Все задачи по теме — от базовых к сложным, с подсказками и решениями. Объяснение темы — на странице темы.
База
БазаЗадача 1
Какой спектр увидят в спектроскопе от трёх источников — раскалённой спирали тостера, газоразрядной трубки с разреженным неоном и расплавленного стекла в печи?
Подсказка
Важно, чем светится вещество — твёрдым или жидким телом либо разреженным газом.
Решение
Спираль и расплавленное стекло — твёрдое и жидкое раскалённые тела, их атомы сильно взаимодействуют, поэтому спектр сплошной. Разреженный неон состоит из изолированных атомов, они дают линейчатый спектр.
Ответ
Спираль и стекло — сплошной, неон — линейчатый
БазаЗадача 2
Жёлтая линия в спектре натрия имеет длину волны 589 нм. Найдите частоту этого света. Скорость света 3·10⁸ м/с.
Подсказка
Длина волны, частота и скорость связаны формулой \(c = \lambda\nu\).
Свет лампы накаливания пропустили через стеклянную колбу с холодным разреженным водородом и направили в спектроскоп. Что будет видно? Что изменится, если колбу убрать?
Решение
Лампа даёт сплошной спектр. Холодный водород поглощает свет тех частот, которые сам излучает, поэтому на радужной полосе появятся тёмные линии на местах линий водорода — линейчатый спектр поглощения. Без колбы останется чистый сплошной спектр.
Ответ
Сплошной спектр с тёмными линиями водорода; без колбы — сплошной спектр без линий
Сложный
СложныйЗадача 5
В спектре поглощения облака газа видны тёмные линии с длинами волн 589 нм, 656 нм и 486 нм. Линии испускания натрия — 589 нм, водорода — 656, 486 и 434 нм, лития — 671 нм. Какие элементы есть в облаке? Почему можно сказать уверенно только про те, чьи линии найдены?
Решение
По закону Кирхгофа атомы поглощают свет тех же частот, что и излучают. Линия 589 нм совпадает с линией натрия, линии 656 и 486 нм — с линиями водорода. Линии лития 671 нм нет, значит, лития в облаке нет или его слишком мало. Линия водорода 434 нм может быть слабой, но двух совпадений уже достаточно. Вывод делают только по совпавшим линиям, потому что набор линий у каждого элемента свой, как отпечаток пальца.
Ответ
Натрий и водород; лития не обнаружено
СложныйЗадача 6
Спектральный анализ позволяет обнаружить элемент массой от 10⁻¹⁰ г. В пробе массой 2 мг примесь серебра составляет 0,00001 % массы. Найдите массу серебра в граммах и выясните, заметит ли его анализ.
Подсказка
Переведите миллиграммы в граммы, а проценты — в доли.
Решение
\(m = 2 \cdot 10^{-3}\) г, доля \(0{,}00001\,\% = 10^{-7}\). Масса серебра \(m_{\text{Ag}} = 2 \cdot 10^{-3} \cdot 10^{-7} = 2 \cdot 10^{-10}\) г. Это в 2 раза больше порога \(10^{-10}\) г, поэтому серебро обнаружат.