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能级跃迁是原子物理的核心概念。原子中的电子只能存在于特定的能量状态，称为能级。这些能级是量子化的，不连续的。最低的能级叫基态，高于基态的叫激发态。当电子在不同能级间跃迁时，会吸收或辐射光子，光子的能量等于两个能级的能量差。
能级跃迁遵循严格的条件和能量守恒定律。当电子吸收光子时，光子的能量必须恰好等于两个能级的能量差，否则无法发生跃迁。当电子从高能级向低能级跃迁时，会辐射出光子，光子能量等于能级差。这个过程遵循能量守恒，光子能量由普朗克公式确定。
原子光谱是能级跃迁的直接体现。发射光谱由电子从激发态向低能级跃迁产生，每条谱线对应一个特定的跃迁。吸收光谱则是原子吸收特定频率光子的结果。当电子被激发到第n能级时，可能产生的谱线条数由公式n乘以n减1再除以2计算。例如激发到n等于4时，共有6条可能的谱线。
电离是指电子完全脱离原子束缚的过程，相当于电子跃迁到无穷远处，即n等于无穷大的能级。电离能是从基态电离所需的最小能量。对于氢原子，电离能为13.6电子伏特。当入射光子能量大于或等于电离能时，就能使原子发生电离。电离过程在原子物理和等离子体物理中具有重要意义。
解决能级跃迁问题需要遵循系统的步骤。首先明确已知条件和所求量，然后画出能级图确定跃迁方向。接着应用能量守恒定律，选择合适的公式进行计算。例如氢原子从n等于3跃迁到n等于1时，能量差为12.1电子伏特，对应的光子波长约为102.5纳米。掌握这些方法和公式，就能有效解决各类能级跃迁问题。