Номер 3, страница 219 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Элементы квантовой физики. Параграф 43. Поглощение и испускание света атомами. Вопросы - номер 3, страница 219.

Условие.

3. Какие состояния атома называют стационарными?

Решение.

3. Стационарными состояниями атома (или стационарными орбитами) называют особые, дискретные состояния, в которых атом может находиться длительное время, не излучая и не поглощая энергию. Эта концепция была введена Нильсом Бором для объяснения стабильности атомов и их линейчатых спектров, что было невозможно в рамках классической физики.

Согласно классической электродинамике, электрон, вращающийся вокруг ядра, должен непрерывно излучать электромагнитные волны, терять энергию и в итоге упасть на ядро. Однако атомы стабильны. Бор предположил, что существуют определенные «разрешенные» орбиты, на которых электрон может двигаться без излучения. Каждому такому стационарному состоянию соответствует определенный, строго фиксированный уровень энергии $E_n$.

Состояние с наименьшей возможной энергией ($n=1$) называется основным. Все остальные стационарные состояния ($n=2, 3, 4, ...$) с более высокой энергией называются возбужденными. Атом может находиться в возбужденном состоянии лишь очень короткое время (порядка $10^{-8}$ с), после чего он самопроизвольно переходит в состояние с меньшей энергией, вплоть до основного.

Ответ: Стационарные состояния — это дискретные состояния с определенной энергией, в которых атом может находиться, не излучая электромагнитные волны.

4. Нильс Бор сформулировал два основных постулата, которые легли в основу его модели атома и стали важным шагом в развитии квантовой механики. Эти постулаты объясняют стабильность атомов и природу их спектров излучения и поглощения.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний):

Атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия $E_n$. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает электромагнитную энергию.

Это означает, что энергия электрона в атоме не может быть произвольной, а принимает только дискретный ряд значений. Этим стационарным состояниям соответствуют определенные стационарные орбиты, по которым движутся электроны.

Второй постулат Бора (правило частот):

Излучение или поглощение энергии атомом происходит только при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Энергия излучённого или поглощённого фотона равна разности энергий тех стационарных состояний, между которыми совершается переход.

Если атом переходит из состояния с большей энергией $E_n$ в состояние с меньшей энергией $E_m$, то он испускает фотон с энергией $h\nu$, равной разности энергий этих состояний:

$h\nu = E_n - E_m$

где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучения. При переходе с более низкого энергетического уровня на более высокий происходит поглощение фотона с такой же энергией.

Ответ:
1. Атом может существовать только в определенных стационарных состояниях с дискретными значениями энергии, находясь в которых он не излучает.
2. Излучение или поглощение фотона происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое, причем энергия фотона равна разности энергий этих состояний: $h\nu = E_n - E_m$.