Atomnaya_fizika_UP

111

1,2,3. Таким образом, ответ — три электрона: 1) 4,1,1, − 1 ; 2

2) 4,2,1, − 1 ; 3) 4,3,1, − 1 . 2 2

5.4.5 Атом водорода поглотил фотон и перешел в 7-е возбужденное состояние. Во сколько раз уменьшится полный максимальный момент импульса атома, когда он вернется в основное состояние?

Решение. В основном состоянии n = 1 = 0 , т.е. орбитальный момент импульса равен нулю. Остается только спиновый

Седьмое возбужденное состояние — это состояние с n = 8.

5.4.6 Определить кратность вырождения уровня (число состояний с одинаковой энергией) для водородоподобного иона в состоянии с главным квантовым числом n = 7.

Решение. Кратность вырождения — то же самое, что максимальное число электронов в слое с заданным n : кратность выро-

ждения равна 2n2 = 2 72 = 98.

112

5.5 Задачи для самостоятельного решения (по всем темам)

5.5.1 Можно условно принять, что Земля излучает как серое тело, находящееся при температуре 280 К. Определить коэффициент поглощения Земли, если энергетическая светимость ее по-

5.5.2 При увеличении температуры черного тела в два раза длина волны λm , на которую приходится максимум излучатель-

ной способности, уменьшилась на λ = 400 нм. Определить начальную и конечную температуры T1 и T2 .

5.5.3 Железный шар диаметром 25 см, нагретый до температуры 1454 оС, остывает на открытом воздухе. Через какое время его температура понизится до 785 оС? При расчете принять, что шар излучает как серое тело с коэффициентом поглощения

α = 0,79. Теплоемкость железа C = 450 кгДжК , плотность железа

ρ= 7900 мкг3 . Теплопроводностью воздуха пренебречь.

5.5.4Излучение Солнца по своему составу близко к излучению абсолютного черного тела, для которого максимум испуска-

тельной способности приходится на λm = 509 нм. Оценить время,

за которое масса солнца уменьшилась бы за счет излучения на 1 %, если бы температура Солнца оставалась постоянной. Ответ

дать в годах, полагая, что год равен 3 107 c. Массу Солнца принять равной 2 1030 кг, радиус Солнца −6,9 108 м.

5.5.5 Фотон с энергией E =16,5 эВ выбил электрон из невозбужденного атома водорода. Какую скорость будет иметь электрон вдали от ядра атома?

113

5.5.6 Определить потенциальную, кинетическую и полную энергии электрона, находящегося на первойорбите атомаводорода.

5.5.7 Электрон в атоме водорода находится в f-состоянии. Найти: а) орбитальный и максимальный полный механический моменты импульса электрона; б) орбитальный и максимальный полный магнитные моменты электрона.

5.5.8 Заполненный электронный слой характеризуется квантовым числом n = 3. Указать N число электронов в этом слое, которые имеют одинаковые следующие квантовые числа:

5.5.9 Частица в потенциальной яме находится в основном состоянии. Какова вероятность нахождения частицы в средней трети ямы?

ном электроне под углом θ= 60о. Принимая, что кинетическая энергия электрона до соударения была пренебрежимо мала, определить: 1) энергию рассеянного фотона E′; 2) кинетическую энергию Ек электрона отдачи.

114

Таблица 5.1 — Ответы к задачам для самостоятельного решения

Таблица 5.2

Необходимые для решения задач константы

115

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики.— М.: Наука, 1979. —

Т.3. — С. 9—152.

2.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1972. — Т.3. — С. 213—374.

3.Сивухин Д.В. Атомная и ядерная физика. Ч.1: Атомная физика. — М.: Наука, 1986. — С. 7—260.

4.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов. — 3-е изд. — М.: Высшая школа. — С. 478—564.

5.Трофимова Т.И. Курс физики. — М.: Высшая школа,

1998, 2003. — С. 367—410.