Номер 7, 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 7, страница 63.

Условие.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

7*. На рис. 75 показана диаграмма энергетических уровней некоторого атома. Вертикальная ось $\text{E}$ — ось энергии. Горизонтальные линии соответствуют энергиям атома, при которых электроны движутся по стационарным орбитам. Каждый вертикальный отрезок со стрелкой на конце соответствует переходу атома из одного стационарного состояния в другое. При этом энергия атома либо увеличивается (атом поглощает энергию), либо уменьшается (атом теряет энергию). Какой цифрой на приведённой диаграмме обозначен переход, соответствующий в спектре поглощения наиболее коротковолновому излучению атома?

Рис. 75

Решение.

Решение

В задаче рассматривается диаграмма энергетических уровней атома и переходы между ними. Необходимо определить переход, который соответствует поглощению наиболее коротковолнового излучения.

1. Спектр поглощения возникает, когда атом поглощает энергию и переходит из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. На данной диаграмме таким переходам соответствуют стрелки, направленные вверх. Это переходы, обозначенные цифрами 1, 2 и 3.

2. Энергия фотона $E$, его частота $\nu$ и длина волны $\lambda$ связаны формулой Планка:

$E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$

где $h$ — постоянная Планка, $c$ — скорость света в вакууме. Из этой формулы видно, что энергия фотона $E$ обратно пропорциональна длине волны $\lambda$. Это означает, что наиболее коротковолновому излучению (минимальная $\lambda$) соответствует фотон с наибольшей энергией (максимальная $E$).

3. Энергия поглощенного фотона равна разности энергий уровней, между которыми происходит переход: $\Delta E = E_{конечная} - E_{начальная}$. На диаграмме эта разность энергий представлена длиной вертикального отрезка (стрелки).

4. Нам нужно найти переход поглощения (стрелка вверх) с максимальной разностью энергий. Сравним переходы 1, 2 и 3:

• Переход 1: с первого на второй уровень.
• Переход 2: со второго на третий уровень.
• Переход 3: с первого на третий уровень.

Из диаграммы видно, что самый длинный отрезок среди стрелок, направленных вверх, соответствует переходу 3. Этот переход требует поглощения фотона с наибольшей энергией.

Следовательно, переход 3 соответствует поглощению наиболее коротковолнового излучения.

Ответ: 3