Квантовая Физика — Задание ЕГЭ по физике №00010570

Речь об атоме водорода. Электрон в нём может находиться только на определённых энергетических уровнях, которые нумеруются числом $n=1,2,3,\dots$ Энергия уровня с номером $n$ равна $$E_n=-\dfrac{13{,}6\ \text{эВ}}{n^2}.$$

Знак «минус» здесь важен: он означает, что электрон связан с ядром, и чтобы его оторвать, энергию нужно затратить. Самый нижний уровень ($n=1$) — самый «глубокий»: $E_1=-13{,}6$ эВ.

Чем больше номер уровня, тем больше знаменатель и тем ближе дробь к нулю: $E_2=-3{,}4$ эВ, $E_3\approx-1{,}5$ эВ, $E_{10}=-0{,}136$ эВ. Энергия при этом растёт (становится менее отрицательной), но растёт не безгранично, а подбирается к нулю. При $n\to\infty$ получаем $E=0$ — это вариант 4.

Физический смысл: «бесконечный уровень» — это электрон, который ушёл от ядра так далеко, что больше с ним не связан. Атом ионизован, а нулевая энергия — граница между связанным и свободным электроном.

Остальные варианты: бесконечной энергия не становится — уровни сгущаются к нулю; $-13{,}6$ эВ — это энергия первого, самого нижнего уровня; «100 К» — это вообще температура, а не энергия.