ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 51.5: Типы оптических спектров

План решения:

• Вспомним, что такое линейчатые спектры и как они связаны с атомами.
• Сформулируем закон Кирхгофа для случая испускания света горячим разреженным газом.
• Сформулируем закон Кирхгофа для случая поглощения света тем же газом.
• Объединим эти положения в единое утверждение о тождественности длин волн.

Вычисление (логический вывод):

Закон Кирхгофа устанавливает фундаментальную связь между способностью вещества излучать свет и его способностью поглощать свет при одной и той же температуре. Для линейчатых спектров это означает следующее:

1. Каждый химический элемент имеет свой уникальный набор энергетических уровней в атомах. Переходы между этими уровнями соответствуют строго определённым длинам волн λ.
2. Когда атомы газа возбуждены (например, нагревом или электрическим разрядом), они излучают фотоны только тех длин волн, которые соответствуют переходам с верхних уровней на нижние. Это даёт спектр испускания .
3. Если тот же самый холодный газ поместить на пути белого света, он будет поглощать фотоны только тех длин волн, которые соответствуют переходам с нижних уровней на верхние. Это даёт спектр поглощения .
4. Так как энергетические уровни атомов одного и того же элемента не меняются, то разность энергий ΔE=hν=hc/λ для прямых и обратных переходов одинакова.

Проверка и итоговая формулировка:

Из этого следует главный вывод: линии поглощения совпадают по своим длинам волн с линиями испускания того же самого элемента. Если мы посмотрим на спектр поглощения натрия, мы увидим чёрные линии там же, где находятся жёлтые линии в спектре испускания натрия. Таким образом, суть закона Кирхгофа для линейчатых спектров можно сформулировать так: газ, состоящий из атомов данного химического элемента, поглощает свет точно тех же длин волн, которые он сам излучает при возбуждении.