Энергетические уровни атома и волны де Бройля — 11 класс
Рассчитайте энергию перехода между уровнями и сравните длины волн частиц с разными импульсами.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Атом перешёл с уровня энергии −2 эВ на уровень −5 эВ. Какова энергия испущенного фотона?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 3 эВ
При переходе на более низкий уровень атом отдаёт разность энергий: −2 − (−5) = 3 эВ.
-
Уровень B на 4 эВ выше уровня A. Какой переход соответствует поглощению фотона с энергией 4 эВ?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Из A в B
При поглощении энергия атома растёт. Если фотон даёт нужные 4 эВ, атом переходит с нижнего уровня на верхний.
-
Энергии трёх условных уровней атома относительно основного уровня равны 0, 2 и 5 эВ. Какой переход даёт испущенный фотон наибольшей частоты?
Ответ и пояснение
Верный ответ: С 5 эВ на 0 эВ
Наибольшая разность при переходе вниз равна 5 эВ. Частота испущенного фотона пропорциональна этой энергии.
-
Два фотона движутся в вакууме. Как соотносятся их длины волн, если у первого энергия вдвое больше?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Длина волны первого вдвое меньше
Энергия фотона E = hc/λ. Удвоенной энергии соответствует вдвое меньшая длина волны.
-
Импульс частицы увеличился в четыре раза. Как изменилась её длина волны де Бройля?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Уменьшилась в четыре раза
Длина волны де Бройля λ = h/p. Она обратно пропорциональна импульсу.
-
Два электрона движутся нерелятивистски. Скорость второго втрое больше скорости первого. Как соотносятся их длины волн де Бройля?
Ответ и пояснение
Верный ответ: У второго длина волны втрое меньше
В этом приближении p = mv, а массы электронов одинаковы. Второй импульс втрое больше, значит, длина волны втрое меньше.
-
Какое наблюдение подтверждает волновые свойства электронов?
Ответ и пояснение
Верный ответ: При прохождении через кристалл электроны образуют дифракционную картину
Регулярная картина дифракции связана с наложением волн. Отклонение в поле само по себе показывает наличие заряда.
-
Как называют испускание фотона возбуждённым атомом, если переход запустило падающее излучение подходящей частоты?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Вынужденное излучение
При вынужденном излучении внешнее поле вызывает переход атома на более низкий уровень. При самопроизвольном излучении внешнего воздействия для перехода не требуется.
У электрона в связанном состоянии энергия может принимать лишь определённые значения. В заданиях важно определить, вверх или вниз на схеме уровней переходит атом, и найти разность энергий.
Для частицы с импульсом p волновые свойства описывает длина волны де Бройля. Сравните эту формулу с формулой для импульса фотона и проследите, как увеличение импульса меняет длину волны.