Форум "ЕГЭ по физике"

17.5 (21.7). 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.


Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=238) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=928) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

Анализ условия. На рисунке изображена диаграмма энергетических уровней атом, на которой стрелками отмечены переходы атома между этими уровнями.

Теория. 1) Поглощение фотона происходит при переходе с меньшего энергетического уровня на больший.
2) Излучение фотона происходит при переходе с большего энергетического уровня на меньший.
3) Частота ν излучения или поглощения атома и энергия перехода |ΔE_mn| связаны следующим соотношением:
\[h\cdot \nu = \left| E_n-E_m \right| = \left| \Delta E_{mn} \right|.\ \ \ (1)\]
4) Длина λ волны излучения или поглощения атома и энергия перехода |ΔE_mn| связаны следующим соотношением:
\[\frac{h\cdot }{\lambda } = \left| \Delta E_{mn} \right|.\ \ \ (2)\]

Решение. Определим для каждого процесса из первого столбца таблицы соответствующий им энергетический переход атома из второго столбца.
А) Поглощение кванта света с наименьшей частотой ν.
Величина h - это постоянная величина. Тогда из уравнения (1) следует, что наименьшей частоте ν соответствует наименьшая энергия перехода |ΔE_mn|.
Поглощение фотона происходит при переходе с меньшего энергетического уровня на больший, т.е. в переходах 1 (0 → 1) и 2 (0 → 2). Наименьшая энергия |ΔE_mn| у перехода 1.
Данному процессу соответствует переход № 1.

Б) Излучение света наименьшей длины волны λ.
Скорость c света в вакууме и величина h - это постоянные величины. Тогда из уравнения (2) следует, что наименьшей длине λ волны соответствует наибольшая энергия перехода |ΔE_mn|.
Излучение фотона происходит при переходе с большего энергетического уровня на меньший, т.е. в переходах 3 (3 → 0)и 4 (4 → 0). Наибольшая энергия |ΔE_mn| у перехода 4.
Данному процессу соответствует переход № 4.
Ответ: А1 Б4 или 14.

Примечание. 1) В книге неправильный ответ: 32.
2) На рисунке обозначение энергетических уровней не соответствует обозначениям в учебниках Мякишева Г.Я., где ближайший к ядру уровень обозначается как 1 уровень, и соответствующая ему энергия как E₁ (на рисунке E₀).