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कमरे के ताप पर गैसीय हाइड्रोजन पर किसी 12.5 eV की इलेक्ट्रॉन पुंज की बमबारी की गई। किन तरंगदैर्घ्यों की श्रेणी उत्सर्जित होगी?

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Question

कमरे के ताप पर गैसीय हाइड्रोजन पर किसी 12.5 eV की इलेक्ट्रॉन पुंज की बमबारी की गई। किन तरंगदैर्घ्यों की श्रेणी उत्सर्जित होगी?

Numerical
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Solution

प्रश्नानुसार कमरे के तापमान पर गैसीय हाइड्रोजन पर बमबारी करने के लिए प्रयुक्त इलेक्ट्रॉन पुंज की ऊर्जा 12.5 eV है। इसके अलावा, कमरे के तापमान पर इसकी निम्नतम स्थिति में गैसीय हाइड्रोजन की ऊर्जा −13.6 eV है।

जब गैसीय हाइड्रोजन को इलेक्ट्रॉन पुंज से बमबारी की जाती है, गैसीय हाइड्रोजन की ऊर्जा −13.6 + 12.5 eV अर्थात −1.1 eV हो जाती है।

कक्षीय ऊर्जा कक्षा स्तर (n) से संबंधित है:

E = `(-13.6)/(n)^2 ev`

n = 3 के लिए, = `(-13.6)/9` = −1.5 eV

यह ऊर्जा गैसीय हाइड्रोजन की ऊर्जा के लगभग बराबर है। अतः, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि इलेक्ट्रॉन n = 1 से n = 3 स्तर तक कूद गया है।

इसके ऊर्जा क्षय के दौरान, इलेक्ट्रॉन सीधे n = 3 से n = 1 तक कूद सकते हैं, जो हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम की लाइमैन श्रृंखला को दर्शाता है।

लाइमैन श्रृंखला के लिए,

`1/lambda = R_y (1/1^2 - 1/n^2)`

जहाँ, Ry = रेड्बर्ग स्थिरांक = 1.097 × 107 m−1

λ = इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्सर्जित विकिरण की तरंगदैर्घ्य

n = 3 के लिए, हम λ इस प्रकार प्राप्त कर सकते हैं:

`1/lambda = 1.0997 xx 10^7 (1/1^2 - 1/3^2)`

= `1.097 xx 10^7 (1 - 1/9)`

= `1.097 xx 10^7 xx 8/9`

= `9/(8 xx 1.097 xx 10^7)`

= 102.55 nm

यदि इलेक्ट्रॉन n = 2 से n = 1 तक जाता है, तो विकिरण की तरंगदैर्घ्य,

`1/lambda = 1.097 xx 10^7 (1/1^2 - 1/2^2)`

= `1.097 xx 10^7(1- 1/4)`

= `1.097 xx 10^7 xx 3/4`

= `4/(1.097 xx 10^7 xx 3)`

= 121.54 nm

यदि संक्रमण n = 3 से n = 2 तक होता है, तो विकिरण की तरंगदैर्घ्य,

`1/lambda = 1.097 xx 10^7 (1/2^2 - 1/3^2)`

`= 1.097 xx 10^7 (1/4 - 1/9)`

= `1.097 xx 10^7 xx 5/36`

= `36 /(5xx1.097 xx 10^7)`

= 656.33 nm

यह विकिरण हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम के बाल्मर श्रृंखला से मेल खाता है।

इसलिए, लाइमैन श्रृंखला में, दो तरंगदैर्घ्य यानी 102.55 nm और 121.54 nm उत्सर्जित होते हैं। बाल्मर श्रृंखला में तरंगदैर्घ्य अर्थात 656.33 nm उत्सर्जित होता है।

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हाइड्रोजन परमाणु का बोर मॉडल
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Chapter 12: परमाणु - अभ्यास [Page 438]

APPEARS IN

NCERT Bhautiki bhag 1 aur 2 [Hindi] Class 12
Chapter 12 परमाणु
अभ्यास | Q 12.9 | Page 438

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निम्नतम अवस्था में विद्यमान एक हाइड्रोजन परमाणु एक फोटॉन को अवशोषित करता है जो इसे n = 4 स्तर तक उत्तेजित कर देता है। फोटॉन की तरंगदैर्घ्य तथा आवृत्ति ज्ञात कीजिए।


  1. बोर मॉडल का उपयोग करके किसी हाइड्रोजन परमाणु में n = 1, 2 तथा 3 स्तरों पर इलेक्ट्रॉन की चाल परिकलित कीजिए।
  2. इनमें से प्रत्येक स्तर के लिए कक्षीय अवधि परिकलित कीजिए।

हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन एवं प्रोटॉन के मध्य गुरुत्वाकर्षण, कूलॉम-आकर्षण से लगभग 10-40 के गुणक से कम है। इस तथ्य को देखने का एक वैकल्पिक उपाय यह है कि यदि इलेक्ट्रॉन एवं प्रोटॉन गुरुत्वाकर्षण द्वारा सम्बद्ध हों तो किसी हाइड्रोजन परमाणु में प्रथम बोर कक्षा की त्रिज्या का अनुमान लगाइए। आप मनोरंजक उत्तर पाएँगे।


हाइड्रोजन परमाणु की प्रथम उत्तेजित अवस्था में इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा लगभग – 3.4eV है।

  1. इस अवस्था में इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा क्या है?
  2. इस अवस्था में इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा क्या है?
  3. यदि स्थितिज ऊर्जा के शून्य स्तर के चयन में परिवर्तन कर दिया जाए तो ऊपर दिए गए उत्तरों में से कौन-सा उत्तर परिवर्तित होगा?

प्रथम बोर-त्रिज्या और म्यूओनिक हाइड्रोजन परमाणु [अर्थात् कोई परमाणु जिसमें लगभग 207 me द्रव्यमान का ऋणावेशित म्यूऑन (μ–) प्रोटॉन के चारों ओर घूमता है। की निम्नतम अवस्था ऊर्जा को प्राप्त करने का परिकलन कीजिए।


जब हाइड्रोजन परमाणु में उत्तेजित इलेक्ट्रॉन n = 6 से मूल अवस्था में जाता है, तो प्राप्त उत्सर्जित रेखाओं की अधिकतम संख्या क्या होगी?


हाइड्रोजन परमाणु के पाँचवें बोर कक्षक की त्रिज्या की गणना कीजिए।


हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन को पहली कक्ष से पाँचवीं कक्ष तक ले जाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की जूल में गणना कीजिए। जब यह इलेक्ट्रॉन तलस्थ अवस्था में लौटता है, तो किस तरंग-दैर्घ्य का प्रकाश उत्सर्जित होगा?
(इलेक्ट्रॉन की तलस्थ अवस्था ऊर्जा −2.18 × 10−11 ergs है।)


हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा En = `(-2.18 × 10^-18)/("n"^2) "J"` द्वारा दी जाती है। n = 2 कक्षा से इलेक्ट्रॉन को पूरी तरह निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा की गणना कीजिए। प्रकाश की सबसे लंबी तरंग-दैर्घ्य (cm में) क्या होगी, जिसका उपयोग इस संक्रमण में किया जा सके?


\[\ce{He^+_{ (g)} -> He^{2+}_{ (g)} + e^-}\] प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा की गणना कीजिए। हाइड्रोजन परमाणु की तलस्थ अवस्था में आयनन ऊर्जा 2.18 × 10−18 J atom−1 है।


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