Kvanti svjetlosti,energijske razine i spektri

1. Kvanti svjetlosti,energijske razine i spektri Činjenice : oštri linijski spektar plinova Pretpostavka : atomi imaju diskretne energetske razine Kako odrediti ljestve energijskih razina u atomu? Izmjeriti frekvencije spektralnih linija i koristiti izraz za energiju emitiranog ili apsorbiranog fotona Primjer 1: linija valne duljine 253 nm u apsorpcijskom spektru para žive odgovara prijelazu iz osnovnog stanja atoma na razinu energije iznad osnovnog stanja.Druge linije u živinom spektru odgovaraju prijelazima između drugih parova energijskih razina.

2. Energijske razine atoma žive Tabela prikazuje energijske razine atoma žive, izmjerene od osnovne razine koju obilježimo s A :

3. Ustanovite izvor linije valne duljine 253 nm tako da kažete koje energijske razine su uključene . Koja valna duljina je povezana s s skokom između razina označenih s D i F ? Hoće li svjetlost biti apsorbirana ili emitirana pri prijelazu od F na D? Primjer 2 : pri bombardiranju atoma žive u obliku pare s elektronima energije 4.9 eV-a neki se atomi iz osnovnog stanja pobude na energiju 4.9 eV-a iznad osnovnog stanja , a onda se vrate u osnovno stanje emitirajući foton ultraljubičastog zračenja .Ako bi se reducirao broj elektrona , ali ne i njihova energija : 1) Intezitet zračenja bi se smanjio 2) Valna duljina bi se smanjila 3) Energija svakog emitiranog fotona bi se smanjila Odaberite točan odgovor ili odgovore

4. Spektar i energijske razine atoma vodika Vodik je najjednostavniji element i njegov spektar je lako objasniti. Spektar se prikazuje u nekoliko skupina kao što je Lymanova (ultraljubičasto zračenje ), Balmerova (vidljivo zračenje ) i Pachenova ( infracrveno zračenje ).Linije konvergiraju na višim frekvencijama i imaju granicu koja je za Lymanov niz Objašnjenje nizova preko sheme energijskih razina :

5. Bohrov model atoma Planetarni model atoma prema kojem se elektroni gibaju u stazama određene udaljenosti od jezgre.Dozvoljene udaljenosti (orbite) su određene diskretnim vrijednostima kutne količine gibanja Atom zrači kad elektroni prelaze s više na nižu stazu , a frekvencija zračenja je određena razlikom energija odgovarajućih staza Zašto je energija pojedinih razina negativna ? Granična frekvencija u Lymanovom nizu odgovara energiji To je energija ionizacije vodika, energija potrebna da odvoji elektron potpuno iz atoma vodika.Po dogovoru je energija nula kad su dva naboja jako udaljena. Kako se potencijalna energija smanjuje kad se elektron i proton približavaju , energija vodikova atoma ili bilo kojeg vezanog sustava je negativna.

6. Energijske razine vodikova atoma Energija razine n se izračuna prema izrazu Zašto je vodikov atom stabilan s ovim energijama ,a nekim drugim objašnjava valna predodžba o elektronu i materiji.

7. Svjetlost: val ili čestica – ili jedno i drugo ? Fotoefekt , ali i diskretni spektar i energijske razine atoma se mogu razumjeti na temelju čestičnog modela svjetlosti. Difrakcija i interferencija se može objasniti valnim modelom svjetlosti. Te se pojave zbivaju i kad je intenzitet svjetlosti tako mali da se u uređaju u svakom trenutku nalazi samo jedan foton , pa otpada pretpostavka o česticama koje međusobno djeluju . Potrebna su oba modela istodobno. Za naći energiju fotona (čestica), treba znati frekvenciju , a nju pak odredimo mjereći duljinu ( vala ) u pokusu interferencije .Intenzitet svjetla u pokusu interferencije je veći gdje fotoni češće padaju , u valnom modelu intenzitet ovisi o kvadratu amplitude pa vrijedi : vjerojatnost pristizanja fotona ~ kvadratu amplitude vala