Номер 6, страница 194 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

6. Куда «исчезает» энергия при переходе электрона из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией?

6.

Согласно закону сохранения энергии, энергия не может исчезнуть бесследно. В квантовой механике, в частности в модели атома Бора, переход электрона из состояния с большей энергией $E_n$ в состояние с меньшей энергией $E_m$ сопровождается излучением. Разница энергий этих двух состояний выделяется в виде кванта электромагнитного излучения, то есть фотона.

Этот процесс описывается вторым постулатом Бора (правилом частот):

$h\nu_{nm} = E_n - E_m$

где:

• $h$ — постоянная Планка,
• $\nu_{nm}$ — частота излученного фотона при переходе с уровня $n$ на уровень $m$,
• $E_n$ — энергия электрона на более высоком энергетическом уровне (в возбужденном состоянии),
• $E_m$ — энергия электрона на более низком энергетическом уровне.

Таким образом, энергия не «исчезает», а преобразуется из потенциальной и кинетической энергии электрона в атоме в энергию электромагнитной волны (фотона).

7.

Нет, в модели атома Бора электрон не является неподвижным даже в основном состоянии. Основное состояние атома водорода соответствует первому (ближайшему к ядру) и самому низкому по энергии разрешенному энергетическому уровню, для которого главное квантовое число $n=1$.

Согласно первому постулату Бора, электрон движется вокруг ядра по определенным стационарным круговым орбитам, не излучая при этом энергии. Если бы электрон был неподвижен, он бы под действием кулоновской силы притяжения упал на ядро, и атом не мог бы существовать в стабильном виде.

Более того, согласно правилу квантования орбит, момент импульса электрона на орбите должен быть кратен постоянной Планка, деленной на $2\pi$:

$L = m_e v_n r_n = n\hbar$

где $m_e$ — масса электрона, $v_n$ — его скорость, $r_n$ — радиус орбиты, $\hbar = h/2\pi$, а $n$ — целое число ($1, 2, 3, ...$).

Для основного состояния $n=1$, момент импульса $L = \hbar \neq 0$. Так как масса электрона $m_e$ и радиус первой боровской орбиты $r_1$ не равны нулю, то и скорость электрона $v_1$ также должна быть отлична от нуля. Следовательно, электрон в основном состоянии атома водорода в модели Бора находится в непрерывном движении по своей орбите.