8. На рисунке изображена упрощенная диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Установите соответствие между процессами поглощения света наибольшей длины волны и испускания света наибольшей длины волны и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение:

Для решения задачи необходимо проанализировать диаграмму энергетических уровней и понять, какие переходы соответствуют поглощению и испусканию света с наибольшей длиной волны.

Ключевые принципы:

• Поглощение света: Атом переходит с нижнего энергетического уровня на более высокий. Чем больше разница в энергии между уровнями (ΔE), тем короче длина волны (больше частота) поглощаемого света (\( ΔE = hf = \frac{hc}{\lambda} \)). Следовательно, наибольшая длина волны соответствует наименьшей разнице энергий между уровнями при поглощении.
• Испускание света: Атом переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий. Чем больше разница в энергии между уровнями (ΔE), тем короче длина волны (больше частота) испускаемого света. Следовательно, наибольшая длина волны соответствует наименьшей разнице энергий между уровнями при испускании.

Анализ диаграммы (предполагая, что уровни расположены в порядке убывания энергии сверху вниз):

Пусть верхний уровень — E₃, средний — E₂, нижний — E₁. Стрелки обычно обозначают переходы:

• 1: E₂ → E₃ (поглощение)
• 2: E₁ → E₃ (поглощение)
• 3: E₃ → E₂ (испускание)
• 4: E₃ → E₁ (испускание)
• 5: E₂ → E₁ (испускание)

Наибольшая длина волны света соответствует наименьшей разнице энергий.

1. Процессы поглощения света наибольшей длины волны:

Нам нужно найти переход, где атом переходит с более низкого уровня на более высокий, и разница энергий между этими уровнями минимальна. Из представленных стрелок поглощения (1 и 2), переход 1 (E₂ → E₃), скорее всего, имеет меньшую разницу энергий, чем переход 2 (E₁ → E₃), если E₁, E₂, E₃ — последовательные уровни. Таким образом, стрелка 1 соответствует поглощению света с наибольшей длиной волны (наименьшей энергией).

2. Процессы испускания света наибольшей длины волны:

Нам нужно найти переход, где атом переходит с более высокого уровня на более низкий, и разница энергий между этими уровнями минимальна. Из представленных стрелок испускания (3, 4, 5):

• Стрелка 3: E₃ → E₂
• Стрелка 4: E₃ → E₁
• Стрелка 5: E₂ → E₁

Сравнивая разницы энергий:

• \( ΔE_3 = E_3 - E_2 \)
• \( ΔE_4 = E_3 - E_1 \)
• \( ΔE_5 = E_2 - E_1 \)

Поскольку E₁ < E₂ < E₃, то \( ΔE_5 = (E_2 - E_1) \) будет наименьшей разницей энергий среди переходов испускания. Это значит, что стрелка 5 соответствует испусканию света с наибольшей длиной волны.

Таблица соответствия:

Ответ: Поглощение наибольшей длины волны — 1, Испускание наибольшей длины волны — 5.