Start › Klasy › Fizyka — Klasa 4 LO › Model atomu Bohra

Model atomu Bohra

Fizyka — Klasa 4 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

🧩Quizy 1

📘Teoria 2

Kwantowy model atomu — poziomy energetyczne
Model Bohra (wodór):
  • Elektrony krążą tylko po dozwolonych orbitach o kwantowanych momentach pędu: $L = n\hbar$
  • Energie poziomów: $E_n = -\dfrac{13{,}6\ \text{eV}}{n^2}$, $n = 1, 2, 3, \ldots$ (liczba kwantowa główna)
  • Stan podstawowy: $n=1$, $E_1 = -13{,}6$ eV; stany wzbudzone: $n > 1$
  • Foton emitowany przy przejściu $n_2 \to n_1$ ($n_2 > n_1$): $E_{foton} = E_{n_2} - E_{n_1} = hf$
Prosto mówiąc: Elektrony w atomie nie mogą mieć dowolnej energii — tylko "schodkowe" wartości. Przeskok elektronu na niższy poziom = emisja fotonu o ściśle określonej barwie. Dlatego widma atomów są liniowe, nie ciągłe.
Serie spektralne wodoru:
  • Lyman ($n \to 1$): UV
  • Balmer ($n \to 2$): widzialna
  • Paschen ($n \to 3$): podczerwień
Wzór Rydberga: $\dfrac{1}{\lambda} = R_H\left(\dfrac{1}{n_1^2} - \dfrac{1}{n_2^2}\right)$, $R_H = 1{,}097 \times 10^7\ \text{m}^{-1}$
Przykład: Energia fotonu przy przejściu $n=3 \to n=2$ w atomie wodoru:
  1. $E_3 = -\dfrac{13{,}6}{9} \approx -1{,}51$ eV
  2. $E_2 = -\dfrac{13{,}6}{4} = -3{,}4$ eV
  3. $E_{foton} = -1{,}51 - (-3{,}4) = 1{,}89$ eV → czerwona linia (656 nm)
⚡ Zapamiętaj: Atom absorbuje foton → elektron skacze wyżej (pobiera energię). Atom emituje foton → elektron spada niżej (oddaje energię). Energia fotonu jest dokładnie równa różnicy poziomów energetycznych.
Model atomu Bohra (klasa 4 LO)

Postulaty

Elektron krąży po dozwolonych orbitach bez wypromieniowania energii.

Emisja i absorpcja

Przy przeskoku między orbitami atom emituje lub pochłania foton o energii $\Delta E=h f$.

Kwantowanie

Energia atomu przyjmuje tylko określone wartości.

∑Wzory 1

Energia poziomów w atomie wodoru (Bohr)
$$E_n = -\frac{13{,}6\ \text{eV}}{n^2}$$

Do czego służy: podaje energię elektronu na dozwolonych orbitach atomu wodoru. $n$ — numer orbity. Znak minus oznacza, że elektron jest związany. Przejściom między poziomami towarzyszy emisja lub pochłonięcie fotonu.

✍Zadania dodatkowe 13

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr 1

Oblicz energię elektronu na drugiej orbicie ($n=2$) atomu wodoru według modelu Bohra.

Zadanie nr 2

Ile energii trzeba dostarczyć, aby całkowicie oderwać elektron ze stanu podstawowego ($n=1$) atomu wodoru (energia jonizacji)?

Zadanie nr 3

Wyjaśnij, dlaczego atomy emitują światło tylko o określonych barwach (liniach widmowych).

Zadanie nr FZ24.1

Oblicz energię fotonu o długości fali $620$ nm (przyjmij $hc=1240\ \text{eV}\cdot$nm).

Zadanie nr FZ24.2

Oblicz energię poziomu $n=3$ w atomie wodoru.

Zadanie nr FZ24.3

Foton emitowany przy przejściu $5\to3$ w atomie wodoru ma — w porównaniu z fotonem emitowanym przy przejściu $4\to3$ — energię i długość fali:

A mniejszą energię i mniejszą $\lambda$
B większą energię i mniejszą $\lambda$
C większą energię i większą $\lambda$
D taką samą energię
Zadanie nr FZ24.4

Rozważamy zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Oceń prawdziwość stwierdzeń.

  1. Zwiększenie natężenia padającego światła zwiększa maksymalną energię kinetyczną elektronów.
  2. Poniżej pewnej częstotliwości progowej zjawisko fotoelektryczne nie zachodzi.
  3. Maksymalna energia kinetyczna elektronów rośnie liniowo wraz z częstotliwością światła.

Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.

P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr FZ24.5

Praca wyjścia dla pewnego metalu wynosi $2{,}3$ eV. Oblicz maksymalną energię kinetyczną elektronów wybijanych światłem o długości fali $400$ nm ($hc=1240\ \text{eV}\cdot$nm).

Zadanie nr FZ24.6

Oblicz najdłuższą falę światła, która wywoła efekt fotoelektryczny dla metalu o pracy wyjścia $4{,}0$ eV.

Zadanie nr FZ24.7

Oblicz długości fal emitowanych przy przejściach $3\to2$ i $4\to2$ w atomie wodoru i ustal, która linia jest bardziej czerwona.

Zadanie nr FZ24.8

Oblicz długość fali de Broglie’a elektronu rozpędzonego napięciem $100$ V ($h=6{,}63\cdot10^{-34}$, $m=9{,}11\cdot10^{-31}$ kg, $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C).

Zadanie nr FZ24.9

Oblicz energię jonizacji atomu wodoru ze stanu podstawowego oraz minimalną długość fali fotonu zdolnego zjonizować ten atom.

Zadanie nr FZ24.10

W widmie emisyjnym mieszaniny wodoru i helu zaobserwowano linię o długości $434$ nm. Sprawdź rachunkiem, czy może ona pochodzić od wodoru, i wskaż odpowiednie przejście.

📄Zadania z arkuszy 11

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Zadanie nr 11.1 · Matura 2025
Długość fali oraz energię fotonu emitowanego przez atom wodoru podczas przejścia $5 \to 3$ oznaczymy – odpowiednio – jako $\lambda_{53}$ oraz $E_{53}$. Długość fali oraz energię fotonu emitowanego przez atom wodoru podczas przejścia $4 \to 3$ oznaczymy – odpowiednio – jako $\lambda_{43}$ oraz $E_{43}$. Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz odpowiedź 1., 2. albo 3. Relacje pomiędzy długościami fal i energiami fotonów emitowanych podczas opisanych przejść są następujące:
  • A. $\lambda_{53} > \lambda_{43}$
  • B. $\lambda_{53} \lt \lambda_{43}$
  • C. $\lambda_{53} = \lambda_{43}$
oraz:
  • 1. $E_{53} > E_{43}$
  • 2. $E_{53} \lt E_{43}$
  • 3. $E_{53} = E_{43}$
A $\lambda_{53} > \lambda_{43}$
B $\lambda_{53} \lt \lambda_{43}$
C $\lambda_{53} = \lambda_{43}$
Zadanie nr 11.2 · Matura 2025
Energię fotonu emitowanego podczas przejścia $4 \to 2$ w atomie wodoru oznaczymy jako $E_{42}$. Przyjmij model zjawiska, w którym:
  • przed emisją fotonu atom wodoru spoczywał
  • pomijamy energię kinetyczną atomu wodoru uzyskaną podczas odrzutu przy emisji fotonu
Oblicz $E_{42}$. Zapisz obliczenia. Wynik podaj w eV. Wskazówka: Skorzystaj z Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki.
Zadanie nr 9.3 · Próbny 2024

Oblicz $\lambda_{31}$ — długość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu $3\to 1$ w atomie wodoru. Wynik podaj zaokrąglony do trzech cyfr znaczących. (Pomiń energię kinetyczną odrzutu atomu.)

Zadanie nr 11.2 · Matura 2022

Oceń prawdziwość (P/F): 1) energia fotonu emitowanego przy $4\to2$ jest równa energii fotonu pochłoniętego przy $2\to4$; 2) długość fali fotonu emitowanego przy $4\to2$ jest większa od długości fali przy $3\to2$; 3) minimalna energia fotonu wybijającego elektron z wodoru w stanie podstawowym $\approx13{,}6$ eV.

Zadanie nr 9.1 · Matura 2021

Elektron w atomie wodoru na poziomie $n=4$. $f_{45}$ — częstotliwość fotonu pochłoniętego przy $4\to5$, $f_{46}$ — przy $4\to6$; energie odpowiednio $E_{45}$, $E_{46}$. Dokończ: $f_{45}$ ___ $f_{46}$ [A $>$ / B $=$ / C $\lt $], ponieważ energie spełniają [1 $E_{45}>E_{46}$ / 2 $E_{45}=E_{46}$ / 3 $E_{45}\lt E_{46}$].

Zadanie nr 9.2 · Matura 2021

Elektron przeszedł z $n=4$ na niższy poziom, emitując foton o energii $2{,}55$ eV. Wyznacz numer poziomu, na który przeszedł elektron. ($E_n=-\tfrac{13{,}6}{n^2}$ eV.)

Zadanie nr 13 · Matura 2020

Emisja fotonu w atomie wodoru zachodzi przy przejściu $a\to b$ ($a>b$). Rozważ przejścia: $3\to2$, $7\to4$, $4\to3$, $4\to1$. Ustal, któremu towarzyszy emisja fotonu o największej długości fali.

Zadanie nr 8 · Matura 2019

W atomie elektron może przechodzić kolejno z poziomu A do B, z B do C i z C do D, emitując fotony o długościach $\lambda_{AB},\lambda_{BC},\lambda_{CD}$; możliwe jest też bezpośrednie przejście A→D ($\lambda_{AD}$).

Rysunek do zadania

Wyprowadź wzór na $\lambda_{AD}$ w zależności od $\lambda_{AB},\lambda_{BC},\lambda_{CD}$.

Zadanie nr 13.1 · Matura 2018

Strumień cząstek $\alpha$ skierowano prostopadle na cienką folię ze złota. Na rysunku zaznaczono dwie cząstki $\alpha$ zbliżające się do jądra złota z jednakowymi prędkościami.

Rysunek do zadania

Naszkicuj przybliżone tory ruchu obu cząstek $\alpha$.

Zadanie nr 13.2 · Matura 2018

Wyniki: większość cząstek $\alpha$ przelatywała prawie bez zmiany kierunku, część zmieniła kierunek, znikoma część odbiła się pod dużymi kątami. Wyniki przemawiały za modelem atomu, w którym [A ładunek dodatni rozmieszczony jak ujemny / B większą część atomu wypełnia tylko ładunek dodatni / C ładunek dodatni zajmuje bardzo małą część atomu], a jego masa [1 dużo większa od masy ujemnego / 2 dużo mniejsza / 3 taka sama].

Zadanie nr 17.1 · Matura 2017

Pewien fizyk twierdzi, że gdy na atom w stanie wzbudzonym pada kwant o energii równej różnicy stanów, to niekiedy przejściu elektronu towarzyszy emisja dwóch kwantów identycznych z padającym (czyli z jednego kwantu powstają trzy). Wybierz zdanie, które poprawnie ocenia, czy to możliwe.

A Jest to możliwe przy starannym dopasowaniu energii kwantu
B Jest to niemożliwe, gdyż zabrania tego zasada zachowania pędu
C Jest to niemożliwe, gdyż zabrania tego zasada zachowania energii
D Jest to niemożliwe, gdyż zabrania tego zasada zachowania ładunku
Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.