СПО. Расширенный. Решение задач по теме “Физика атома и атомного ядра”. Вариант 1

В сосуде находится разреженный атомарный водород. Атом водорода в основном состоянии (Е1 = -13,6 эВ) поглощает фотон и ионизуется. Электрон, вылетевший из атома в результате ионизации, движется вдали от ядра со скоростью υ = 1000 м/с. Какова длина волны поглощенного фотона? Энергией теплового движения атомов водорода до и после поглощения фотона можно пренебречь. Ответ приведите в нанометрах и округлите до целого числа. Постоянная Планка равна 6,6 · 10−34 Дж·с, скорость света равна 3 · 108 м/с, масса электрона равна 9,1 · 10−31 кг, элементарный электрический заряд равен 1,6 · 10−19 Кл. 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж.

Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7 · 1010\(\alpha\)– частиц. За 1 ч выделяется энергия 100 Дж. Каков средний импульс\(\alpha\)– частиц? Масса\(\alpha\)– частицы равна 6,7 · 10−27 кг. Энергией отдачи ядер, \(\gamma\)– излучением и релятивистскими эффектами можно пренебречь. Ответ дайте в единицах СИ, умножьте на 1019 и округлите до целого числа.

На рисунке схематически изображены спектральные линии 1, 2, 3 и 4 атома водорода, принадлежащие видимой области спектра. В верхней части рисунка приведены деления шкалы длин волн, проградуированной в нанометрах. Укажите номер спектральной линии, которой соответствует частота света, лежащая в диапазоне от 4 · 1014 Гц до 5 · 1014 Гц. Скорость света равна 3 · 108 м/с.

Электрон в атоме водорода находится в основном (самом низком, с номером n = 1) энергетическом состоянии. Атом поглощает фотон с импульсом 6,8 · 10–27 кг·м/с. Найдите номер энергетического уровня, на который в результате этого перейдет электрон. Скорость света равна 3 · 108 м/с, элементарный электрический заряд равен 1,6 · 10−19 Кл. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой En = – 13,6/n2 эВ, где n – натуральное число. 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж.

Предположим, что схема нижних энергетических уровней атомов некоторого элемента имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Е(1). Электрон, столкнувшись с одним из таких покоящихся атомов, в результате столкновения получил некоторую дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с атомом оказался равным 1,2 · 10−24 кг·м/с. Определите кинетическую энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь. Эффектом отдачи пренебречь. Ответ укажите в джоулях, умножьте на 1019 и округлите до десятых. Масса электрона равна 9,1·10−31 кг, элементарный электрический заряд равен 1,6 · 10−19 Кл. 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж.

На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Какова длина волны фотонов, излучаемых при переходе с уровня Е4 на уровень Е1 если ?\(\lambda_{13}=400\)нм, \(\lambda_{24}=500\)нм, \(\lambda_{32}=600\)нм. Ответ укажите в нанометрах и округлите до целого числа.

Покоящийся атом водорода массой 1,679 · 10-27 кг излучает фотон с энергией 16,32 · 10-19 Дж в результате перехода электрона из возбужденного состояния в основное. В результате отдачи атом начинает двигаться поступательно в сторону, противоположную направлению излучения фотона. Найдите кинетическую энергию атома, если его скорость мала по сравнению со скоростью света. Ответ укажите в джоулях, умножьте на 1027 и округлите до сотых. Скорость света равна 3 · 108 м/с.

Электрон в атоме водорода переходит на вторую стационарную орбиту, излучая волну, длина которой равна 656 нм. С какой стационарной орбиты переходит этот электрон? Скорость света равна 3 · 108 м/с, постоянная Планка равна 4,1 · 10−15 эВ·с. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой En = – 13,6/n2 эВ, где n – натуральное число. В ответе укажите номер уровня. 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж.

Атом водорода переходит из возбужденного состояния в основное. При этом испускается фотон, который уносит энергию. Установите соответствие между уносимой фотоном энергией и номером энергетического уровня, с которого осуществляется переход электрона. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой En = – 13,6/n2 эВ, где n – натуральное число.

Электрон, имеющий импульс р = 2 · 10−24 кг·м/с сталкивается с покоящимся протоном, образуя атом водорода в состоянии с энергией En (n = 2). В процессе образования атома излучается фотон. Найдите частоту ν этого фотона, пренебрегая кинетической энергией атома. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой En = – 13,6/n2 эВ, где n – натуральное число. Ответ выразите в герцах, умножьте на 10-15 и округлите до десятых. Постоянная Планка равна 6,6 · 10−34 Дж·с, масса электрона равна 9,1 · 10−31 кг, элементарный электрический заряд равен 1,6 · 10−19 Кл. 1 эВ = 1,6 · 10−19 Дж.