Енергийни нива - Физически метод
Обобщение
В този урок ще разгледаме така наречените енергийни нива на атома. Всъщност всеки атом има енергия и ние ще можем да го представим чрез диаграма (и да правим изчисления едновременно).
Преди да започнем ще направим важна забележка от TREEEEEEEES.
В тази глава често ще говорим за честотата, която е написана f (f за честота).
Но за тази глава книгите не отбелязват честотата f, но
Тази буква, която се произнася „гол“, прилича на v, но е наклонена и в края вдигаме писалката. Проблемът е, че тази буква изглежда като v и бихме могли да я объркаме със скоростта (особено след като ще говорим за скоростта на светлината в тази глава ...).
Така че, дори в клас е напълно възможно вашият учител да отбелязва честотата, но ние ще го отбелязваме f (което е много по-логично).
Ако обаче в изявлението е отбелязано, ще трябва да го уважавате и да не го пишете f ... трябва да се адаптирате към изявлението !
След тази предварителна забележка, нека да стигнем до същността на въпроса !
Енергийната диаграма на атома изглежда така:
Можем да имаме и това:
Вече можем да направим няколко забележки:
- всяка хоризонтална линия съответства на енергийно ниво. Тази енергия е в eV (електронволта) но във формулите, които ще видим по-късно, трябва да е абсолютно в джаули !
В диаграмата го поставяме в eV, за да има "хубави" цифри, както можете да видите между 0 и -20 приблизително. Ако бяхме тръгнали в Джоулс, щяхме да имаме 10-19, което не е страхотно ...
Припомняме, че 1 eV = 1,6 × 10 -19 J (това не трябва да се научава наизуст, обикновено ще бъде припомнено в изявлението).
- в противен случай, най-ниското енергийно ниво се нарича основно състояние, останалите нива се наричат възбудени състояния. Запомнете това, защото името на енергийните нива често се задава под въпрос. !
Основното състояние съответства на състоянието, в което атомът е в покой.
- забелязахте, че тези нива имат име: E0, E1, E2 и т.н. ... Първо знайте, че основното състояние не е непременно E0, то може да бъде E1 (зависи от твърденията).
В примера отидохме на E4, но много добре можете да отидете на E5, E6 и т.н. ... ->
- има определено ниво, което е E∞, което съответства на 0 eV. Това се нарича състояние на йонизация (повече за това по-късно). Важното е, че той съответства на 0 eV, така че енергията на другите нива е ... отрицателна, както виждате на диаграмата !
Това се дължи на факта, че ние разглеждаме електроните на атома, които се въртят около ядрото (вижте главата за атомите за повече подробности) и които са отрицателни (ще говорим за това веднага след това).
Понякога обаче се случва да имаме диаграма с положителни енергии, това не променя изчисленията, които ще видим по-късно.
- накрая, енергията на атома е количествено. Това означава, че атомът може да приема само определени специфични енергийни стойности, които съответстват на енергийните нива в диаграмата. Така че в примера атомът може да има енергия от -7,2 eV или -8,5 eV, но не и -7,8 eV, тъй като няма ниво на енергия при -7,8 eV !
Много често в контрола или в bac ще бъдете помолени да обясните какво означава количественото определяне на енергията. След това ще трябва да отговорите, че енергията на атома може да приеме само определен брой стойности, съответстващи на енергийните нива.
Сега, когато видяхме всички тези характеристики, нека поговорим малко за фотоните, преди да видим стойността на тази диаграма.
Фотонът е частица от вълна (или радиация). Светлината например се състои от фотони.
Тези фотони имат определена енергия E, която зависи от честотата на вълната или радиацията (тази, която ще се отбележи f, но която често се отбелязва).
Имаме връзката:
които ще намерите в книги под формата:
h е константата на Планк, h = 6,63 × 10 -34 J.s (да не се знае наизуст, това е дадено в изявлението)
f е честотата на вълната (в Hz)
E е енергията на фотона (внимание в джаули . , не в eV ...)
Тази формула е наложително да се знае .
Но ще можем да го преобразим малко
Всъщност видяхме в главата за вълните, че като отбелязваме c скоростта на светлината във вакуум, λ дължината на вълната и T периода (с T = 1/f), имаме:
Чрез заместване във формулата, видяна по-горе, получаваме:
Тази втора формула също трябва да се научи наизуст! (дори ако можете да го намерите с малката демонстрация, която току-що направихме).
В тази формула E и h са същите като преди.
c е скоростта на светлината във вакуум (3,00 × 10 8 m.s -1)
λ е дължината на вълната на вълната (в метри).
Имаме две формули за енергията на фотона. За да знаете кой да използвате, всичко зависи от това, което имате или какво търсите в изявлението !
Ако имате честотата, ще използвате първата формула. Ако имате дължината на вълната, ще използвате втората формула.
По същия начин, ако бъдете помолени за честотата, ще използвате 1-ва формула, ако бъдете попитани за дължината на вълната, ще използвате втората формула.
Но за какво ще се използват тези фотони? ?
Енергийни преходи
Както току-що видяхме, фотонът отговаря на определена енергия. И обратно, енергията съответства на фотон.
Идеята е, че имаме електрон, който е на енергийно ниво. Този електрон (в червено на диаграмите) ще може да премине на друго ниво, всяко ниво (това се нарича енергиен преход). Този преход е материализиран със стрелка: