Номер 4, страница 219 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Элементы квантовой физики. Параграф 43. Поглощение и испускание света атомами. Вопросы - номер 4, страница 219.

Условие.

4. Сформулируйте постулаты Бора.

Решение.

Решение

Постулаты Бора были сформулированы датским физиком Нильсом Бором в 1913 году для объяснения линейчатого спектра атома водорода и его устойчивости, что не удавалось сделать в рамках классической физики. Эти постулаты легли в основу модели атома Бора.

1. Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний)

Атомная система может устойчиво существовать только в определённых, так называемых стационарных (или квантовых) состояниях. Каждому такому состоянию соответствует определённый уровень энергии $E_n$. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает и не поглощает энергию, несмотря на то, что электроны движутся вокруг ядра с ускорением. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Для этих орбит выполняется условие квантования момента импульса электрона: момент импульса должен быть кратен редуцированной постоянной Планка $ \hbar $:

$L = m_e v r = n \hbar$, где $n = 1, 2, 3, ...$

Здесь $m_e$ — масса электрона, $\text{v}$ — его скорость, $\text{r}$ — радиус орбиты, а $\text{n}$ — целое число, называемое главным квантовым числом. Этот постулат противоречит классической электродинамике, но объясняет стабильность атомов.

Ответ: Атом может находиться только в особых стационарных (квантовых) состояниях, каждому из которых соответствует определённое значение энергии. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

2. Второй постулат Бора (правило частот)

Переход атома из одного стационарного состояния в другое сопровождается излучением или поглощением кванта электромагнитной энергии (фотона). Это происходит скачкообразно. Энергия излучённого или поглощённого фотона равна разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход:

$h\nu = E_n - E_m$

где $\text{h}$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота излучения (или поглощения), $E_n$ и $E_m$ — энергии начального и конечного стационарных состояний. Если атом переходит с более высокого энергетического уровня $E_n$ на более низкий $E_m$ (т.е. $E_n > E_m$), то происходит излучение фотона. Если атом поглощает энергию и переходит с низкого уровня $E_m$ на высокий $E_n$ (т.е. $E_n > E_m$), то происходит поглощение фотона соответствующей частоты.

Ответ: Излучение и поглощение энергии атомом происходит только при переходе из одного стационарного состояния в другое. Энергия излучённого (или поглощённого) фотона равна разности энергий стационарных состояний: $h\nu = |E_n - E_m|$.