Question

При сообщении некоторой энергии атомарному водороду в его спектре появляются 6 линий. Определить эту энергию и перечислить возможные переходы

Answer 1

Атом находится в основном невозбужденном состоянии 1

если ему дать энергию такую чтобы электрон перешел на уровень 2 то  в спектре появится один переход в невозбужденное состояние 2-1

если атому дать энергию такую чтобы электрон перешел на уровень 3 то  в спектре появятся переходы в невозбужденное состояние 3-1 3-2 2-1

если атому дать энергию такую чтобы электрон перешел на уровень 4 то  в спектре появятся переходы в невозбужденное состояние 4-1 4-2 4-3 3-1 3-2 2-1 - всего 6 штук - наш случай

значит атому дали энергию достаточную для перехода с 1 основного уровня на уровень 4 (возбужденный)

на рисунке отображены уровни энергий атома водорода в электронвольтах

судя по рисунку атому водорода было передано 13,6-0,85=12,75 эВ - это ответ

возможные переходы перечислены ранее
4-1          4-2         4-3      3-1        3-2            2-1
их энергии
12,75    2,55        0,66     12,09     1,89           10,2 эВ

переходы на основное состояние (1) с энергиями 12,75    12,09  10,2 эВ  являются частью серии Лаймана (ультрафиолет)

переходы на первое возбужденное состояние (2) с энергиями 2,55    1,89 эВ  являются частью серии Бальмера (видимое изл)

оставшийся переход 0,66 эВ - из серии Пашена (инфракрасн изл)

Answer 2

Энергия атомарного водорода квантуется, и электроны в атоме могут переходить между различными энергетическими уровнями. Линии в спектре водорода соответствуют этим переходам. Формула, связывающая энергию электрона в атоме водорода с его главным квантовым числом n, задается следующим образом:

$E_n = -\frac{13.6 \, \text{эВ}}{n^2}$

где $E_n$ - энергия электрона на уровне n.

Если при воздействии энергии появляются 6 линий, это может быть связано с переходами между различными энергетическими уровнями. Водород имеет несколько серий линий, и наиболее известные из них - серии Бальмера, Лаймана и Пашена.

Для серии Бальмера, которая соответствует видимой области спектра, $n_1 = 2$ (начальное состояние) и $n_2 = 3, 4, 5, 6, 7, \ldots$ (конечные состояния). Чтобы определить энергию, можно воспользоваться формулой для разницы энергий между двумя уровнями:

$\Delta E = E_{n_f} - E_{n_i}$

где $n_f$ и $n_i$ - конечное и начальное главные квантовые числа соответственно.

Давайте рассмотрим переходы для серии Бальмера ($n_1 = 2$):

1. $n_f = 3$: $\Delta E = E_3 - E_2$
2. $n_f = 4$: $\Delta E = E_4 - E_2$
3. $n_f = 5$: $\Delta E = E_5 - E_2$
4. $n_f = 6$: $\Delta E = E_6 - E_2$
5. $n_f = 7$: $\Delta E = E_7 - E_2$

Подставьте значения $E_n$ из формулы выше и рассчитайте разницу для каждого перехода, чтобы определить энергию, подаваемую на атомарный водород.