Рассмотрены примеры решения задач на определение энергии ионизации, переходы с одной боровской орбиты на другую с выделением или поглощением фотона. Рассмотрена задача на определение максимальный номер орбиты, с которой может перейти электрон в атоме водорода, чтобы излучение было в видимой части спектра.
Решение задач
«Атомная физика»
Смирнова С.Г.
учитель физики
МОУ «Луховский лицей»
Задача 1. Найдите энергию ионизации иона гелия Hе+.
Решение.
У гелия два электрона, заряд ядра равен Z = 2 qe
Электрон в атоме гелия, находящийся на ближайшей к ядру
орбите (n = 1), имеет энергию
.
E
1
2
1
Z q m
2
2
1
8
4
e
h
0
E
и
0
– E
1
(
Z
)
2
1
2
4
4
q m
e
8
h
0
54 4эВ
,
Задача 2. Определите, на какую орбиту с основной (n = 1) перейдет
электрон при поглощении фотона энергией Eф = 2,46 1018 Дж.
Решение.
E
ф
h
h
1
R
k
1
1
2
1
1
R
c
1
2
k
1
Rhc /
1
E
ф
3
Задача 3. В результате поглощения атомом фотона электрон в атоме
водорода перешел с первой боровской орбиты на вторую. Определите
частоту этого фотона.
Решение.
1
R
сR
1
2
n
1
2
n
1
2
k
1
2
k
15
2 5 10Гц
,
Задача 4. Электрон в атоме водорода с первой орбиты переходит на
орбиту, радиус которой в девять раз больше. Какую энергию Е
должен поглотить атом?
Решение.
Радиусы разрешенных орбит rn = r1 n2, следовательно, электрон
переходит на третью боровскую орбиту. Атом при этом должен
поглотить энергию
Е = Е3 – E1 = Е1(1/9 – 1) = (8/9)Е
≈
12,1 эВ
Задача 4. Определите максимальную и минимальную длину волны,
излучаемой атомом, в серии Бальмера.
Решение.
1
1
2
n
1
2
2
R
R
1
1
2
n
1
2
2
max
min
min
max
1
2
2
1
2
2
max
mi
n
36
R
5
4
R
5 1 0974 10
,
4
74 1
1 09
,
1
2
3
5
36
1
2
2
1
4
1
2
n
1
2
n
36
м
7
6 56 10 м
,
7
656 нм
м
7
0
3 65 10 м
,
7
3
65н
м
Задача 5. Определите максимальный номер орбиты, с которой
может перейти электрон в атоме водорода, чтобы излучение было
в видимой части спектра.
Решение.
1
R
n
2
2
4
n
4
min
min
4
1
2
n
R
(
min
n
2
min
n
2
1
2
2
1
1
2
n
– R
4
)
min
4
4 10
R
1
7
6 6
,
4 10
7
7
4 10
1 0974
,
1
R
1
1
2
2
2
6
7
4 1 10м
,
1 0974 10 0 222м
,
,
7
1
7
0 244 10 м
,
1
410 нм
Задача 6. На рисунке представлена схема энергетических уровней
атомов хрома в кристалле рубидия. Определите: 1) какой длины волны
должно быть излучение для так называемой «накачки», 2) какова длина
волны, излучаемой рубиновым лазером?
Решение.
h
1
2
hc
1
hc
E
1
hc
E
2
E
1
7
5 64 10м
,
7
6 9 10м
,
1E
Задача 7. На рисунке показана схема установки Д.Франка и Г.Герца.
Стеклянный сосуд заполнен парами ртути. Источник подключен
между подогреваемым катодом и сеткой через потенциометр,
регулирующий подаваемое напряжение. Между сеткой и анодом
подключена небольшая ЭДС , создающая задерживающее поле.
Амперметр показывает силу тока в анодной цепи. На рисунке 2 показана
зависимость силы тока от напряжения между катодом и сеткой.
Объясните эту зависимость, исходя из положения, что внутренняя
энергия атома может принимать только дискретные значения.
Решение.
2E
Решение задач Атомная физика.pptx
