ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер p299.4: Квантовая физика
Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.
Юлия Громова, преподаватель физики Шпаргача обновлено 8 сентября 2026
Условие
Определить диапазон энергии электронов (W_эл), которыми бомбардируют атомы водорода, чтобы спектр возбуждённых атомов содержал только одну линию.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
Для решения задачи необходимо проанализировать энергетические уровни атома водорода и условия возникновения спектральных линий при деэкситации. Спектральная линия возникает при переходе электрона с более высокого уровня на более низкий. Чтобы в спектре была только одна линия, возбуждённый электрон должен иметь возможность совершить только один конкретный переход к основному или промежуточному состоянию, из которого дальнейшие переходы невозможны (или они совпадают по энергии, но в случае водорода уровни дискретны).
Рассмотрим возможные состояния атома водорода после столкновения с бомбардирующим электроном. Энергия уровней атома водорода определяется формулой En=-13.6 эВ/n2.
1. Если атом переходит в состояние n=2 (первое возбуждённое), то единственный возможный переход для возврата в основное состояние — это 2→1. Это даст одну линию серии Лаймана (Hα в ультрафиолете).
2. Если атом переходит в состояние n=3, возможны два перехода: 3→1 и 3→2. Переход 3→2 даёт линию серии Бальмера, а 3→1 — серию Лаймана. Итого две линии. Значит, состояние n=3 нам не подходит.
Таким образом, чтобы спектр содержал только одну линию, атом должен быть возбуждён строго до уровня n=2. Никакие другие уровни (n>2) не подходят, так как они дают каскады из нескольких различных переходов.
Теперь определим диапазон энергии бомбардирующих электронов Wэл.
Нижняя граница: Для возбуждения атома до уровня n=2 энергия бомбардирующего электрона должна быть не меньше разности энергий между уровнями n=2 и n=1.
ΔE1→2=E2-E1=-13.6/4-(-13.6)=10.2 эВ
Следовательно, Wэл ≥10.2 эВ.
Верхняя граница: Если энергия бомбардирующего электрона превысит энергию перехода на следующий уровень n=3, то начнут возникать атомы в состоянии n=3, что приведёт к появлению дополнительных спектральных линий. Энергия перехода 1→3:
ΔE1→3=E3-E1=-13.6/9-(-13.6)=13.6(1-1/9)=13.6·8/9≈12.09 эВ
Чтобы исключить возбуждение до уровня n=3 и выше, энергия бомбардирующих электронов должна быть строго меньше этой величины.
Итак, диапазон энергий: 10.2 эВ ≤Wэл <12.09 эВ.
10.2 эВ ≤ W_эл < 12.1 эВ
Задача требует понимания того, что каждая спектральная линия соответствует уникальному переходу между уровнями. Возбуждение до n=2 дает ровно 1 линию (2->1). Возбуждение до n=3 дает 2 линии (3->1 и 3->2). Поэтому нужно ограничить энергию так, чтобы происходило возбуждение только до n=2, но не до n=3.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер p299.4 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании p299.4?
Краткий ответ: 10.2 эВ ≤ W_эл < 12.1 эВ.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: Квантовая физика.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.