Физика и астрономия · 12 клас · урок 11 от 12

Строеж на веществата. Атомна физика

Опитът на Ръдърфорд показва, че атомът има малко, масивно, положително заредено ядро, около което се движат електроните. Моделът на Бор въвежда стационарни орбити с определени енергии; атомът излъчва или поглъща фотон само при преход между нивата. Така се обясняват линейните спектри на газовете, които са "пръстов отпечатък" на всеки елемент. По спектрите определяме състава дори на далечни звезди.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Атомът се състои от ядро (протони и неутрони) и електрони.
  • Постулат на Бор: hν = Em − En.
  • Енергия на нивата във водорода: En = −13,6/n2 eV.
  • Всеки елемент има собствен линеен спектър.
  • Йонизационната енергия на водорода е 13,6 eV.

Пример

При преход от n = 3 в n = 2 водородът излъчва фотон с енергия 13,6·(1/4 − 1/9) ≈ 1,89 eV (червена линия).

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Кой опит доказва, че в атома има малко положително заредено ядро?
    • Опитът на Томсън
    • Опитът на Майкелсън
    • Опитът на Миликан
    • Опитът на Ръдърфорд

    Отговор: Опитът на Ръдърфорд

    Малка част от α-частиците, насочени към тънко златно фолио, се отклоняват на големи ъгли.

  2. Кой учен предлага през 1913 г. модел на атома със стационарни орбити?
    • Джоузеф Томсън
    • Нилс Бор
    • Макс Планк
    • Енрико Ферми

    Отговор: Нилс Бор

    Постулатите на Бор обясняват линейчатия спектър на водорода.

  3. От какво се състои атомното ядро?
    • Протони и неутрони
    • Протони и електрони
    • Само електрони
    • Електрони и неутрони

    Отговор: Протони и неутрони

    Ядрото е изградено от нуклони: протони и неутрони; електроните са извън него.

  4. Каква е енергията на фотона, излъчен при преход на водороден атом от n = 2 в n = 1? (En = −13,6/n2 eV)
    • 13,6 eV
    • 3,4 eV
    • 10,2 eV
    • 1,89 eV

    Отговор: 10,2 eV

    E = −3,4 − (−13,6) = 10,2 eV.

  5. Защо всеки химичен елемент има свой линеен спектър?
    • Защото атомите му имат различна маса
    • Защото енергетичните нива на атомите му са строго определени и характерни
    • Защото излъчва при различна температура
    • Защото поглъща само бяла светлина

    Отговор: Защото енергетичните нива на атомите му са характерни

    Честотите на линиите се определят от разликите между енергетичните нива, а те са различни за всеки елемент.

  6. Какъв е зарядът на атомното ядро?
    • Отрицателен
    • Нулев
    • Положителен
    • Зависи от атома

    Отговор: Положителен

    В ядрото има положителни протони и неутрални неутрони.

  7. Колко е йонизационната енергия на водородния атом в основно състояние?
    • 10,2 eV
    • 13,6 eV
    • 3,4 eV
    • 1,89 eV

    Отговор: 13,6 eV

    За откъсване на електрона от n = 1 е нужна енергия |E1| = 13,6 eV.

  8. Какво става с атома при поглъщане на фотон с подходяща енергия?
    • Преминава на по-високо ниво
    • Ядрото му се дели
    • Атомът изчезва
    • Нищо не се променя

    Отговор: Преминава на по-високо ниво

    Електронът преминава на по-високо енергетично ниво, ако hν = Em − En.

  9. Каква е енергията на водородния атом на второто ниво? (En = −13,6/n2 eV)
    • −6,8 eV
    • −13,6 eV
    • −1,51 eV
    • −3,4 eV

    Отговор: −3,4 eV

    E2 = −13,6/4 = −3,4 eV.

  10. Какъв спектър дава нажежено твърдо тяло, например жичката на лампа?
    • Линеен
    • Ивичест
    • Непрекъснат
    • Никакъв

    Отговор: Непрекъснат

    Нажежените твърди тела и течности дават непрекъснат спектър; разредените газове дават линеен.

  11. Какво наблюдава Ръдърфорд, когато насочва α-частици към тънко златно фолио?
    • Всички се отразяват назад
    • Малка част се отклоняват силно
    • Никоя не преминава
    • Всички се отклоняват слабо

    Отговор: Малка част се отклоняват силно

    Повечето частици минават почти без отклонение, а много малко се отклоняват на големи ъгли, затова ядрото е малко и масивно.

  12. Колко различни спектрални линии може да излъчи водороден атом, възбуден до нивото n = 3?
    • 3 линии
    • 2 линии
    • 1 линия
    • 6 линии

    Отговор: 3 линии

    Възможни преходи: 3 → 2, 3 → 1 и 2 → 1.

  13. Каква е дължината на вълната на фотона, излъчен при преход на водородния атом от n = 4 в n = 2? (hc ≈ 1240 eV·nm)
    • ≈ 656 nm
    • ≈ 122 nm
    • ≈ 365 nm
    • ≈ 486 nm

    Отговор: ≈ 486 nm

    E = 13,6·(1/4 − 1/16) = 2,55 eV; λ = 1240/2,55 ≈ 486 nm.

  14. Каква минимална енергия трябва да получи водороден атом от основно състояние, за да излъчи след това червената линия (n = 3 → n = 2)?
    • ≈ 1,89 eV
    • 13,6 eV
    • ≈ 12,1 eV
    • ≈ 10,2 eV

    Отговор: ≈ 12,1 eV

    Атомът трябва да стигне n = 3: 13,6·(1 − 1/9) ≈ 12,1 eV.

  15. Приблизително колко пъти размерът на атома е по-голям от размера на ядрото му?
    • ≈ 10 пъти
    • ≈ 105 пъти
    • ≈ 102 пъти
    • ≈ 1010 пъти

    Отговор: ≈ 105 пъти

    Атомът е около 10−10 m, ядрото около 10−15 m.