Номер 987, страница 135, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 11 класс. Квантовая физика. Атомная физика. Строение атома. Модель атома водорода - номер 987, страница 135.

Условие.

987. [830] Определяет ли период обращения электрона в атоме частоту излучения атома?

Решение.

Этот вопрос затрагивает фундаментальные различия между классическим и квантовым подходом к описанию строения атома.

С точки зрения классической электродинамики (планетарная модель атома Резерфорда), электрон, вращающийся вокруг ядра, является ускоренно движущимся зарядом. Такой заряд должен непрерывно излучать электромагнитные волны, причём частота этого излучения была бы равна частоте обращения электрона по орбите (величине, обратной периоду). Однако эта модель противоречит экспериментальным данным. Во-первых, атомы излучают свет только на определённых, дискретных частотах (линейчатый спектр), а не непрерывно. Во-вторых, теряя энергию на излучение, электрон должен был бы очень быстро упасть на ядро, что означало бы нестабильность атома, в то время как атомы стабильны.

Квантовая теория, в частности постулаты Бора, даёт другое объяснение. Согласно этой теории, электрон в атоме может находиться только на определённых стационарных орбитах, или энергетических уровнях. Двигаясь по такой орбите, электрон, несмотря на своё ускорение, не излучает энергию.

Излучение или поглощение энергии в виде кванта света (фотона) происходит только при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой. Частота $ \nu $ излучаемого фотона определяется не периодом обращения, а разностью энергий $ E_n $ и $ E_m $ тех двух стационарных состояний, между которыми происходит переход. Это описывается формулой:

$ h\nu = E_n - E_m $

где $ h $ – постоянная Планка, $ E_n $ – энергия начального (более высокого) уровня, а $ E_m $ – энергия конечного (более низкого) уровня.

Таким образом, частота излучения атома зависит от того, с какого энергетического уровня и на какой переходит электрон. В современной квантовой механике классическое понятие "период обращения" для электрона в атоме и вовсе теряет смысл, так как его состояние описывается не траекторией, а волновой функцией, определяющей вероятность его нахождения в той или иной области пространства.

Ответ: Нет, период обращения электрона в атоме не определяет частоту излучения атома. Согласно квантовой теории, частота излучения определяется разностью энергий между двумя стационарными состояниями, между которыми электрон совершает переход.