além do hidrogênio, a mistura gasosa contém pelo menos mais um gás.

sem o espectro de emissão não é possível determinar se mistura gasosa contém hidrogênio.

a mistura gasosa contém apenas hidrogênio.

pelo espectro de absorção não é possível determinar se a mistura gasosa contém hidrogênio.

a mistura gasosa não contém hidrogênio.

ボーアの水素原子モデルでは、電子はその軌道の半径と対応するエネルギーによって特徴付けられる離散エネルギー準位を占めています。このモデルにより、電子の軌道の変化に伴う放射の吸収および放出プロセスを説明することが可能です。このモデルの概念は、より複雑な原子に拡張することができ、吸収および放出プロセスの研究は、特定の材料の構成を決定することを可能にする分光法の一部です。ある気体混合物に水素が含まれているかどうかを決定する必要があると仮定します。これには、10.20 eV、12.09 eV、1.89 eV、そして7.56 eVのエネルギーを持つ光子を吸収することが確認されました。エネルギーレベルのダイアグラムを描くとき、次のオプションのどれが正しいですか？ (与えられた: $$E_{n}=-13.6 / n^{2} \mathrm{eV}$$、ここで $$E_{n}$$ は水素原子の n 番目の軌道のエネルギーです。)

No modelo do átomo de hidrogênio de Bohr, o elétron ocupa níveis discretos de energia que podem ser caracterizados pelos raios de suas órbitas e pelas energias correspondentes. Por este modelo, é possível explicar os processos de absorção e emissão de radiação com a mudança da órbita do elétron. Os conceitos desse modelo podem ser estendidos a átomos mais complexos e o estudo dos processos de absorção e emissão faz parte da espectroscopia que possibilita determinar, por exemplo, a constituição de determinados materiais. Suponha que seja necessário determinar se uma dada mistura gasosa contém hidrogênio. Para isso, verificou-se que ela absorve fótons com energias 10,20 eV, 12,09 eV, 1,89 eV e 7,56 eV. Esboçando o diagrama de níveis de energia, qual das opções a seguir está correta? (Dado: 

 é a energia da n-ésima órbita do átomo de hidrogênio.)

物理

この問題を解決するために、以下のステップに従います:

1. **ボーアのエネルギー公式を理解する**: 与えられた公式は 

 は水素原子の n レベルのエネルギーです。負の符号はエネルギーが結合エネルギーであること、つまり電子を原子から取り除くために必要なエネルギーを示しています。

2. **エネルギーの差を計算する**: 電子があるエネルギーレベルから別のレベルに遷移するためには、2つのレベル間のエネルギーの違いと等しいエネルギーを持つ光子を吸収または放出する必要があります。水素原子内の可能なエネルギーレベル間のエネルギーの差を計算しましょう。

3. **吸収エネルギーと比較する**: 計算したエネルギーの差を与えられた吸収エネルギー (10.20 eV, 12.09 eV, 1.89 eV, 7.56 eV) と比較して、水素原子内の可能な遷移に対応しているかどうかを見ます。

始めましょう:

n=1（基底状態）の場合、エネルギーは:




このように続けます。さて、エネルギーレベル間のエネルギーの差を計算しましょう:

n=1 と n=2 の間:




与えられた吸収エネルギーに対応する遷移が既に2つ存在することがわかります: 10.20 eV と 1.89 eV。このことは、水素が気体混合物に存在することを示しています。

しかし、まだ説明されていない二つの吸収エネルギー (12.09 eV と 7.56 eV) があります。水素原子内の他のエネルギーレベル間の遷移により説明できるか確認しましょう。

n=4 の場合:




水素原子のより低いエネルギーレベル間のエネルギーの差は、12.09 eV や 7.56 eV に対応するものはありませんでした。これは、これらの吸収エネルギーが水素原子の遷移によるものでないことを示唆しています。

したがって、水素原子の遷移に対応しない吸収エネルギーの存在は、混合物に少なくとももう1つのガスが存在することを示しています。したがって、正しい回答は:

b) 水素の他に、気体混合物には少なくとももう1つのガスが含まれています。

に関する質問現代物理学: ボーアモデル

科目物理

物理

出典 UNICISAL

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トピック現代物理学: ボーアモデル

現代物理学: ボーアモデル

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普通

(UNICISAL 2023) - 質問普通中物理

に関する質問 現代物理学: ボーアモデル

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