Возбуждение атома водорода видимым светом

У меня есть сомнения относительно актуальности вашего утверждения "минимальная энергия, необходимая для совершения перехода из основного состояния в более высокое энергетическое состояние, составляет 10,2 эВ" для молекулярного водорода, так как существуют колебательные и вращательные уровни энергии молекулы водорода и, по крайней мере, квадруполь переходы между ними ( http://www.eso.org/~tstanke/thesis/chap2_10.html ).

Ответ правильный, если предположить, что атом H уже возбужден до более высоких уровней, включая уровень n=2, и получает дальнейшее возбуждение. Я предполагаю, что из-за столкновений атомов статистически некоторые электроны могут находиться на уровне n=2.

Я думаю, что вопрос дает выбор узкого диапазона, поэтому активным может быть только один уровень, хотя я не вижу образовательного использования вопроса, если только он не предназначен для определенного космического региона или чего-то в этом роде.

Вопрос довольно двусмысленный, поэтому здесь трудно провести четкую грань между правильными и неправильными ответами. Однако вкратце это так:

• что касается поглощения излучения, фраза «образец газообразного водорода» совершенно бессмысленна, если не упоминается его температура.

Если газ холодный, то он будет в виде молекулярного водорода, для которого не применим ни один из спектральных рядов атомарного водорода.$-$и действительно, молекулярный водород имеет довольно слабые излучательные взаимодействия в видимой области, поскольку он симметричен.

И наоборот, если газ очень горячий, то он будет полностью ионизирован; в этих условиях он непрозрачен для излучения всех частот (с предпочтением протонных и электронных плазменных частот) и не дает особого отношения к спектральным рядам атомарного водорода.

Где-то посередине находится диапазон температур, при котором часть или весь водород диссоциирует на атомарный водород. В нижней части этого диапазона это будет в подавляющем большинстве просто заполнять основные электронные состояния этих атомов водорода, но по мере повышения температуры все больше и больше их будет находиться в возбужденных электронных состояниях. В этой ситуации, если вы направите на образец широкополосный свет в видимом диапазоне, некоторые из этих возбужденных атомов окажутся в$n=2$состояний, и они будут счастливы поглощать этот видимый свет.

Итак, имея это в виду: считайте этот вопрос не очень хорошо написанным и просто двигайтесь дальше.

Не электроны$\mathrm{H}_2$молекула имеет главное квантовое число 1 независимо от области падающего света?

Атомы водорода в основном состоянии имеют главное квантовое число 1, но нет требования, чтобы атомы водорода в межзвездном пространстве оставались в основном состоянии (утверждение полностью подтверждается тем фактом, что мы наблюдаем линии поглощения бальмеровской серии в звездном свете, прошедшем через туманности). ). Там происходит много энергетического материала (космические лучи, в частности, вездесущи), которые могут возбуждать или ионизовать атомы.

Более того, вы спрашиваете о молекулах водорода , которые имеют собственный спектр, отличный от спектра атомарного водорода, который плохо описывается формулой Ридберга.

Атомарный водород имеет эту эмиссионную линию в серии Бальмера при 486 нм. Но вы правы, это не линия поглощения, так как атомов с электроном в атоме нет.$2s$состояние в нормальном образце водорода. Этот вопрос был ошибочным.

Но в космосе, во внешних атмосферах звезд, когда температура достаточно высока (но не слишком высока, чтобы ионизировать все атомы), это порождает H$\beta$линия поглощения. Звезды, у которых эта линия поглощения сильна, имеют спектральную классификацию А. Они имеют температуру около 10 000 К.

Я могу обоснованно предположить, что вопрос был об атомарном водороде. Но и Х$_2$прозрачен в видимом.