На сколько изменилась кинетическая энергия электрона в атоме водорода при излучении атомом фотона с длиной волны = 486 нм?
Дано:
= 486 нм = 4,8610-7 м
h = 6,6310-34 Джс
c = 3108 м/с
Решение
По второму постулату Бора при самопроизвольном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается квант энергии. По формуле Планка:
=h=hc=E
T – ?
Здесь E изменение полной энергии электрона при переходе с одной стационарной орбиты на другую, c = 3108 м/с – скорость света в вакууме; – частота, а – длина волны кванта энергии
В теории Бора для водорода используются классические представления о движении отрицательной частицы с зарядом e (электрона) вокруг ядра, имеющего такой же по величине, но положительный заряд (протона)
.
Рассмотрим движение электрона на орбите.
По 2 закону Ньютона для электрона запишем:
mean=F.
Здесь an –центростремительное ускорение:
an=v2r;
F – сила Кулона:
F=140e2r2.
Тогда:
mev2r=140e2r2.
Умножим обе части уравнения на r и разделим на 2:
mev22=180e2r.
Выражение слева есть кинетическая энергия электрона T:
T=180e2r.
Потенциальная энергия взаимодействия положительного заряда (протона) и отрицательного заряда (электрона):
U=-140e2r
Полная энергия электрона есть сумма его кинетической и потенциальной энергий:
E=T+U=180e2r-140e2r=-180e2r;
Отсюда видно, что
E=-T;
E=-T.
Тогда
T=E=hc.
T=E=6,6310-3431084,8610-7=4,09310-19 (Дж).
Найдем значение этой энергии в электрон-вольтах