Какой процесс сопровождает переход электрона в атоме водорода с 2-го энергетического уровня на 5-й? (Е5 = -0,9∙10^-19

Светлячок_В_Ночи

68

Переход электрона в атоме водорода с одного энергетического уровня на другой сопровождается поглощением или испусканием фотона, который имеет энергию, связанную с разницей энергий между этими уровнями.

Для данной задачи у нас есть энергетические уровни E2 и E5, значения которых даны как -5,4∙10^-19 Дж и -0,9∙10^-19 Дж соответственно.

Чтобы определить, какой процесс сопровождает переход электрона с 2-го энергетического уровня на 5-й, мы должны сравнить разницу энергий между этими уровнями и энергию фотонов, которые могут быть включены или излучены в результате этого перехода.

Разница энергий между уровнем 5 (Е5) и уровнем 2 (Е2) равна:

\[
\Delta E = E5 - E2 = (-0,9\cdot10^{-19} \, \text{Дж}) - (-5,4\cdot10^{-19} \, \text{Дж}) = 4,5\cdot10^{-19} \, \text{Дж}
\]

Таким образом, переход с 2-го энергетического уровня на 5-й сопровождается поглощением или испусканием фотона с энергией, равной 4,5∙10^-19 Дж.

Теперь давайте рассмотрим варианты ответов и определим, какой из них соответствует этому энергетическому значению:

а) Фотон с частотой 3∙10^14 Гц:
Чтобы найти энергию фотона, мы можем использовать формулу:

\[
E = h \cdot f
\]

где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6,63∙10^-34 Дж∙с), f - частота фотона.

Заметим, что энергия фотона не может быть меньше разницы энергий между уровнями 2 и 5 (4,5∙10^-19 Дж).

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[
E = (6,63\cdot10^{-34} \, \text{Дж}\cdot\text{с}) \cdot (3\cdot10^{14} \, \text{с}^{-1}) \approx 1,89\cdot10^{-19} \, \text{Дж}
\]

Энергия фотона с частотой 3∙10^14 Гц меньше разницы энергий между уровнями 2 и 5, и поэтому этот вариант ответа не соответствует заданной задаче.

Таким образом, вариант ответа А можно исключить.

б) Фотон с частотой 6,8∙10^14 Гц:
Используя ту же формулу, рассчитаем энергию фотона с данной частотой:

\[
E = (6,63\cdot10^{-34} \, \text{Дж}\cdot\text{с}) \cdot (6,8\cdot10^{14} \, \text{с}^{-1}) \approx 4,51\cdot10^{-19} \, \text{Дж}
\]

Энергия данного фотона очень близка к разнице энергий между уровнями 2 и 5 (4,5∙10^-19 Дж), и поэтому вариант ответа Б может быть правильным.

в) Фотон с частотой 8∙10^14 Гц:
Рассчитаем энергию фотона с данной частотой:

\[
E = (6,63\cdot10^{-34} \, \text{Дж}\cdot\text{с}) \cdot (8\cdot10^{14} \, \text{с}^{-1}) \approx 5,31\cdot10^{-19} \, \text{Дж}
\]

Энергия данного фотона превышает разницу энергий между уровнями 2 и 5 (4,5∙10^-19 Дж), и поэтому вариант ответа В не соответствует заданной задаче.

г) Фотон с частотой 3∙10^14 Гц:
Рассчитаем энергию фотона с данной частотой:

\[
E = (6,63\cdot10^{-34} \, \text{Дж}\cdot\text{с}) \cdot (3\cdot10^{14} \, \text{с}^{-1}) \approx 1,89\cdot10^{-19} \, \text{Дж}
\]

Такая энергия фотона недостаточна для поглощения или испускания электроном с энергетического уровня 2 на уровень 5, поэтому вариант ответа Г может быть исключен.

д) Фотон с частотой 6,8∙10^14 Гц:
Мы уже рассчитали энергию фотона с данной частотой и получили значение 4,51∙10^-19 Дж. Таким образом, вариант ответа Д может быть правильным.

е) Фотон с частотой 0,3∙10^14 Гц:
Рассчитаем энергию фотона с данной частотой:

\[
E = (6,63\cdot10^{-34} \, \text{Дж}\cdot\text{с}) \cdot (0,3\cdot10^{14} \, \text{с}^{-1}) \approx 1,99\cdot10^{-20} \, \text{Дж}
\]

Такая энергия фотона недостаточна для поглощения или испускания электроном с энергетического уровня 2 на уровень 5, поэтому вариант ответа Е также не соответствует заданной задаче.

Таким образом, на основе наших расчетов, правильными ответами являются варианты Б и Д.