Номер 4, страница 253 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Как объясняется совпадение линий в спектрах испускания и поглощения данного химического элемента?

4. Совпадение линий в спектрах испускания и поглощения объясняется квантовой природой строения атома, в частности, постулатами Бора. Согласно этой модели, электроны в атоме могут находиться только на определённых, дискретных энергетических уровнях. Самый низкий уровень энергии называется основным состоянием, а все более высокие — возбуждёнными.

Процесс поглощения света атомом происходит, когда атом, находясь в основном или более низком энергетическом состоянии с энергией $E_n$, поглощает фотон. Электрон переходит на более высокий энергетический уровень $E_m$. Это возможно только в том случае, если энергия поглощённого фотона $h\nu$ в точности равна разности энергий этих двух уровней: $E_m - E_n = h\nu$. В результате в сплошном спектре света, прошедшего через вещество, появляются тёмные линии (линии поглощения) на частотах, соответствующих этим переходам.

Процесс испускания света происходит, когда атом находится в возбуждённом состоянии (на уровне $E_m$). Такое состояние неустойчиво, и электрон самопроизвольно возвращается на более низкий энергетический уровень $E_n$, излучая при этом фотон. Энергия этого фотона $h\nu$ также в точности равна разности энергий уровней: $E_m - E_n = h\nu$. В результате в спектре появляются яркие линии (линии испускания) на тех же самых частотах.

Таким образом, поскольку и для поглощения, и для испускания разрешены одни и те же энергетические переходы между стационарными состояниями атома, то и частоты (а следовательно, и длины волн) поглощаемых и испускаемых фотонов совпадают. Это приводит к тому, что линии поглощения данного химического элемента находятся в тех же местах спектра, что и его линии испускания.

Ответ: Совпадение линий в спектрах испускания и поглощения объясняется тем, что атом может поглощать и испускать фотоны только с энергиями, строго равными разности энергий между его стационарными (дискретными) энергетическими уровнями. Так как набор этих уровней для каждого химического элемента уникален и постоянен, то и для поглощения, и для испускания разрешены одни и те же энергетические переходы, что и приводит к совпадению спектральных линий.