1. Из физических величин Vkn – частота поглощаемого или испускаемого кванта излучения при переходе атома водорода из одного стационарного состояния в другое, λkn – длина волны фотона с частотой Vkn, h – постоянная Планка, En – энергия основного состояния атома водорода, выпишите физическую величину, которую определяет выражение Ek–En / h. 2. На рисунке 1 изображена энергетическая диаграмма стационарных состояний атома водорода. Может ли атом, находящийся на энергетическом уровне n=3, поглотить фотон, энергия которого Eф = 0,71 эВ, и перейти на энергетический уровень m=4? 3. На рисунке 2 изображена упрощенная диаграмма энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые из возможных переходов атома между этими уровнями. При каком переходе происходит поглощение света наименьшей длины волны?

Решение:

1. Физическая величина: Выражение \[ \frac{E_k - E_n}{h} \] определяет частоту излучения или поглощения фотона при переходе между энергетическими уровнями E_k и E_n.
2. Анализ перехода:
   1. Разница энергий для перехода с n=3 на n=4: \[ \Delta E = E_4 - E_3 \] Согласно диаграмме на рисунке 1: \[ E_3 = -1.51 \text{ эВ} \] \[ E_4 = -0.84 \text{ эВ} \] \[ \Delta E = -0.84 \text{ эВ} - (-1.51 \text{ эВ}) = -0.84 + 1.51 = 0.67 \text{ эВ} \]
   2. Сравнение с энергией фотона: Энергия фотона, который может поглотить атом, составляет 0,71 эВ. Требуемая энергия для перехода с n=3 на n=4 равна 0,67 эВ.
   3. Вывод: Так как энергия фотона (0,71 эВ) больше, чем разница энергий между уровнями n=3 и n=4 (0,67 эВ), атом не может поглотить такой фотон и перейти на уровень n=4.
3. Поглощение света наименьшей длины волны:
   1. Связь длины волны и энергии: Длина волны света обратно пропорциональна энергии фотона ( \[ \lambda = \frac{hc}{E} \] ). Следовательно, наименьшей длине волны соответствует наибольшая энергия фотона.
   2. Определение наибольшей энергии перехода: Наибольшая энергия фотона будет при переходе с самого высокого уровня на самый низкий. На рисунке 2 показаны переходы, но для определения наименьшей длины волны нужно найти переход с максимальной разницей энергий. В контексте диаграммы энергетических уровней, переход с наибольшей энергией (и, следовательно, наименьшей длиной волны) будет соответствовать переходу с самого высокого доступного уровня на самый низкий. Если рассматривать доступные уровни на рисунке 2 (n=1, 2, 3, 4, 5), то наибольшая энергия будет при переходе с n=5 на n=1.
   3. Формулировка ответа: Поглощение света наименьшей длины волны происходит при переходе атома с наиболее высокого энергетического уровня на наиболее низкий. На рисунке 2 это соответствует переходу с уровня n=5 на уровень n=1.

Ответ:

• 1. Частота.
• 2. Нет, не может, так как энергия фотона (0,71 эВ) больше, чем разница энергий между уровнями n=3 и n=4 (0,67 эВ).
• 3. При переходе с уровня n=5 на уровень n=1.