Номер 852, страница 245 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

852. Укажите все правильные утверждения.

Согласно теории Бора, если атом водорода находится в стационарном состоянии, то:

а) он непрерывно излучает электромагнитные волны одной определенной частоты;

б) он непрерывно излучает электромагнитные волны, спектр которых состоит из нескольких линий;

в) он не излучает электромагнитные волны;

г) электрон покоится;

д) потенциальная энергия электрона равна нулю.

Решение

Для ответа на данный вопрос необходимо обратиться к постулатам теории атома Бора.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит, что атом может существовать только в особых стационарных (квантовых) состояниях, каждому из которых соответствует определённый уровень энергии. Находясь в таком стационарном состоянии, атом не излучает электромагнитные волны.

Второй постулат Бора (правило частот) утверждает, что излучение или поглощение энергии происходит только при переходе атома из одного стационарного состояния в другое.

Проанализируем каждое из предложенных утверждений:

а) Утверждение, что атом в стационарном состоянии непрерывно излучает электромагнитные волны, прямо противоречит первому постулату Бора. В стационарном состоянии излучение отсутствует. Следовательно, это утверждение неверно.

б) Это утверждение также неверно, так как оно, как и предыдущее, предполагает непрерывное излучение в стационарном состоянии, что противоречит первому постулату Бора.

в) Утверждение, что атом в стационарном состоянии не излучает электромагнитные волны, является точной формулировкой следствия из первого постулата Бора. Это ключевое отличие модели Бора от классической электродинамики. Следовательно, это утверждение верно.

г) Утверждение, что электрон покоится, неверно. В модели Бора электрон движется по круговой орбите вокруг ядра. Если бы электрон покоился, он бы немедленно упал на ядро под действием кулоновского притяжения.

д) Утверждение, что потенциальная энергия электрона равна нулю, неверно. Потенциальная энергия электрона в поле ядра определяется кулоновским взаимодействием: $U = -k \frac{e^2}{r}$, где $k$ – постоянная в законе Кулона, $e$ – элементарный заряд, $r$ – радиус орбиты. Потенциальная энергия принимается равной нулю при $r \to \infty$ (когда электрон удалён от ядра). На любой конечной орбите потенциальная энергия отрицательна.

Ответ: в.