Номер 854, страница 247 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

854. На рисунке 213 представлены спектры излучения атомов таллия, кальция, водорода, натрия, а также спектр поглощения смеси атомов. Определите: а) какие из перечисленных атомов присутствуют в смеси; б) можно ли утверждать, что в смеси присутствуют другие атомы. Ответ обоснуйте.

Таллий

Кальций

Водород

Натрий

Смесь

400 450 500 550 600 650 Длина волны, нм

Рис. 213

а) какие из перечисленных атомов присутствуют в смеси;

Для определения атомного состава смеси необходимо сравнить её спектр поглощения со спектрами излучения каждого из перечисленных химических элементов. Атомы поглощают свет на тех же самых длинах волн, на которых они его излучают, когда находятся в возбужденном состоянии. Это означает, что если в спектре поглощения смеси есть темные линии, которые по своему положению (длине волны) совпадают с яркими линиями в спектре излучения какого-либо элемента, то этот элемент присутствует в смеси.

Проанализируем спектры:

• Таллий: В его спектре излучения есть яркая зелёная линия с длиной волны $ \lambda \approx 535 $ нм. В спектре поглощения смеси на этой же длине волны видна тёмная линия. Следовательно, таллий присутствует в смеси.
• Кальций: Спектр излучения кальция содержит множество линий. Все его заметные линии, например, в фиолетовой области ($ \lambda \approx 422 $ нм), сине-зелёной и в красной ($ \lambda \approx 610-650 $ нм), имеют соответствия в виде тёмных линий в спектре поглощения смеси. Следовательно, кальций присутствует в смеси.
• Водород: Характерные линии видимого спектра водорода (серия Бальмера) — красная ($H_{\alpha}$) при $ \lambda \approx 656 $ нм, сине-зелёная ($H_{\beta}$) при $ \lambda \approx 486 $ нм и фиолетовая ($H_{\gamma}$) при $ \lambda \approx 434 $ нм — чётко видны как линии поглощения в спектре смеси. Следовательно, водород присутствует в смеси.
• Натрий: Спектр натрия легко узнать по очень яркому жёлтому дублету (двойной линии) при $ \lambda \approx 589 $ нм. Эта характерная линия поглощения присутствует в спектре смеси. Следовательно, натрий присутствует в смеси.

Ответ: В смеси присутствуют все перечисленные атомы: таллий, кальций, водород и натрий.

б) можно ли утверждать, что в смеси присутствуют другие атомы.

Утверждать о наличии в смеси других атомов можно было бы в том случае, если бы в спектре поглощения смеси нашлись линии, которые не соответствуют ни одной из линий в представленных спектрах излучения таллия, кальция, водорода и натрия.

При внимательном сопоставлении спектров видно, что все линии поглощения в спектре смеси можно отождествить с линиями излучения одного или нескольких из четырёх предложенных элементов. "Лишних", необъяснимых линий в спектре поглощения смеси нет.

Поскольку все наблюдаемые линии поглощения объясняются присутствием указанных атомов, на основании имеющихся данных нет оснований утверждать о наличии в смеси каких-либо других атомов.

Ответ: Нет, утверждать, что в смеси присутствуют другие атомы, нельзя, так как все линии в спектре поглощения смеси полностью объясняются наличием таллия, кальция, водорода и натрия.