Номер 5, страница 222 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Элементы квантовой физики. Параграф 44. Модель атома водорода. Вопросы - номер 5, страница 222.

Условие.

5. Как в рамках теории Бора объясняется линейчатый спектр атомов?

Решение.

Решение

Линейчатый спектр атомов в рамках теории Бора объясняется на основе его двух фундаментальных постулатов.

Первый постулат Бора (постулат о стационарных состояниях) утверждает, что атом может существовать только в определенных, дискретных стационарных состояниях. Каждому такому состоянию соответствует свой строго определенный уровень энергии $E_n$. Находясь в одном из этих стационарных состояний, атом не излучает электромагнитную энергию, несмотря на ускоренное движение электронов.

Второй постулат Бора (правило частот) описывает процесс излучения и поглощения света. Согласно этому постулату, атом излучает квант света (фотон) только при переходе электрона из стационарного состояния с большей энергией $E_k$ в стационарное состояние с меньшей энергией $E_n$. Энергия излучённого фотона строго равна разности энергий этих двух состояний:

$h\nu = E_k - E_n$

где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучения.

Совокупность этих постулатов и объясняет линейчатый характер спектра. Поскольку энергетические состояния атома квантованы, то есть электроны могут находиться только на определенных энергетических уровнях, разность энергий между любыми двумя уровнями также принимает только определенные, дискретные значения. При возбуждении атома (например, при нагревании) электроны переходят на более высокие энергетические уровни. Эти состояния нестабильны, и, возвращаясь в более стабильное состояние с меньшей энергией, электрон совершает скачкообразный переход, в результате которого атом излучает фотон. Энергия, а значит и частота (и длина волны) этого фотона, определяется разностью энергий начального и конечного уровней. Так как возможен лишь дискретный набор таких разностей, то и спектр излучения будет состоять из набора отдельных линий, а не из сплошной полосы. Каждая линия в спектре соответствует одному возможному переходу электрона между двумя стационарными состояниями. Уникальный набор энергетических уровней для атомов каждого химического элемента определяет его уникальный линейчатый спектр.

Ответ: Линейчатый спектр атомов объясняется тем, что, согласно теории Бора, электроны в атоме могут находиться только на строго определенных (квантованных) энергетических уровнях. Излучение фотона света происходит при "прыжке" электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий. Так как набор этих уровней дискретен, то и разность энергий между ними, а следовательно, и частоты излучаемых фотонов, также принимают только определенные дискретные значения. Каждому такому переходу соответствует отдельная линия в спектре.