На рисунке изображена упрощённая — Задание 17 ЕГЭ физика

Задание №17. Ядерная и Квантовая Физика. Установление Соответствия

Квантовая Физика

№2. Задание 17

ID: 00028607

На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями.

Установите соответствие между процессами поглощения света наименьшей длины волны и излучения света наименьшей частоты и энергией соответствующего фотона. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕСС ЭНЕРГИЯ ФОТОНА А) поглощение света наименьшей длины волны Б) излучение света наименьшей частоты

1) $E_{1}$ – $E_{0}$

2) $E_{2}$ – $E_{0}$

3) $E_{3}$ – $E_{0}$

4) $E_{4}$ – $E_{0}$ А Б 1 2 3 4 1 2 3 4

Рисунок к заданию 17 ЕГЭ по физике — Квантовая Физика

Источник: ФИПИ

Решение

На диаграмме нарисованы уровни энергии атома $$E_0$$ (основной), $$E_1$$ , $$E_2$$ , $$E_3$$ , $$E_4$$ . Две стрелки идут вверх от $$E_0$$ (атом поглощает фотон и переходит на более высокий уровень): одна до $$E_2$$ , другая до $$E_4$$ . Две стрелки идут вниз, к $$E_0$$ (атом излучает фотон): одна с уровня $$E_1$$ , другая с уровня $$E_3$$ .

Энергия фотона при переходе между уровнями равна разности энергий этих уровней. Чем больше эта разность, тем больше энергия фотона и, соответственно, меньше длина волны (так как $E=\dfrac{hc}{\lambda}$ , чем больше $$E$$ , тем меньше $\lambda$ ).

А) Поглощение света наименьшей длины волны — значит, нужен самый энергичный из поглощаемых фотонов. Из двух переходов поглощения ( $E_0\to E_2$ и $E_0\to E_4$ ) больше энергия у перехода на $$E_4$$ , ведь $E_4-E_0 \gt E_2-E_0$ . Это вариант 4.

Б) Излучение света наименьшей частоты — значит, нужен самый слабый из излучаемых фотонов ( $E=h\nu$ , чем меньше $$E$$ , тем меньше $\nu$ ). Из двух переходов излучения ( $E_1\to E_0$ и $E_3\to E_0$ ) меньше энергия у перехода с $$E_1$$ , ведь $E_1-E_0 \lt E_3-E_0$ . Это вариант 1.

И всё сходится: самый большой скачок энергии на диаграмме даёт самый коротковолновый фотон, а самый маленький скачок — самый низкочастотный.