Ответьте на вопросы, страница 217 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Можно ли на основе модели атома Бора утверждать, что излучение атомов – это поток частиц, обладающих энергией, массой, импульсом?

2. Как называют частицы электромагнитной волны? Какими свойствами они обладают?

1. Можно ли на основе модели атома Бора утверждать, что излучение атомов – это поток частиц, обладающих энергией, массой, импульсом?

Да, на основе модели атома Бора можно прийти к такому утверждению. Модель Бора, хотя и является полуклассической, включает в себя ключевые квантовые идеи, которые лежат в основе корпускулярной природы света.

Согласно второму постулату Бора, атом излучает или поглощает энергию не непрерывно, а дискретными порциями — квантами — при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. Энергия этого кванта (фотона) равна разности энергий стационарных состояний:

$h\nu = E_n - E_m$

Здесь $\text{h}$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота излучения, а $E_n$ и $E_m$ — энергии уровней, между которыми происходит переход.

Эта формула напрямую связывает излучение атома с испусканием кванта электромагнитной энергии. Этот квант, позднее названный фотоном, и есть та частица, о которой идет речь в вопросе. Рассмотрим ее свойства:

- Энергия: Как следует из постулата Бора, частица излучения обладает энергией $E = h\nu$.

- Импульс: Хотя модель Бора не рассматривает импульс фотона напрямую, из квантовой теории (и теории относительности) известно, что фотон обладает импульсом, величина которого равна $p = \frac{E}{c} = \frac{h\nu}{c} = \frac{h}{\lambda}$, где $\text{c}$ — скорость света, а $\lambda$ — длина волны. Существование импульса у света подтверждается экспериментально, например, явлением светового давления.

- Масса: У фотона нет массы покоя ($m_0 = 0$). Это означает, что он не может существовать в состоянии покоя и всегда движется со скоростью света. Однако, согласно специальной теории относительности, массу и энергию связывает соотношение $E = mc^2$. Исходя из него, фотону можно сопоставить релятивистскую (или эквивалентную) массу $m = \frac{E}{c^2} = \frac{h\nu}{c^2}$. Таким образом, хотя у фотона нет массы в привычном понимании, он обладает инерционными и гравитационными свойствами, которые ассоциируются с массой.

Таким образом, модель Бора, постулируя квантованный характер излучения, фактически описывает его как поток частиц (фотонов), каждая из которых несет определенную порцию энергии, а также обладает импульсом и эквивалентной массой.

Ответ: Да, можно. Модель Бора описывает излучение атома как испускание дискретных порций энергии — квантов (фотонов). Эти частицы обладают энергией $E = h\nu$, импульсом $p = h/\lambda$ и, хотя их масса покоя равна нулю, им можно приписать релятивистскую массу $m = E/c^2$.

2. Как называют частицы электромагнитной волны? Какими свойствами они обладают?

Частицы (кванты) электромагнитного излучения (и, соответственно, электромагнитной волны) называют фотонами.

Фотоны обладают уникальным набором свойств, демонстрируя корпускулярно-волновой дуализм, то есть ведут себя и как частицы, и как волны.

Основные свойства фотона:

- Энергия: Фотон является носителем кванта энергии. Его энергия прямо пропорциональна частоте $\nu$ (и обратно пропорциональна длине волны $\lambda$) электромагнитной волны: $E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме.

- Импульс: Фотон обладает импульсом, направленным по вектору распространения волны. Величина импульса равна $p = \frac{E}{c} = \frac{h}{\lambda}$.

- Масса и скорость: Масса покоя фотона равна нулю ($m_0 = 0$). Это фундаментальное свойство означает, что фотон не может находиться в состоянии покоя. В вакууме он всегда движется со скоростью света $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с.

- Электрический заряд: Фотон является электрически нейтральной частицей, его заряд равен нулю. Поэтому он не отклоняется в электрических и магнитных полях.

- Спин: Фотон является бозоном, его спин (собственный момент импульса) равен 1.

- Взаимодействие: Фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия. Они испускаются и поглощаются заряженными частицами.

- Корпускулярно-волновой дуализм: В одних явлениях (например, фотоэффект, эффект Комптона) фотон проявляет себя как частица, а в других (дифракция, интерференция) — как волна.

Ответ: Частицы электромагнитной волны называют фотонами. Они обладают следующими свойствами: нулевая масса покоя и нулевой электрический заряд; движутся в вакууме со скоростью света; обладают энергией $E = h\nu$ и импульсом $p = h/\lambda$; являются переносчиками электромагнитного взаимодействия и проявляют корпускулярно-волновой дуализм.