Атом водорода и переходы электрона
I. When atom of hydrogen is irradiated by monochromatic light, electron transitions from the first orbit to the third
I. When atom of hydrogen is irradiated by monochromatic light, electron transitions from the first orbit to the third, and upon returning to its initial state, it transitions first from the third orbit to the second, and then from the second to the first. a) Illustrate these transitions on the diagram of energy states of hydrogen atom. b) What is the wavelength of the radiation when the energy of the hydrogen atom increases by 3.10^-19 J? c) By what factor does the frequency of the radiation differ when the electron transitions from the third orbit to the second compared to the frequency of radiation when it transitions from the second orbit to the first?
19.12.2023 09:33
Написать свой ответ:
Описание:
а) Переходы электрона в атоме водорода можно представить на диаграмме энергетических состояний. Атом водорода имеет несколько энергетических уровней, обозначаемых числом n. На диаграмме энергетических состояний эти уровни представлены горизонтальными линиями, а переходы электрона от одного уровня к другому обозначаются стрелками. Для заданной ситуации, когда электрон сначала переходит с первого уровня на третий, а затем возвращается на первый через второй уровень, диаграмма будет выглядеть следующим образом:
|
-------------
| |
| |
| 2 |
-------------
| |
| 3 |
-------------
| |
| |
| |
| 1 |
-------------
|
б) Для определения длины волны излучения можно использовать формулу Ридберга. Формула Ридберга связывает энергию перехода электрона между уровнями атома водорода с длиной волны излучения:
1
E = R_H * --------- * ( ---^2 - ----^2 )
n_f
-------
n_i^2
где E - изменение энергии, R_H - постоянная Ридберга (2.18 * 10^-18 Дж), n_i и n_f - начальный и конечный уровни соответственно. Из известного изменения энергии (3.10^-19 Дж) можно решить уравнение, чтобы найти длину волны.
с) Чтобы найти изменение частоты излучения при переходе электрона с третьего уровня на второй по сравнению с переходом с третьего на первый, необходимо использовать соотношение между энергиями и частотами излучения. Поскольку энергия фотона связана с его частотой формулой:
E = h * ν,
где E - энергия, h - постоянная Планка (6.63 * 10^-34 Дж·с), а ν - частота излучения. Из этого соотношения можно найти, на какой фактор отличается частота при переходе электрона между уровнями.
Доп. материал:
а) Нарисуйте диаграмму энергетических состояний атома водорода для описанных переходов.
б) Какова длина волны излучения, когда энергия атома водорода увеличивается на 3.10^-19 Дж?
с) Во сколько раз отличается частота излучения при переходе электрона с третьего уровня на второй по сравнению с переходом с третьего на первый?
Совет:
Для лучшего понимания энергетических состояний атома водорода и переходов электрона рекомендуется ознакомиться с теорией квантовой механики и атомной физики.