سوال ۵۸ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۵۸ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ (ریاضی) · فصل ۵: آشنایی با فیزیک اتمی
در تابشهای اتم هیدروژن در رشتهٔ براکت ()، نسبت بلندترین طول موج گسیلشده به کوتاهترین طول موج این رشته، چقدر است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
در رشتهٔ براکت، همهٔ گذارها به تراز ختم میشوند و تراز آغازین میتواند باشد. بنابراین رابطهٔ ریدبرگ برای این رشته چنین است (فیزیک ۳ ریاضی، صفحات ۱۲۳–۱۲۴):
گام اول: تعیین بلندترین طول موج
با افزایش ، مقدار کاهش مییابد؛ پس بیشتر و طول موج کمتر میشود. بنابراین بلندترین طول موج از کوچکترین تراز آغازین مجاز، یعنی گذار ، بهدست میآید:
پس:
گام دوم: تعیین کوتاهترین طول موج
کوتاهترین طول موج در حدّ حاصل میشود؛ در این حالت . این همان روشی است که در مثال رشتهٔ پفوند کتاب بهکار رفته است (فیزیک ۳ ریاضی، صفحهٔ ۱۲۴):
پس:
گام سوم: محاسبهٔ نسبت خواستهشده
ثابت ریدبرگ در نسبت حذف میشود و نیازی به مقدار عددی آن نداریم.
پاسخ: گزینهٔ ۱
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۲: ممکن است با کنارگذاشتن توان دوم عددهای کوانتومی و اشتباهگرفتن تراز آغازین، به نسبت برسید؛ اما رابطهٔ ریدبرگ شامل معکوس مربع عددهای کوانتومی است و در این رشته، تراز پایانی است.
- گزینهٔ ۳: نسبت ممکن است از جابهجایی صورت و مخرج هنگام سادهکردن عبارت بهدست آید. نسبت موردنظر، معکوس کل این تفاضل است، نه نسبت یکی از جملههای آن به حاصل تفاضل.
- گزینهٔ ۴: اگر پس از محاسبهٔ نسبت طول موجها بهاشتباه از آن جذر بگیرید، به میرسید. رابطهٔ ریدبرگ مستقیماً معکوس طول موج را میدهد و هیچ مرحلهای به جذرگیری نیاز ندارد.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- رابطهٔ ریدبرگ و روش تعیین دو انتهای طول موج یک رشته را مرور کنید؛ مثال کتاب دربارهٔ رشتهٔ پفوند نیز همین روش را دارد (فیزیک ۳ ریاضی، صفحهٔ ۱۲۴).
- در رشتهٔ براکت، تراز پایانی است. بلندترین طول موج به گذار از نزدیکترین تراز بالاتر و کوتاهترین طول موج به حدّ مربوط میشود.
- برای دو انتهای رشته، عبارتهای و را بنویسید. هنگام تشکیل نسبت طول موجها دقت کنید که نسبت معکوس طول موجها باید وارونه شود.