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How To Find Ionization Energy Of Hydrogen

论氢之电离能求法
夫欲求氢之电离能,必明其理,循其法。氢者,原子之基也,其电离能之求,关乎量子之理,亦涉数理之算。

盖氢原子,电子绕核而运,其能态有定。电离者,使电子脱核之束,逸于无穷之境。欲致此,必赋电子以能,此能即电离能也。

量子理论言,氢原子之能态可由玻尔模型初窥。玻尔以为,电子绕核于特定轨道,轨道之能$E_n = - \frac{13.6}{n^{2}}eV$,$n$者,主量子数也,取正整数。当$n = 1$时,为基态,能最低。欲使氢原子电离,即令电子从基态$n = 1$跃迁至$n=\infty$。

由能之变求电离能$I.E.$,则$I.E. = E_{\infty}-E_1$。当$n=\infty$时,$E_{\infty}=0$;$n = 1$时,$E_1=- 13.6eV$。故氢之电离能$I.E. = 0 - (-13.6eV)=13.6eV$ 。

此为依玻尔模型之求法。然量子力学发展,更精之法出。如薛定谔方程,以波函数述电子之态,由此算氢原子之能,亦可得电离能。其理虽深,要在解薛定谔方程于氢原子之情形,所得结果与玻尔模型基态能相呼应,电离能亦为$13.6eV$左右 。

总之,求氢之电离能,先明原子结构与能态之理,依玻尔模型或量子力学方法,皆可达求其值之目的,此乃探索微观世界奥秘之一途也。



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James Jiang

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