ФІЗИКА. Вчимося розв'язувати задачі. "СУЧАСНА ФІЗИКА". Компенсаційний курс

20.1.

Побудувати з додержанням масштабу схему енергетичних рівнів електрона в атомі Гідрогену. Вказати на ній переходи, які утворюють перші три спектральні серії. Вказати переходи, які відповідають головній лінії та короткохвильовій межі видимої частини спектра (\(\lambda=0,4\) мкм) у серії Бальмера (\(n_2=2\)).

20.2.

При переході електрона в атомах Гідрогену з одного заданого енергетичного рівня на інший енергія атома зменшується на \(\Delta{E}=1,89\) еВ. Визначити довжину хвилі світла, що його випромінюють при цьому атоми. [0,66 мкм]

20.3.

Електрон в атомі Гідрогену переходить зі стану з \(n_1=4\) у стан з \(n_2=2\). Визначити довжину хвилі кванта світла, що його випромінює атом. [486 нм]

20.4.

Визначити мінімальну довжину хвилі світла в серії Бальмера (\(n_2=2\)). [365 нм]

20.5.

Для іонізації атома Оксигену необхідна енергія \(E\ge{14}\) еВ. Визначити мінімальну частоту випромінювання, що спроможне іонізувати атом. [\(3,4\cdot{10}^{15}\) Гц]

20.6.

Визначити швидкість та прискорення електрона на першій борівський орбіті в атомі Гідрогену. [\(2,2\) Мм/с;  \(9,3\cdot{10}^{22}\) м/с²]

20.7.

В теорії Бора вважалось, що електрон в атомі Гідрогену рухається по колових орбітах. Визначити частоту обертання електрона на другій орбіті. [\(8,19\cdot{10}^{14}\) c^-1]

20.8.

Визначити потенціальну, кінетичну і повну енергію електрона в основному (\(n=1\)) стані атома Гідрогену. [–27,2 еВ; 13,6 еВ;  -13,6 еВ]

20.9.

У скільки разів змінюється радіус боровської орбіти електрона в атомі Гідрогену при переході з п'ятого рівня на другий? [6,25]

20.10.

У скільки разів зміниться частота обертання електрона в атомі Гідрогену при його переході з першої борівської орбіти на другу? [Зменшиться у 8 разів]

20.11.

Енергія валентного електрона в основному стані атома \(E_0=-6,8\) еВ. Визначити потенціал іонізації атома. [6,8 В]

20.12.

Визначити: А) період обертання електрона в атомі Гідрогену по коловій борівській орбіті радіуса \(r=53\) пм; Б) силу еквівалентного струму, що створюється цим рухом. [\(1,5\cdot{10}^{-16}\) c; \(1,1\) мА]

20.13.

Найбільша довжина хвилі випромінювання у видимій частині спектра атома Гідрогену \(\lambda=0,66\) мкм. Визначити довжини хвиль найближчих трьох ліній у видимій частині спектра. [0,49 мкм; 0,43 мкм; 0,41 мкм]

20.14.

Визначити мінімальну та максимальну довжину хвилі спектральних ліній в першій серії спектра атома Гідрогену (\(n_1=1\)). [91,3 нм;  122 нм]

20.15.

Скільки ліній можна спостерігати в спектрі випромінювання атомів Гідрогену, якщо вони збуджуються світлом з енергією кванта \(E=12,1\) еВ? []

20.16.

Фотон з енергією \(E=15\) еВ вибиває електрон з атома Гідрогену, який перебував в основному стані. Яку швидкість матиме електрон далеко від атома? [0,7 Мм/с]

20.17.

Яку довжину хвилі мають фотони, що спроможні іонізувати атом Гідрогену, електрон якого знаходиться на другій борівській орбіті \(r=0,21\) нм? [365 нм]

20.18.

Визначити довжину хвилі лінії в спектрі атома Гідрогену, частота якої дорівнює різниці частот двох ліній серії Бальмера (\(n_1=2\)) з довжинами хвиль \(\lambda=486\) нм та \(\lambda_2=410,2\) нм. До якої серії належить ця лінія? [\(2,63\) мкм;  \(n_1=4\)]

20.19.

Видиме випромінювання атома Гідрогену падає нормально на дифракційну решітку з періодом \(d=5\)мкм. Певна спектральна лінія у дифракційному спектрі п’ятого порядку спостерігається під кутом \(\alpha=41^{\circ}\). Переходи між якими енергетичними рівнями атома дають цю лінію? [\(3\to{2}\)]

20.20.

Яку мінімальну кінетичну енергію повинен мати атом Гідрогену, щоб при лобовому непружному зіткненні з іншим атомом Гідрогену, що перебуває в стані спокою, один з них зміг випромінити фотон? Вважати, що до зіткнення обидва атоми перебували в основному стані. [20,4 еВ]

20.21.

Атом Гідрогену, що перебуває в стані спокою, випромінює фотон, який відповідає головній лінії серії Лаймана (\(n_1=1\)). Визначити швидкість атома після випромінювання. [3,25 м/с]

20.22.

При якій температурі атоми гелію матимуть кінетичну енергію, достатню для збудження нерухомого атома важкого елемента, якщо після збудження цей елемент випромінює фотон з довжиною хвилі \(\lambda=0,63\) мкм? [15 кК]

20.23.

Протон, що перебував в стані спокою, захоплює електрон, який на великій відстані від протона мав швидкість \(v=1,9\) Мм/с. Внаслідок цього утворюється збуджений атом Гідрогену. Визначити довжину хвилі фотона, що випромінюється при переході атома в основний стан. [52 нм]

20.24.

Електрон, який пройшов прискорюючу різницю потенціалів \(U=18\) В, налітає на нерухомий атом Гідрогену і переводить його у збуджений стан. Сам електрон після зіткнення рухається у зворотньому напрямку зі швидкістю \(v=1,65\) Мм/с. Визначити довжину хвилі фотона, що його випромінює атом Гідрогену при поверненні в основний стан. Імпульсом фотона знехтувати. Маса атома Гідрогену \(m=1,67\cdot{10}^{-27}\) кг. [121 нм]