电子与原子碰撞时能量转移是量子化的吗?

Question

如题所述

Answer 1

不等于，一开始的UG2增加是为了给电子克服减速电压（拒斥电压），此时电子能到达极板P，开始产生电流，然后继续增加UG2，电流IP增加，当UG2达到克服减速电压所要电压与第一激发电位之和时，电子和氩原子发生弹性碰撞，从而电流IP下降，所以两者关系应是第一峰对应的电压>氩原子第一及激发电位。

1914年，弗兰克（James Franck，1882~1964）和赫兹(Gustar Hertz,1887~1975)在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的，他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量。

这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据，由于他们的工作对原子物理学的发展起了重要作用，曾共同获得1925年的物理学诺贝尔奖。

Answer 2

电子与原子碰撞时的能量转移确实体现了量子化的特征。在量子力学中，能量不是连续传递的，而是以量子（即能量包）的形式进行转移。这一原理体现在多个方面，包括原子内部电子能级的跃迁、光电效应等现象中。
当一个电子与原子发生碰撞时，如果能量足够，它可能会激发原子内层的电子从一个能级跃迁到另一个更高的能级，这个过程释放或吸收的能量是量子化的，对应于两个能级之间的差值。如果电子的能量不足以激发原子内层电子，但足以激发外层电子或使自由电子获得足够的动能逃离原子（电离），这些过程同样遵循量子化原则。
此外，根据量子力学的不确定性原理，电子的位置和动量不能同时被精确测定，这也意味着在微观尺度上，能量转移的“瞬间”过程本质上是非连续的，符合量子化的特点。
总结来说，电子与原子碰撞时的能量转移确实具有量子化的特性，是通过量子跳跃而非连续变化的形式进行的。