Какую физическую величину представляет собой энергия атома водорода при переходе из одного стационарного состояния

Тема урока: Энергия атома водорода при переходе между стационарными состояниями

Пояснение: Переход атома водорода между стационарными состояниями сопровождается поглощением или испусканием кванта излучения. Энергия атома водорода при таком переходе может быть определена с использованием формул связанных с энергетической структурой атома. Одной из основных формул является формула Бальмера, которая связывает энергию фотона с его частотой или длиной волны:

\[E = h \cdot \nu = \frac{hc}{\lambda}\]

где "E" - энергия фотона, "h" - постоянная Планка, "ν" - частота фотона, "с" - скорость света, "λ" - длина волны фотона.

Для перехода между двумя стационарными состояниями атома водорода используется формула Бальмера:

\[E = \frac{{2\pi^2 e^4 m_e}}{{h^3}} \cdot \left(\frac{1}{{n_1^2}} - \frac{1}{{n_2^2}}\right)\]

где "e" - элементарный заряд, "m_e" - масса электрона, "n_1" и "n_2" - принципальные квантовые числа начального и конечного состояний атома водорода соответственно.

Пример использования: Найдем энергию атома водорода при переходе из стационарного состояния с n_1 = 2 в состояние с n_2 = 3, если известна частота поглощаемого или испускаемого кванта излучения:

\[E = \frac{{2\pi^2 e^4 m_e}}{{h^3}} \cdot \left(\frac{1}{{n_1^2}} - \frac{1}{{n_2^2}}\right)\]

Подставляя значения "n_1 = 2" и "n_2 = 3", а также известные константы, получаем:

\[E = \frac{{2\pi^2 (1.602 \times 10^{-19})^4 (9.109 \times 10^{-31})}}{{(6.626 \times 10^{-34})^3}} \cdot \left(\frac{1}{{2^2}} - \frac{1}{{3^2}}\right)\]

Выполняя вычисления, получаем значение энергии атома водорода при переходе между указанными стационарными состояниями.

Совет: Чтобы лучше понять энергетическую структуру атома водорода, рекомендуется изучить концепции принципальных квантовых чисел и переходов между стационарными состояниями. Также полезно разобраться в значениях и использовании постоянной Планка, скорости света, элементарного заряда и массы электрона.

Дополнительное задание: Найдите энергию атома водорода при переходе из стационарного состояния с n_1 = 4 в состояние с n_2 = 2, если известна длина волны фотона с постоянной Планка равной 6.626 x 10^(-34) Дж·с и скоростью света равной 2.998 x 10^8 м/с.