Номер 3, страница 315 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 52. Поглощение и испускание света атомами. Оптические спектры - номер 3, страница 315.

Условие.

3. Почему спектр уединённого атома называют линейчатым?

Решение.

Спектр уединённого атома называют линейчатым из-за квантовой природы его строения и процессов взаимодействия со светом. Это объясняется постулатами Бора, которые легли в основу квантовой механики:

1. Квантование энергетических уровней: Электроны в атоме могут находиться не на любом расстоянии от ядра, а только на строго определённых орбитах, которые называются стационарными. Каждой такой орбите соответствует определённый, дискретный уровень энергии $E_n$. Атом не может иметь энергию, промежуточную между этими значениями.

2. Излучение и поглощение фотонов: Атом излучает свет, когда электрон переходит с более высокого энергетического уровня ($E_n$) на более низкий ($E_m$). При этом испускается квант света — фотон. Энергия этого фотона строго равна разности энергий уровней, между которыми произошёл переход:

$E_{фотона} = h\nu = E_n - E_m$

Здесь $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучённого света.

Поскольку набор энергетических уровней для каждого химического элемента уникален и дискретен, то и набор возможных разностей энергий ($E_n - E_m$) также является дискретным. Это означает, что атом данного элемента может излучать фотоны только с определённым набором частот (и, соответственно, длин волн, так как $\lambda = c/\nu$).

Когда свет, испускаемый разреженным газом (состоящим из уединённых атомов), пропускают через призму или дифракционную решётку спектроскопа, он раскладывается не в сплошную радужную полосу, а в виде отдельных, чётко разделённых ярких линий на тёмном фоне. Каждая линия соответствует одной определённой частоте (длине волны) излучения, характерной для перехода электрона между двумя конкретными уровнями. Именно из-за этого визуального представления в виде набора линий спектр и получил название линейчатого.

Ответ: Спектр уединённого атома называют линейчатым, потому что электроны в атоме могут существовать только на дискретных энергетических уровнях. Излучение света происходит при переходе электрона с одного уровня на другой, при этом испускаются фотоны со строго определёнными энергиями (частотами), что при наблюдении через спектроскоп выглядит как набор отдельных узких линий, а не сплошная полоса.