Тест по физике 11 класс: квантовые постулаты Бора

Что нужно знать

Квантовые постулаты Бора описывают строение атома и объясняют, почему атомы излучают и поглощают свет определённых частот. Согласно первому постулату Бора, атом может находиться только в определённых стационарных состояниях, в которых он не излучает энергию. Каждому стационарному состоянию соответствует определённая энергия атома, измеряемая в джоулях (Дж) или электронвольтах (эВ). Согласно второму постулату Бора, при переходе атома из одного энергетического состояния в другое происходит излучение или поглощение фотона. Энергия фотона равна разности энергий двух состояний: hν = |E₂ − E₁|, где h = 6,63 · 10⁻³⁴ Дж·с — постоянная Планка, ν — частота излучения в герцах (Гц), E₁ и E₂ — энергии атома в джоулях (Дж). При переходе с более высокого энергетического уровня на более низкий атом излучает фотон, а при переходе с более низкого на более высокий — поглощает его. Энергия фотона также определяется формулой E = hν, а длина волны связана с частотой соотношением λ = c / ν, где c = 3 · 10⁸ м/с — скорость света в вакууме, λ — длина волны в метрах (м). Например, свечение газоразрядной лампы возникает благодаря переходам электронов в атомах газа между энергетическими уровнями и испусканию фотонов. Типичная ошибка учеников — считать, что атом излучает энергию во время нахождения в любом стационарном состоянии, хотя излучение происходит только при переходе между такими состояниями.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что утверждает первый постулат Бора?

    • Атом может находиться только в определённых стационарных состояниях и не излучает энергию в этих состояниях
    • Атом поглощает энергию только при столкновении с другими атомами
    • Энергия атома может принимать любые значения
    • Атом непрерывно излучает энергию при любом движении электронов
    Первый постулат Бора устанавливает существование стационарных состояний атома с определёнными значениями энергии. В таком состоянии атом не излучает энергию.

  2. 2. Какой физический процесс происходит при переходе атома с более высокого энергетического уровня на более низкий?

    • Поглощение фотона
    • Излучение фотона
    • Превращение электрона в протон
    • Увеличение энергии атома без излучения
    При переходе на более низкий энергетический уровень энергия атома уменьшается. Разность энергий выделяется в виде фотона.

  3. 3. В каких единицах измеряется постоянная Планка в Международной системе единиц (СИ)?

    • м/с
    • Дж
    • Дж·с
    • Гц
    Постоянная Планка h входит в формулу E = hν. Поскольку энергия измеряется в джоулях, а частота — в герцах (с⁻¹), единица постоянной Планка — Дж·с.

  4. 4. Какое выражение определяет энергию фотона при переходе атома между двумя энергетическими уровнями?

    • E = E₂ / E₁
    • E = E₂ + E₁
    • E = E₂ · E₁
    • E = |E₂ − E₁|
    Энергия испущенного или поглощённого фотона равна модулю разности энергий двух состояний атома: hν = |E₂ − E₁|.

  5. 5. Что происходит с атомом при поглощении фотона?

    • Атом переходит в состояние с большей энергией
    • Атом переходит в состояние с меньшей энергией
    • Энергия атома не изменяется
    • Атом обязательно теряет электрон
    При поглощении фотона энергия передаётся атому, поэтому он может перейти на более высокий энергетический уровень, если энергия фотона соответствует разности уровней.

  6. 6. Почему газ в газоразрядной лампе излучает свет определённых частот?

    • Потому что температура газа полностью определяет частоту каждого фотона
    • Потому что атомы газа могут иметь только определённые энергетические уровни
    • Потому что все атомы газа излучают свет одинаковой частоты при любых условиях
    • Потому что электроны непрерывно испускают фотоны с произвольной энергией
    Энергия фотона определяется разностью энергетических уровней атома. Поэтому атомы испускают фотоны с определёнными энергиями и частотами.

  7. 7. Энергия фотона равна 6,63 · 10⁻¹⁹ Дж. Определите частоту излучения. Постоянная Планка h = 6,63 · 10⁻³⁴ Дж·с.

    • 10¹³ Гц
    • 10¹⁶ Гц
    • 10¹⁵ Гц
    • 10¹⁴ Гц
    Используем формулу E = hν. Тогда ν = E / h = (6,63 · 10⁻¹⁹) / (6,63 · 10⁻³⁴) = 10¹⁵ Гц.

  8. 8. При переходе атома между двумя уровнями энергия уменьшилась на 3,2 · 10⁻¹⁹ Дж. Какую энергию имеет испущенный фотон?

    • 1,6 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 6,4 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 9,6 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 3,2 · 10⁻¹⁹ Дж
    По второму постулату Бора энергия фотона равна разности энергий уровней: Eф = |E₂ − E₁| = 3,2 · 10⁻¹⁹ Дж.

  9. 9. Частота фотона равна 5 · 10¹⁴ Гц. Определите его энергию. Примите h = 6,63 · 10⁻³⁴ Дж·с.

    • 3,315 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 1,326 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 6,63 · 10⁻¹⁹ Дж
    • 3,315 · 10⁻²⁰ Дж
    Используем формулу E = hν. E = 6,63 · 10⁻³⁴ · 5 · 10¹⁴ = 3,315 · 10⁻¹⁹ Дж.

  10. 10. Как изменится энергия фотона, если частота излучения увеличится в 2 раза?

    • Увеличится в 4 раза
    • Увеличится в 2 раза
    • Не изменится
    • Уменьшится в 2 раза
    Согласно формуле E = hν, энергия фотона прямо пропорциональна частоте. Поэтому при увеличении частоты в 2 раза энергия также увеличивается в 2 раза.

  11. 11. Длина волны света в вакууме равна 600 нм. Определите частоту света. Скорость света c = 3 · 10⁸ м/с.

    • 2 · 10¹⁴ Гц
    • 6 · 10¹⁴ Гц
    • 5 · 10¹⁴ Гц
    • 5 · 10¹⁵ Гц
    Используем формулу ν = c / λ. Переведём длину волны в метры: 600 нм = 6 · 10⁻⁷ м. Тогда ν = (3 · 10⁸) / (6 · 10⁻⁷) = 5 · 10¹⁴ Гц.

  12. 12. При переходе атома из состояния с энергией −1,5 · 10⁻¹⁸ Дж в состояние с энергией −0,5 · 10⁻¹⁸ Дж какой процесс происходит?

    • Излучение фотона с энергией 1,0 · 10⁻¹⁸ Дж
    • Излучение фотона с энергией 2,0 · 10⁻¹⁸ Дж
    • Поглощение фотона с энергией 2,0 · 10⁻¹⁸ Дж
    • Поглощение фотона с энергией 1,0 · 10⁻¹⁸ Дж
    Энергия атома увеличивается: ΔE = (−0,5 · 10⁻¹⁸) − (−1,5 · 10⁻¹⁸) = 1,0 · 10⁻¹⁸ Дж. Следовательно, атом поглощает фотон такой энергии.
Тесты по физике 11 класс