ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Квантовая 17.7

[Александр Сакович]

17.7 (21.9). На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какой из этих четырёх переходов связан с поглощением света наибольшей частоты, а какой - с излучением кванта света с наибольшей энергией?

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 / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

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 |ΔE_mn| связаны следующим соотношением:
\[h\cdot \nu = \left| E_n-E_m \right| = \left| \Delta E_{mn} \right|.\ \ \ (1)\]

Решение. Определим для каждого процесса из первого столбца таблицы соответствующий им энергетический переход атома из второго столбца.
А) Поглощение света наибольшей частоты ν.
Величина h - это постоянная величина. Тогда из уравнения (1) следует, что наибольшей частоте ν соответствует наибольшая энергия перехода |ΔE_mn|.
Поглощение фотона происходит при переходе с меньшего энергетического уровня на больший, т.е. в переходах 1 (0 → 3) и 3 (0 → 1). Наибольшая энергия |ΔE_mn| у перехода 1.
Данному процессу соответствует переход № 1.

Б) Излучение кванта света с наибольшей энергией |ΔE_mn|.
Излучение фотона происходит при переходе с большего энергетического уровня на меньший, т.е. в переходах 2 (2 → 0) и 4 (4 → 0). Наибольшая энергия |ΔE_mn| у перехода 4.
Данному процессу соответствует переход № 4.
Ответ: А1 Б4 или 14.

Примечание. 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).