弗兰克一赫兹实验以独立于光谱实验的形式证实了原子的量子化能级。某同学查阅了弗兰克 - 赫兹实验的资料，内容如下：弗兰克 - 赫兹实验原理如下图（ a ）所示，玻璃管内充有汞蒸气（大量处于基态的汞原子，其能级分布与氢原子能级分布类似。通过与电子的非弹性碰撞，汞原子可以吸收电子的能量），加热阴极 K 附近的钨丝使其发射电子，在阴极 K 与栅极 之间的加速电压 作用下电子向栅极 加速移动同时获得动能 ；因为栅极 与阴极 P 之间反向电压的作用，通过栅极 的电子必须拥有足够的动能才能够到达阴极 P 并产生电流 。加速电压 从零开始逐渐增大，当 时，随着电子动能 的增加，到达阴极 P 的电子增多，电流 单调递增。当 、电子动能 时，电流 骤降。继续增加电压 ， 又开始平稳地增加，直到 、 时，又观察到 骤降。总之，每当电子动能达到 的整数倍时，都能观察到 的骤降。 关系情况如下图（ b ）所示。分析判断当电子动能达到 的整数倍时，电子的动能是被一个处于基态的汞原子完全吸收，还是多个汞原子分享但每个原子只吸收 。简述理由。

答案

多个汞原子分享但每个原子只吸收 ，理由见详解

【详解】加速后的电子撞击处于基态的汞原子，当电子动能等于 时，汞原子可以吸收电子的动能，从基态跃到与基态的能级差为 的高能级，电子失去 的动能后，就到达不了阴极 P ，所以，加速电压为 4.9V 时，电流出现骤降；随着电压的升高，电子的动能也增加，如果还未到 9.8eV ，则电子的能量被吸收 4.9eV 后，剩余能量不足以使其他汞原子发生跃迁，则这部分能量不会被吸收，电子可以到达阴极 P ，电流增大；当加速电压为 9.8V 时，电子能量为 9.8eV ，被一个汞原子吸收 4.9eV 后，剩余能量还可够另一个基态汞原子吸收发生跃迁，电子的能量就不足以达到阴极 P 了，又出现了一次电流骤降，以此类推，当加速电压为 14.7eV 时，电子的能量够三个基态汞原子吸收发生跃迁，从而出现电流骤降，所以，电子的动能可以被多个汞原子分享但每个原子只吸收 。