ID: 00018780
Электрон в атоме водорода перешёл с низкой стационарной орбиты (с меньшим номером $n$) на более высокую стационарную орбиту (с бо́льшим номером $n$). Как в результате этого изменились модуль силы электрического взаимодействия электрона с ядром и полная энергия электрона?
Модуль силы электрического взаимодействия электрона с ядром | Полная энергия электрона |
|---|---|
|
|
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Электрон перепрыгнул на более высокую орбиту — значит отдалился от ядра, радиус орбиты $r$ вырос. Дальше смотрим, как от расстояния зависят сила притяжения и полная энергия.
Электрон и ядро притягиваются по закону Кулона: $F=\dfrac{ke^{2}}{r^{2}}$. Расстояние $r$ увеличилось, а оно стоит в знаменателе да ещё в квадрате — значит сила стала меньше. Модуль силы уменьшится — это 2.
Полная энергия электрона на орбите с номером $n$ в атоме водорода: $E_{n}=-\dfrac{13{,}6}{n^{2}}$ эВ. Она отрицательная — и это главный подвох. Чем больше номер $n$, тем меньше дробь $\dfrac{13{,}6}{n^{2}}$, и тем ближе к нулю (то есть выше) становится энергия. Например, было $-13{,}6$ эВ при $n=1$, стало $-3{,}4$ эВ при $n=2$ — а $-3{,}4$ больше, чем $-13{,}6$. Значит полная энергия увеличилась — это 1.