Квантовые постулаты, сформулированные Н. Бором (1913 г.), явились важным шагом в развитии представлений об устройстве атомов.
Первый постулат Бора: Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает.
Второй постулат Бора: При переходе атома из одного квантового сотояния в другое атом испускает или поглощает квант электромагнитного излучения (фотон). Энергия излученного или поглощенного фотона равна разности энергий стационарных состояний:
hν = En – Em,
где h = 6,63·10–34 Дж·с – постоянная Планка, ν – частота фотона.
Оба постулата находятся в противоречии с законами классической физики, но они хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Компьютерная модель является иллюстрацией постулатов Бора в применении к круговым орбитам атома водорода. Модель позволяет исследовать переходы между несколькими низшими орбитами атома водорода, сопровождающиеся излучением или поглощением фотона определенной частоты или длины волны. Указываются длины волн соответствующих переходов. Некоторые спектральные линии, расположенные в диапазоне видимого света, изображены цветными полосками. Это линии соответствуют переходам на вторую стационарную орбиту с более удаленных орбит(так называемая серия Бальмера). Ультрафиолетовые линии условно изображены синими полосками, линии инфракрасной части спектра – красными полосками. В правом верхнем углу экрана изображена схема энергетических уровней атома водорода, на которой стрелками изображаются переходы между уровнями энергии, то есть переходы между стационарными орбитами.
Вопрос №1
В каком диапазоне электромагнитных волн находятся линии серии Бальмера?
Вопрос №2
В каком диапазоне электромагнитных волн находятся линии серии Лаймана?
Вопрос №3
На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома водорода. Какой цифре соответствует переход с поглощением фотона наибольшей частоты?
Вопрос №4
Электрон в атоме водорода перешел с первого энергетического уровня на четвертый. Энергия системы электрон–атом водорода
Вопрос №5
Согласно второму постулату Бора, при переходе электрона с одной стационарной орбиты с энергией En на другую стационарную орбиту с энергией Em, атом испускает квант света, величина которого пропорциональна постоянной Ридберга R. Чему равна частота кванта света, излучаемого при переходе атома водорода из четвертого состояния во второе (серия Бальмера)?
Задача №1
Энергия атома водорода в нормальном состоянии E1 = –13,6 эВ. Определить длину волны ультрафиолетового излучения, поглощенного атомом водорода, если при этом электрон перешел с первого на третий энергетический уровень (серия Лаймана). Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
λ = нм
Задача №2
Энергия атома водорода в нормальном состоянии E1 = –13,6 эВ. Определить длину волны излучения поглощенного атомом водорода, если при этом электрон перешел со второго на третий энергетический уровень (серия Бальмера). Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
λ = нм
Задача №3
Определить длину волны излучения атома водорода при его переходе с пятого на второй энергетический уровень (серия Бальмера). Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
λ = нм
Задача №4
Определить минимальную энергию возбуждения атома водорода, если его энергия в нормальном состоянии E1 = –13,6 эВ. Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
E = эВ
Задача №5
Определить длину волны инфракрасного излучения атома водорода при его переходе с пятого на третий энергетический уровень (серия Пашена). Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
λ = нм
Вопросы для лабораторных работ Задачи для лабораторных работ
