17.8 (21.10). На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями.
img1-1.png
Установите соответствие между процессами поглощения света наименьшей длины волны и излучения света наименьшей частоты и энергией соответствующего фотона.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
img1-2.png
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. 1) 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 |En - Em| связаны следующим соотношением:
\[h\cdot \nu = \left| E_n-E_m \right|.\ \ \ (1)\]
4) Длина λ волны излучения или поглощения атома и энергия перехода |En - Em| связаны следующим соотношением:
\[\frac{h\cdot c}{\lambda } = \left| E_n-E_m \right|.\ \ \ (2)\]
Решение. Определим для каждого процесса из первого столбца таблицы соответствующую им энергию фотона из второго столбца.
А) Поглощение 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 |En - Em|.
Поглощение фотона происходит при переходе с меньшего энергетического уровня на больший, т.е. в переходах 1 (0 → 3) и 2 (0 → 4). Наибольшая энергия |En - Em| у перехода 2, где |En - Em| = |E4 - E0|.
Данному процессу соответствует энергия № 4.
Б) Излучение света наименьшей частоты ν.
Величина h - это постоянная величина. Тогда из уравнения (1) следует, что наименьшей частоте ν соответствует наименьшая энергия перехода |En - Em|.
Излучение фотона происходит при переходе с большего энергетического уровня на меньший, т.е. в переходах 3 (2 → 0) и 4 (1 → 0). Наименьшая энергия |En - Em| у перехода 4, где |En - Em| = |E1 - E0|.
Данному процессу соответствует переход № 1.
Ответ: А4 Б1 или 41.
Примечание. 1) В книге неправильный ответ: 13.
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).