Номер 6, страница 63, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 53. Поглощение и испускание света атомами. Оптические спектры - номер 6, страница 63.

Условие.

6. Выполните задания.

а) Энергия уединённого атома некоторого элемента может быть равна $-4 \cdot 10^{-19}$ Дж, $-5,12 \cdot 10^{-19}$ Дж и $-7,37 \cdot 10^{-19}$ Дж. Если в начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией $-5,12 \cdot 10^{-19}$ Дж, то он может испустить фотон с частотой

1) $1,69 \cdot 10^{14}$ Гц 3) $1,69 \cdot 10^{14}$ Гц и $3,38 \cdot 10^{14}$ Гц

2) $3,39 \cdot 10^{-14}$ Гц 4) $3,39 \cdot 10^{14}$ Гц

Отметьте знаком «Х» правильный вариант ответа.

1) [ ] 2) [ ] 3) [ ] 4) [ ]

б) Энергия уединённого атома некоторого элемента может быть равна $-4 \cdot 10^{-19}$ Дж, $-5,12 \cdot 10^{-19}$ Дж и $-7,37 \cdot 10^{-19}$ Дж. Если в начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией $-5,12 \cdot 10^{-19}$ Дж, то он может поглотить фотон с частотой

1) $1,69 \cdot 10^{14}$ Гц 3) $1,69 \cdot 10^{14}$ Гц и $3,38 \cdot 10^{14}$ Гц

2) $2,55 \cdot 10^{-14}$ Гц 4) $3,39 \cdot 10^{14}$ Гц

Отметьте знаком «Х» правильный вариант ответа.

1) [ ] 2) [ ] 3) [ ] 4) [ ]

Решение.

а)

Дано:

Возможные уровни энергии атома:
$E_1 = -7.37 \cdot 10^{-19}$ Дж
$E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж
$E_3 = -4 \cdot 10^{-19}$ Дж

Начальная энергия атома: $E_{нач} = E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж

Постоянная Планка: $h \approx 6.63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с

Найти:

Частоту $\nu$ испущенного фотона.

Решение:

Согласно постулатам Бора, атом излучает фотон при переходе из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. В начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией $E_{нач} = E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж. Единственное возможное состояние с меньшей энергией — это $E_1 = -7.37 \cdot 10^{-19}$ Дж, так как $-7.37 < -5.12$.

Энергия испущенного фотона $\Delta E$ равна разности энергий начального и конечного состояний:

$\Delta E = E_{нач} - E_{кон} = E_2 - E_1$

$\Delta E = (-5.12 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}) - (-7.37 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}) = (-5.12 + 7.37) \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 2.25 \cdot 10^{-19}$ Дж.

Энергия фотона связана с его частотой $\nu$ формулой Планка: $\Delta E = h\nu$.

Выразим частоту:

$\nu = \frac{\Delta E}{h} = \frac{2.25 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{6.63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с}} \approx 0.33936 \cdot 10^{15} \text{ Гц} \approx 3.39 \cdot 10^{14}$ Гц.

Данное значение соответствует варианту ответа под номером 2.

Ответ: 2

б)

Дано:

Возможные уровни энергии атома:
$E_1 = -7.37 \cdot 10^{-19}$ Дж
$E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж
$E_3 = -4 \cdot 10^{-19}$ Дж

Начальная энергия атома: $E_{нач} = E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж

Постоянная Планка: $h \approx 6.63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с

Найти:

Частоту $\nu$ поглощенного фотона.

Решение:

Атом поглощает фотон при переходе из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. В начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией $E_{нач} = E_2 = -5.12 \cdot 10^{-19}$ Дж. Единственное возможное состояние с большей энергией — это $E_3 = -4 \cdot 10^{-19}$ Дж, так как $-4 > -5.12$.

Энергия поглощенного фотона $\Delta E$ должна быть в точности равна разности энергий конечного и начального состояний:

$\Delta E = E_{кон} - E_{нач} = E_3 - E_2$

$\Delta E = (-4 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}) - (-5.12 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}) = (-4 + 5.12) \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 1.12 \cdot 10^{-19}$ Дж.

Энергия фотона связана с его частотой $\nu$ формулой Планка: $\Delta E = h\nu$.

Выразим частоту:

$\nu = \frac{\Delta E}{h} = \frac{1.12 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{6.63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с}} \approx 0.1689 \cdot 10^{15} \text{ Гц} \approx 1.69 \cdot 10^{14}$ Гц.

Данное значение соответствует варианту ответа под номером 1.

Ответ: 1