氢原子能级计算器

氢原子含有一个质子和一个电子，是最简单的原子，也是量子物理的基础模型。在玻尔模型中，电子只能占据离散的定态能级，以正主量子数n标记。某能级的能量等于负13.6电子伏特除以n的平方。负能量表示电子被原子核束缚；零能量对应距离原子核无限远的自由电子。随着n增大，能量逐渐趋近于零，能级在电离极限附近越来越密集。 电子在两个允许能级之间跃迁时，必须交换一个能量等于两能级能量差绝对值的光子。从较大主量子数跃迁到较小主量子数会发射光子，反向跃迁则吸收光子。光子波长可通过普朗克关系由能量求得，频率等于能量除以普朗克常数。本计算器采用便于计算的能量–波长常数1239.841984电子伏特·纳米，以及以电子伏特·秒表示的普朗克常数。 氢原子的谱线按最终能级分为不同的命名谱系。终止于n等于一的跃迁属于莱曼系，主要位于紫外区。终止于n等于二的跃迁构成巴耳末系，其前几条谱线包含可见红光、蓝绿光和紫光。终止于n等于三的跃迁构成红外区的帕邢系。熟悉的巴耳末α线来自n等于三到n等于二的跃迁，波长约656.4纳米。莱曼α线来自二到一的跃迁，波长约121.6纳米。 此计算描述不含精细结构的理想孤立氢原子。实际观测到的谱线可能因电子自旋、相对论修正、原子核运动、电场和磁场、碰撞、压力展宽以及多普勒运动而分裂或偏移。电子–质子系统的约化质量也会使最精确的里德伯常数与简单的无限核质量模型略有差异。这些效应对精密光谱学很重要，但通常远小于主要玻尔能级间隔。 请输入整数能级，因为主量子数不能为小数或零。交换两个能级不会改变光子能量、频率和波长，但会使发射变为吸收。相同能级不代表跃迁，因此不会产生光子。本计算器适合物理课程、光谱估算和能量单位换算核对。不应直接用于多电子原子，因为电子间相互作用会形成明显不同的能级结构。