Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания
Подождите немного. Документ загружается.
161
д) компоненты спектральных линий, удовлетворяющие пра-
вилу отбора
=∆m
, регистрируются только при наблюдении пер-
пендикулярно магнитному полю и поляризованы вдоль
B
;
е) компоненты спектральных линий, удов летв оряющие правилу
отбора
=∆m
, регист рируются только при наблюдении вдоль
магнитного поля и имеют циркулярную поляризацию.
10.В.7. Какие из представленных ниже ответов правильно ха-
рактеризуют эффект Зеемана для спектральной линии диффузной
серии натрия, обусловленной переходом
2/1
2
2/3
2
PD →
?
а) линия расщепляется на 4 компонента, если наблюдать пер-
пендикулярно магнитному полю;
б) линия в общем случае расщепляется на 4 компонента;
в) линия в общем случае расщепляется на 6 компонентов, ко-
торые можно зарегистрировать, наблюдая излучение перпендику-
лярно направлению магнитного поля;
г) при наблюдении вдоль направления поля имеется 4 цирку-
лярно поляризованных компонента;
д) при наблюдении вдоль направления поля имеется 2 цирку-
лярно поляризованных компонента;
е) при наблюдении перпендикулярно полю регистрируется 4
поляризованные перпендикулярно полю компонента;
ж) при наблюдении перпендикулярно полю регистрируется 2
поляризованные вдоль направления поля компонента, при этом ве-
личина расщепления для них
0≠ω∆ .
10.В.8. Какие из представленных ниже ответов правильно ха-
рактеризуют эффект Пашена-Бак а для спектральной линии диффуз-
ной серии натрия, обусловленной переходом
PD →
?
а) линия расщепляется аналогично нор мальному эффек ту Зеемана;
б) наблюдается триплет Лоренца;
в) в общем случае наблюдается расщепление на 6 компонен-
тов, кот орые можно зарегистрировать, наблюдая излучение перпен-
дикулярно полю;
г) в общем случае наблюдается расщепление на 4 компонен-
тов, кот орые можно зарегистрировать, наблюдая излучение перпен-
дикулярно полю;
д) в общем случае наб людается расщепление на 4 компонент ов ,
ко торые мо жно зарегистрирова ть, наблюдая излучение вдоль поля;
е) при наблюдении вдоль поля наблюдается 2 циркулярно по-
ляризованные компоненты.
162
10.В.9. Магнетизм атома обусловлен:
а) орбитальным движением электронов;
б) спиновым и орбитальным движением нуклонов (протонов
и нейтронов) в ядре;
в) спиновым движением электронов;
г) наличием магнитного поля Земли;
д) исключительно орбита льным и спиновым движением заря-
женных (электроны, протоны) частиц, входящих в состав атома.
10.В.10. Внешнее магнитное поле счит ается слабым, если:
а) энергия взаимодействия его с орбитальным магнитным мо-
ментом атома меньше, чем энергия спин-орбитального взаимодей-
ствия;
б) энергия взаимодействия его с орбитальным магнитным мо-
ментом и спиновым меньше, чем энергия спин-орбитального взаи-
модействия атома;
в) взаимодействие с ним «разрывает» спин-орбитальную связь
в атоме;
г) взаимодействие с ним не «разрывает» спин-орбитальную
связь в атоме;
д) энергия взаимодействия его со спиновым магнитным мо-
ментом атома больше, чем энергия спин-орбитального взаимодей-
ствия в атоме;
е) энергия взаимодействия его с орбитальным магнитным мо-
ментом и спиновым больше, чем энергия спин-орбит ального взаи-
модействия в атоме.
10.В.11. Магнитное поле считается сильным, если:
а) энергия взаимодействия его с орбитальным магнитным мо-
ментом атома меньше, чем энергия спин-орбитального взаимодей-
ствия;
б) энергия взаимодействия его с орбитальным магнитным мо-
ментом и спиновым меньше, чем энергия спин-орбитального взаи-
модействия в атоме;
в) взаимодействие с ним «разрывает» спин-орбитальную связь
в атоме;
г) взаимодействие с ним не «разрывает» спин-орбитальную
связь в атоме;
д) энергия взаимодействия с ним со спиновым магнитным
моментом больше, чем энергия спин-орбитального взаимодействия
в атоме;
163
е) энергия взаимодействия с ним с орбитальным магнитным
моментом и спиновым больше, чем энергия спин-орбитального вза-
имодействия.
10.В.12. По сути эффект Пашена-Бака – это:
а) сохранение спин-орбитальной связи в сильном магнитном
поле;
б) превращение сложного эффекта Зеемана в простой в силь-
ных магнитных полях;
в) «разрыв» спин-орбитальной связи в слабом магнитном поле;
г) «разрыв» спин-орбитальной связи в сильном магнитном
поле;
д) превращение простого эффекта Зеемана в сложный в силь-
ных магнитных полях;
е) самостоятельное прецессирование спинового магнитного
момента и индукции магнитного поля вокруг направления орби-
тального магнитного момента.
10.В.13. Явление электронного парамагнитного резонанса воз-
никает:
а) при поглощении электромагнитного СВЧ-излучения диапа-
зона атомами, находящимися в однородном электрическом поле;
б) в результате облучения электромагнитным СВЧ-излучени-
ем диапазона атомов, находящихся в однородном магнитном поле;
в) потому что уровни энергии атомов расщепляются на под-
уровни в однородном магнитном поле;
г) потому что между подуровнями зеемановского расщепле-
ния во зможны переходы в соответствии с правилами отбора
1±=∆m ;
д) в случае поглощения квантов СВЧ-излучения.
10.В.14. Практическое применение ЭПР состоит в том, что:
а) можно определять концентрацию раствора или примесей;
б) можно определять концентрацию парамагнитных частиц;
в) можно определять концентрацию частиц (атомов, молекул),
имеющих неспаренные электроны;
г) можно определять величину магнитного момента атома или
молекулы;
д) можно определять величину магнитног о момента ядра атома;
е) можно определить спин электрона;
ж) можно определить спин ядра.
164
10.В.15. В случае эффекта Штарка:
а) необходимо возбуждение рентгеновских спектров излуче-
ния атомов;
б) излучающие атомы должны находиться в однородном элек-
трическом поле;
в) уровни энергии атомов в электрическом поле смещаются и
расщепляются;
г) величина энергии взаимодействия атома с электрическим
полем зависит от поляризуемости атома;
д) величина энергии взаимодействия атома с электрическим
полем может быть пропорциональна напряженности электричес-
кого поля;
е) величина энергии взаимодействия атома с электрическим
полем мож ет быть пропорциональна квадрату на пряженности элек-
трического поля.
10.В.16. При наблюдении эффекта Штарка в излучении:
а) необходимо возбуждение атомов, находящихся в однород-
ном электрическом поле;
б) необходимо возбуждение атомов, находящихся в однород-
ном магнитном поле;
в) линии оптических спектров атомов расщепляются;
г) компоненты расщепленной линии могут иметь линейную
или циркулярную поляризацию в зависимости от направления на-
блюдения;
д) компоненты расщепленной линии могут быть неполяризо-
ваны, если наблюдать излучение вдоль направления электрическо-
го поля;
е) при наблюдении излучения перпендикулярно направлению
электрического поля наблюдаются линейно поляризов анные
π
-ком-
поненты расщепленной линии.
Ответы
10.А.1 – а); 2 – а); 3 – б); 4 – а); 5 – а); 6 – б); 7 – а); 8 – а); 9 – б);
10 – а); 11 – а); 12 – а); 13 – б); 14 – а); 15 – а); 16 – б); 17 – а); 18 –
а); 19 – а); 20 – б); 21 – б); 22 – б); 23 – в); 24 – а); 25 – а); 26 – б); 27
– в); 28 – а); 29 – б); 30 – б); 31 – б); 32 – а); 33 – а); 34 – а); 35 – б);
36 – а); 37 – а); 38 – б); 39 – а); 40 – а); 41 – б); 42 – а); 43 – б); 44 –
а); 45 – а); 46 – а); 47 – а); 48 – а); 49 – а); 50 – в).
165
10.Б.1 – >0, больше нуля; 2 – <0, меньше нуля; 3 – парамагнит-
ным; 4 – диамагнитным; 5 – нормальным, простым; 6 – циркуляр-
ную; 7 – сложным, аномальным; 8 – магнитном поле; 9 –
35
; 10 –
6; 11 – 7; 12 – 7; 13 – 9; 14 – параллельно; 15 – циркулярно; 16 – -3;
17 – совпадают, равны, одинаковы; 18 – неспаренных; 19 – элект-
рических; 20 – ядра; 21 – электрическом поле; 22 – напряженности
по ля; 23 – кв адрату Е, квадрату напряженности электрического поля;
24 –
3
; 25 – 0; 26 – 1; 27 – 9; 28 – перпендикулярно; 29 – не наблю-
даются; 30 – сложный, аномальный; 31 – простой, нормальный;
32 – 3.
10.В.1 – б), в), г); 2 – б), г); 3 – а), д); 4 – а), б), в), г); 5 – а), б),
в), г), д); 6 – б), д); 7 – в), г), е), ж); 8 – а), б), е); 9 – а), б), в); 10 – б),
г); 11 – в), е); 12 – б), г); 13 – б), в), г), д); 14 – б), в), г), д), ж); 15 –
б), в), г), д), е; 16 – а), в), д), е).
11. Виды движения частиц в молекуле
При изучении строения и свойств простейших молекул в рам-
ках квантовомеханической модели следует обратить внимание на
то, что электрическое поле, в котором совершает движение элект-
рон, не является сферически симмет ричным, а в случае двухатом-
ных молекул оно имеет аксиальную симметрию. Отсюда вытекают
многие о собенности энергетического спектра молекул. Наличие в
молек уле неско льких ат омов соз дает организ ов анную систему (ядер-
ную конфигурацию), которая совершает вращательное движение
вокруг осей инерции и колебательное движение относительно по-
ложения равновесия. Важно понимать, что деление внут ренней
энергии молекулы на электронную, колебательную и вращатель-
ную обосновано в рамках адиабатического приближения. Особен-
ности электронно-колебательно-вращательных спектров молекул
подтверждают обоснованность такого приближения.
Предложенные тестовые задания нацелены, главным образом,
на формирование прочных знаний по теме и умения разобраться с
особенностями спектра внутренней энергии двухатомных молекул,
а также закономерностями и универсальными свойствами чисто
вращательных спектров поглощения молекул.
166
11.А.1. Атомы в молекуле удерживаются благодаря силам при-
тяжения между электронами и ядрами.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.2. Внутреннюю энергию молекулы можно представить
как сумму кинетической энергии движения электронов и ядер и
потенциальной энергии взаимодействия между ними.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.3. В основу адиабатического приближения положены су-
щественные различия в массе электронов и ядер.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.4. Кинетическая энергия электронов, энергия колебаний
и вращений ядерной конфигурации вносят примерно одинаковый
вклад во внутреннюю энергию молекулы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.5. Электроны как более легкие, чем ядра, частицы имеют
большую скорость движения и вносят наибольший вклад во вра-
щательную энергию молекулы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.6. Чисто вращательные спектры молекул можно наблю-
дать в конденсированном состоянии веществ.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
167
11.А.7. Можно получить вращательную структуру колебатель-
но-вращательных спектров, если вещество находится в конденси-
рованном состоянии.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.8. Можно зарегистрировать колебательно-вращательный
спектр молекул, если спектральный прибор настроен на видимую
область спектра.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.9. Используя механическ ую аналогию, можно считат ь , что
каждому вращательному уровню энергии молекулы соответствует
свое определенное значение скорости вращения.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.10. При переходе молекулы на более высокий вращатель-
ный уровень энергии межъядерное расстояние увеличивается по
причине действия центробежных сил инерции.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.11. При переходе молекулы на более высокий вращатель-
ный уровень энергии линейная скорость движения атомов молеку-
лы уменьшается.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.12. Частота линии в чисто вращательном спектре погло-
щения определяется только моментом инерции молекулы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
168
11.А.13. Различие в частотах соседних линий в чисто враща-
тельном спектре поглощения определяется только моментом инер-
ции молекулы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.14. Интенсивность всех линий в чисто вращательном спек-
тре поглощения молекул является одинаковой в том случае, когда
неизменной остается постоянная Планка.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.15. Температура влияет на интенсивность линий в чисто
вращательном спектре поглощения молекул.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.16. Концентрация молекул влияет на интенсивность ли-
ний в чисто вращательном спектре поглощения молекул.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.17. Вклад электронной (
e
E ), колебательной (
υ
E ) и вра-
щательной (
r
E ) энергии молекулы во внутреннюю энергию моле-
кулы различный, причем
υ
<< EEE
re
.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.18. Вклад электронной (
e
E
), колебательной (
υ
E
) и вра-
щательной (
r
E
) энергий молекулы во внутреннюю энергию моле-
кулы различный, причем
υ
>> EEE
re
.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
169
11.А.19. В шкале электромагнитных волн длины волн полос
спектров излучения молекул в соответствии с типами спектров
расположены в последовательности: электронные, колебательные,
вращательные.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.20. При переходе молекулы из 4-го вращательного уров-
ня на 5-й циклическая частота увеличивается в 1,5 раза.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.21. Дипольный момент двухатомных молекул с ионным
типом химической связи равен нулю, и поэтому такие молекулы
полярные.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.22. Молекула обязательно содержит несколько (не менее
2-х) электронов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.23. Молекула обязательно содержит несколько (не менее
2-х) атомов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.24. В случае молекул, также, как и в случае атомов, элек-
трическое поле, в котором находятся электроны, является неодно-
родным.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
170
11.А.25. Кулоновское взаимодействие между ядрами в моле-
куле отсутствует, потому что между ними находятся электроны.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.26. Кулоновское притяжение между ядрами в молекуле
вносит значительный вклад во внутреннюю энергию молекулы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.27. Так как масса электрона значительно меньше, чем
масса ядра, то энергия электронного перехода значительно мень-
ше, чем энергия колебательного перехода.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.28. Энергия колебательного перехода значительно боль-
ше, чем энергия вращательного перехода.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.29. Вращательная энергия основного вращательного со-
стояния всех молекул независимо от их типа и массы одинакова.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.А.30. Межъядерное расстояние в молекуле
HBr
в 1,2 раза
меньше, чем межъядерное расстояние в молекуле
HF
, поэтому энер-
гия вращательного уровня
1
E
для первой молекулы меньше, чем
для второй.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
11.Б.1. В рамках адиабатического приближения выделяют три
вида движения частиц в молекуле __________.