2. На рисунке 41 представлена энергетическая диаграмма стационарных состояний атома водорода и переход из одного стационарного состояния в другое. Насколько изменилась энергия атома водорода при этом переходе? Ответ выразить в джоулях.

Решение:

На рисунке 41 показана энергетическая диаграмма атома водорода. Наблюдаем переход электрона с уровня \( n=2 \) на уровень \( n=1 \).

Энергия уровня \( E_n \) вычисляется по формуле:

\[ E_n = -\frac{13.6}{n^2} \text{ эВ} \]

Начальная энергия (уровень \( n=2 \)):

\[ E_2 = -\frac{13.6}{2^2} = -\frac{13.6}{4} = -3.4 \text{ эВ} \]

Конечная энергия (уровень \( n=1 \)):

\[ E_1 = -\frac{13.6}{1^2} = -13.6 \text{ эВ} \]

Изменение энергии \( \Delta E \) равно конечной энергии минус начальная энергия:

\[ \Delta E = E_1 - E_2 = -13.6 \text{ эВ} - (-3.4 \text{ эВ}) = -13.6 + 3.4 = -10.2 \text{ эВ} \]

Перевод в джоули (1 эВ \( \approx 1.602 \times 10^{-19} \) Дж):

\[ \Delta E = -10.2 \text{ эВ} \times 1.602 \times 10^{-19} \frac{\text{Дж}}{\text{эВ}} \approx -1.634 \times 10^{-18} \text{ Дж} \]

Ответ: \( -1.634 \times 10^{-18} \) Дж.