Может ли атом водорода с энергетическим уровнем n=1 поглотить фотон с энергией Eф= 4 эВ и перейти на энергетический

Сверкающий_Джинн_2363

47

Да, атом водорода с энергетическим уровнем \(n=1\) может поглотить фотон с энергией \(E_f = 4 \, \text{эВ}\) и перейти на энергетический уровень \(n=2\). Данное явление называется поглощением фотона и представляет собой процесс, при котором энергия фотона передается атому, вызывая изменение его энергетического состояния.

На рисунке 1, который демонстрирует энергетическую диаграмму стационарных состояний атома водорода, можно отметить, что энергетические уровни атома водорода обозначаются целыми числами, начиная с 1 и увеличиваясь по мере удаления от ядра атома. Каждый уровень имеет определенную энергию, выраженную в электрон-вольтах (эВ).

При поглощении фотона атомом водорода, энергия фотона должна быть достаточной для перехода электрона с более низкого энергетического уровня на более высокий. Разность энергий между двумя уровнями электронов можно вычислить с использованием формулы для энергии электрона водородного атома:

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

Где \(E_n\) - энергия электрона на уровне \(n\), а \(n\) - номер энергетического уровня.

Для перехода электрона с уровня \(n=1\) на уровень \(n=2\) необходимо, чтобы разность энергий между ними была равна энергии фотона, то есть:

\[E_2 - E_1 = E_f\]

Подставляя значения энергий в формулу, получим:

\[- \frac{13.6 \, \text{эВ}}{2^2} - \left(- \frac{13.6 \, \text{эВ}}{1^2}\right) = 4 \, \text{эВ}\]

Упрощая уравнение, получаем:

\(- \frac{13.6 \, \text{эВ}}{4} + 13.6 \, \text{эВ} = 4 \, \text{эВ}\)

Условие выполняется, поэтому атом водорода с энергетическим уровнем \(n=1\) может поглотить фотон с энергией \(E_f = 4 \, \text{эВ}\) и перейти на энергетический уровень \(n=2\).