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1차원 무한퍼텐셜 우물에서 전자가 첫 번째 들뜬상태에 있다. 외부로부터… | [7급 국가직 물리학개론] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 물리학개론] 24년 1회차
1차원 무한퍼텐셜 우물에서 전자가 첫 번째 들뜬상태에 있다. 외부로부터 전자기파가 입사될 때 전자에 흡수될 수 있는 전자기파의 파장은? (단, E1E_1은 전자의 바닥상태 에너지, hh는 플랑크 상수, cc는 광속이다)
1
hc3E1\frac{hc}{3E_1}
2
5E1hc\frac{5E_1}{hc}
3
14E1hc\frac{14E_1}{hc}
4
hc21E1\frac{hc}{21E_1}
해설

흡수될 수 있는 전자기파의 파장은 hc21E1\dfrac{hc}{21E_1}이다.

무한 퍼텐셜 우물의 준위는 En=n2E1E_n=n^2E_1이고, 첫 번째 들뜬상태는 n=2n=2(4E14E_1)이다. 흡수는 더 높은 준위로의 전이만 가능하다.

ΔE=(n2−4)E1=5E1, 12E1, 21E1, …\Delta E=(n^2-4)E_1=5E_1,\ 12E_1,\ 21E_1,\ \ldots
n=2→5n=2\to5 전이: λ=hc21E1\lambda=\dfrac{hc}{21E_1}

  • hc3E1\dfrac{hc}{3E_1}: n=2→1n=2\to1 전이 에너지로, 바닥상태로 내려가며 방출하는 빛이다.
  • 5E1hc\dfrac{5E_1}{hc}: 에너지를 hchc로 나눈 값은 길이의 역수 차원이라 파장이 될 수 없다.
  • 14E1hc\dfrac{14E_1}{hc}: 차원이 맞지 않고 14E114E_1에 해당하는 준위 간격도 없다.

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