Yhteenveto ja itsearviointi

Yhteenveto

Atomin energiatasot

  • Atomin elektronien energiat on kvantittuneet eli ne saavat vain tiettyjä kiinteitä arvoja.
  • Atomi virittyy vastaanottaessaan juuri sopivan määrän energiaa fotonin muodossa. Tällöin atomin elektroni siirtyy korkeammalle energiatasolle.
  • Elektronit palaavat luonnostaan kohti alinta energiatasoa, jolloin atomin viritystila purkautuu ja se luovuttaa energiaa fotonina. Viritystila voi purkautua vaiheittain useiden viritystilojen kautta.
  • Atomi vastaanottaa tai luovuttaa vain fotoneita, joiden energia on täsmälleen kahden tilan energioiden välisen erotuksen [[$ \Delta E $]]​ suuruinen. Fotonin aallonpituus lasketaan tällöin kaavasta:
​[[$ \quad \Delta E=\dfrac{hc}{\lambda} $]]​

Vetyatomin energiatasot

  • Vetyatomin elektronin mahdolliset energiat noudattavat kaavaa
​[[$ \quad E_n=-\dfrac{13,6 \text{ eV}}{n^2} $]]​
  • ​Vedyn perustilaa kuvaa arvo n=1. Vedyn ensimmäistä viritystilaa vastaa arvo n=2, toista viritystilaa n=3 jne.
  • Vetyatomiin sidotun elektronin energia on negatiivinen. Korkeimpien viritystilojen energiat ovat hyvin lähellä nollaa. Fotoni, jonka energia on 13,6 eV tai suurempi, aiheuttaa vedyn ionisoitumisen.

Absorptio- ja emissiospektri

  • Aineen atomit absorboivat fotoneita, joiden energia on juuri sopiva virittämään atomin perustilasta jollekin viritystilalle.
  • Absorptiospektristä puuttuvat tällaisten fotonien aallonpituudet.
  • Aineen virittyneet atomit emittoivat fotoneita, joiden energia vastaa siirtymiä viritystilalta kohti perustilaa. 
  • Emissiospektri koostuu aallonpituuksista, joita vastaava fotoni on vapautunut virityksen purkautuessa.

Testaa osaamisesi! Maks. 20 p.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Tehtävä 1 on monivalintatehtävä. Ratkaise tehtävät 2 ja 3 vaiheittain ja perustellen. Pisteytä omat ratkaisusi malliratkaisun avulla ja merkitse pistemääräsi tehtävän jälkeiseen valintaruutuun.

1. Kuvassa on erään kuvitteellisen atomin energiatasokaavio, johon on merkitty siirtymiä. Päättele kaavion perusteella oikea vaihtoehto seuraaviin kysymyksiin. (3 p.)

a) Mitkä siirtymistä aiheutuvat säteilyn absorbtiosta?





b) Missä siirtymässä emittoituu lyhytaaltoisinta säteilyä?





c) Kuinka suuri on atomin ionisoitumisenergia?






2. Ratkaise tehtävä vaiheittain ja perustellen. Pisteytä tämän jälkeen ratkaisusi malliratkaisun perusteella. (6 p.)

Vedyn absorbtiospektrissä on viiva 102 nm:n kohdalla.
a) Kuinka suuri on kyseisen fotonin energia?
b) Määritä Bohrin vetyatomimallin nojalla, minkä energiatasojen välinen siirtymä aiheuttaa kyseisen viivan.

Näytä ratkaisu

Oman ratkaisun pistemäärä:


3. Ratkaise tehtävä vaiheittain ja perustellen. Pisteytä tämän jälkeen ratkaisusi malliratkaisun perusteella. (11 p.)

Ohessa on elohopean yksinkertaistettu energiatasokaavio.

a) Laske säteilyn aallonpituudet, joita elohopea emittoi kaavioon merkittyjen viritystilojen purkautuessa perustilaan.
b) Elektroni törmää perustilassa olevaan elohopea-atomiin ionisoiden sen. Kuinka suuri elektronin nopeus oli vähintään? Kuinka suuri on vähintään ollut elektronia kiihdyttävä jännite, kun se on lähtenyt levosta?
c) a-kohdassa lasketut aallonpituudet ovat uv-alueella. Millaisen ilmiön kautta tämä uv-säteily muuntuu näkyväksi valoksi loisteputken pinnalla?

Näytä ratkaisu

Oman ratkaisun pistemäärä:


Tallenna vastauksesi. Testin maksimipistemäärä on 20 p.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen