Вопрос школьника
Какую минимальную скорость должны иметь электроны, чтобы ударом перевести атом водорода из первого энергетического состояния в пятое?
Ответ от учителя
Для того чтобы электроны могли перевести атом водорода из первого энергетического состояния в пятое, необходимо, чтобы они имели достаточно энергии для преодоления разницы в энергии между этими состояниями.
Разница в энергии между первым и пятым энергетическим состояниями атома водорода составляет примерно 10,2 электрон-вольт (эВ). Следовательно, электроны должны иметь энергию, равную или большую 10,2 эВ, чтобы перевести атом водорода из первого энергетического состояния в пятое.
Согласно формуле для кинетической энергии электрона, E = (1/2)mv^2, где E — кинетическая энергия, m — масса электрона, v — скорость электрона, можно вычислить минимальную скорость электрона, необходимую для перевода атома водорода из первого энергетического состояния в пятое.
Для этого необходимо решить уравнение:
(1/2)mv^2 = 10,2 эВ
где m — масса электрона, v — минимальная скорость электрона.
Переведем энергию в джоули:
10,2 эВ = 1,63 × 10^-18 Дж
Подставим значения в уравнение:
(1/2) × 9,11 × 10^-31 кг × v^2 = 1,63 × 10^-18 Дж
Решив уравнение, получим:
v = √(2 × 1,63 × 10^-18 Дж / 9,11 × 10^-31 кг) ≈ 6,05 × 10^6 м/с
Таким образом, минимальная скорость электрона, необходимая для перевода атома водорода из первого энергетического состояния в пятое, составляет примерно 6,05 × 10^6 м/с.
