На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какие из этих четырёх переходов связаны с поглощением кванта света с наименьшей частотой и излучением света наименьшей длины волны? Установите соответствие между процессами поглощения и испускания света и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПРОЦЕССЫ
А) поглощение кванта света с наименьшей частотой
Б) излучение света наименьшей длины волны
-
1
-
2
-
3
-
4
Решение:
Энергия перехода в атоме определяется как:
где — постоянная Планка, — частота излучения, — длина волны, и — энергии начального и конечного уровней соответственно. Излучение фотона происходит при переходах 3 и 4, то есть с более высокого энергетического уровня на более низкий. Энергия испускаемого фотона вычисляется по формуле: где — постоянная Планка, — скорость света, — длина волны фотона.
Поглощение кванта с наименьшей частотой — наименьшая разность энергий, то есть переход между ближайшими уровнями (стрелка 1). Излучение самой короткой длины волны — наибольшая частота, то есть наибольшая возможная разность энергий (стрелка 4).