Номер 3, страница 151 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Какой спектр называется линейчатым? Опишите его. Какие вещества излучают линейчатый спектр?

Какой спектр называется линейчатым?

Линейчатым спектром называется оптический спектр, состоящий из отдельных, изолированных друг от друга узких линий. В зависимости от типа спектра эти линии могут быть либо яркими цветными на тёмном фоне (спектр испускания), либо тёмными на фоне непрерывного (сплошного) спектра (спектр поглощения). Каждая линия в таком спектре соответствует электромагнитному излучению строго определённой длины волны или частоты.

Ответ: Спектр, который состоит из отдельных узких линий, каждая из которых соответствует строго определённой длине волны.

Опишите его.

Линейчатый спектр является фундаментальной характеристикой атомов определённого химического элемента. Подобно отпечаткам пальцев у человека, набор линий и их расположение в спектре уникальны для каждого элемента, что позволяет использовать спектральный анализ для точного определения химического состава вещества. Возникновение линейчатого спектра объясняется на основе квантовой теории строения атома. Электроны в атоме могут занимать только строго определённые энергетические уровни (стационарные орбиты). Излучение фотона (света) происходит, когда электрон совершает квантовый скачок с более высокого энергетического уровня $E_k$ на более низкий $E_n$. Энергия этого фотона равна разности энергий уровней: $\Delta E = E_k - E_n$. Эта энергия напрямую связана с частотой $\nu$ и длиной волны $\lambda$ излучаемого света через формулу Планка: $\Delta E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме. Так как набор энергетических уровней в атоме дискретен, то и набор возможных энергий испускаемых фотонов, а следовательно, и частот (длин волн) излучения, также дискретен. Именно этот дискретный набор и наблюдается в виде отдельных линий в спектре.

Ответ: Линейчатый спектр представляет собой уникальный для каждого химического элемента набор дискретных линий. Его происхождение связано с переходами электронов между разрешёнными дискретными энергетическими уровнями в атомах, при которых излучаются или поглощаются фотоны строго определённых энергий.

Какие вещества излучают линейчатый спектр?

Линейчатые спектры излучают вещества, находящиеся в атомарном газообразном состоянии и имеющие низкую плотность. В таких условиях атомы достаточно изолированы друг от друга, их взаимодействие минимально, и каждый атом излучает свет независимо от других. Чтобы атомы начали излучать, им необходимо сообщить энергию, то есть перевести их в возбуждённое состояние. Это достигается либо сильным нагреванием газа, либо пропусканием через него электрического тока (созданием газового разряда). Примерами источников, дающих линейчатый спектр, являются:

• Разреженные газы в газоразрядных трубках (например, неоновые лампы, гелиевые лампы).
• Пары металлов (например, пары натрия в натриевых лампах или пары ртути в ртутных лампах).
• Пламя горелки, в которое внесли соль какого-либо металла (например, соль натрия окрашивает пламя в жёлтый цвет, давая характерную жёлтую линию в спектре).

Ответ: Вещества, находящиеся в разреженном атомарном газообразном состоянии (например, инертные газы в газоразрядных трубках или пары металлов).