Какова энергия фотона, измеренная при возвращении атомом водорода в основное состояние, если электрон перешел

Чайник

38

Для решения данной задачи нам понадобится знание энергетических уровней атома водорода и формулы для расчета энергии фотона.

Атом водорода имеет серию энергетических уровней, которые обозначим как \(E_n\), где n - главное квантовое число. Принято, что основное состояние атома имеет \(n = 1\). Возбужденное состояние, в которое переходит электрон, имеет \(n = 2\).

По формуле Ридберга можно определить энергию электрона на данном уровне:

\[E_n = -\frac{{13.6 \, \text{эВ}}}{{n^2}}\]

где \(E_n\) - энергия электрона на уровне с главным квантовым числом n.

Таким образом, энергия основного состояния (-13,6 эВ) соответствует \(n = 1\), а энергия возбужденного состояния (-3,4 эВ) соответствует \(n = 2\).

Для расчета энергии фотона, которая высвобождается при переходе электрона из возбужденного состояния в основное, воспользуемся формулой:

\[E_{\text{фотона}} = |E_{\text{возбужденного}} - E_{\text{основного}}|\]

Подставим известные значения:

\[E_{\text{фотона}} = |-3.4 \, \text{эВ} - (-13.6 \, \text{эВ})|\]
\[E_{\text{фотона}} = |-3.4 \, \text{эВ} + 13.6 \, \text{эВ}|\]
\[E_{\text{фотона}} = |10.2 \, \text{эВ}|\]
\[E_{\text{фотона}} = 10.2 \, \text{эВ}\]

Таким образом, энергия фотона, измеренная при возвращении атомом водорода в основное состояние, составляет 10.2 эВ.