Номер 71.14, страница 245 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 71. Строение атома. Основы квантовой теории. Глава 10. Квантовые явления - номер 71.14, страница 245.

71.14 [н] Примерное расположение уровней потенциальной энергии электрического взаимодействия электрона с ядром атома водорода представлено на рисунке (рис. X-1). Между какими уровнями, соответствующими стационарным состояниям электрона в атоме, осуществляются переходы:

1) с испусканием фотона;

2) с поглощением фотона?

$E_\infty = 0$

$r = \infty$

$E_5$

$E_4$

$E_3$

$E_2$

$E_1$

Основное состояние

Рис. X-1

Решение

Согласно постулатам Бора, атом может находиться только в определенных стационарных состояниях (энергетических уровнях $E_1, E_2, E_3, \dots$), не излучая энергии. Излучение или поглощение энергии происходит только при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой.

1) с испусканием фотона;

Испускание фотона происходит, когда электрон переходит с более высокого энергетического уровня ($E_m$) на более низкий ($E_n$, где $m > n$). При этом энергия атома уменьшается, а разность энергий $\Delta E = E_m - E_n$ излучается в виде кванта света (фотона). На диаграмме такие переходы показаны стрелками, направленными вниз. Анализируя рисунок, мы видим следующие переходы с испусканием фотона:

• с уровня $E_5$ на уровень $E_2$;
• с уровня $E_4$ на уровень $E_1$ (основное состояние);
• с уровня $E_3$ на уровень $E_2$.

Ответ: Переходы с испусканием фотона осуществляются между уровнями: $E_5 \to E_2$, $E_4 \to E_1$, $E_3 \to E_2$.

2) с поглощением фотона;

Поглощение фотона происходит, когда атом поглощает квант света, и электрон переходит с более низкого энергетического уровня ($E_n$) на более высокий ($E_m$, где $m > n$). Для этого энергия поглощаемого фотона должна быть в точности равна разности энергий уровней: $E_{фотона} = E_m - E_n$. При этом энергия атома увеличивается. На диаграмме такие переходы показаны стрелками, направленными вверх. Анализируя рисунок, мы видим следующие переходы с поглощением фотона:

• с уровня $E_1$ (основное состояние) на уровень $E_2$;
• с уровня $E_2$ на уровень $E_4$;
• с уровня $E_1$ на уровень вблизи $E_\infty$ (ионизация атома из основного состояния);
• с уровня $E_2$ на уровень вблизи $E_\infty$ (ионизация атома из возбужденного состояния).

Ответ: Переходы с поглощением фотона осуществляются между уровнями: $E_1 \to E_2$, $E_2 \to E_4$, $E_1 \to E_\infty$, $E_2 \to E_\infty$.