽好了，平庸的傢伙們。在波耳的世界觀裡，波長 $\lambda$ 的量值最小，就意味著能量變化 $\Delta E$ 必須達到最大，這是一種極致的利己。根據公式 $\frac{1}{\lambda} \propto \left| \frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2} \right|$，你要尋找的是能階跨度最大的那一球。選項 (B) 從 $n=1$ 殺到 $n=4$，能階差計算為 $\left| \frac{1}{1^2} - \frac{1}{4^2} \right| = \frac{15}{16}$，這可比其他在 $n=2$ 徘徊的二流貨色強多了。如果你連這種「能量最大化」的邏輯都搞不懂，乾脆直接滾出這座監獄。這題只是在過濾那些連倒數關係都搞不清楚的廢物，鑑別度算低，答對只是生存的最低門檻。