سوال ۱۰۷ شیمی کنکور تجربی ۱۴۰۵ با پاسخ تشریحی

برای بررسی گزینه‌ها باید میان جذب و نشر انرژی تمایز بگذاریم و محدودیت چشم در مشاهدهٔ پرتوهای الکترومغناطیسی را در نظر بگیریم.

۱) انتقال به لایهٔ بالاتر، جذب است نه نشر.
وقتی الکترون با جذب انرژی به لایهٔ ششم می‌رود، اتم برانگیخته می‌شود. این انتقال به‌خودی‌خود باعث گسیل نور نمی‌شود؛ گسیل نور هنگام بازگشت الکترون از تراز بالاتر به تراز پایین‌تر رخ می‌دهد. بنابراین نباید مرحلهٔ جذب انرژی را با تشکیل طیف نشری یکی دانست. کتاب نیز طیف نشری را حاصل بررسی نور گسیل‌شده از ماده معرفی می‌کند (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۳).

۲) نسبت طول موج‌های داده‌شده بزرگ‌تر از یک است.
برای انتقال‌های مورد مقایسه، انرژی لایهٔ پنجم از لایهٔ چهارم بیشتر است؛ پس با یکسان‌بودن لایهٔ پایانی داریم:
$\Delta E_{5\to2}>\Delta E_{4\to2}$
از رابطهٔ $E=\frac{hc}{\lambda}$ نتیجه می‌شود هرچه انرژی فوتون بیشتر باشد، طول موج آن کوتاه‌تر است؛ این رابطهٔ معکوس در کتاب نیز بیان شده است (شیمی ۱، صفحه‌های ۱۹–۲۰). در نتیجه:
$\lambda_{5\to2}<\lambda_{4\to2}$
پس:
$\frac{\lambda_{4\to2}}{\lambda_{5\to2}}>1$
بنابراین گزینهٔ دوم نادرست است.

۳) تک‌الکترونی‌بودن به معنای یکسان‌بودن طول موج‌ها نیست.
گونه‌های تک‌الکترونی، مانند $\mathrm{H}$ و $\mathrm{He^+}$، بار هستهٔ یکسانی ندارند. تفاوت جاذبهٔ هسته باعث تفاوت انرژی ترازها و اختلاف انرژی انتقال‌های متناظر می‌شود؛ بنابراین طول موج‌های آن‌ها یکسان نیست. این موضوع با اختصاصی‌بودن طیف نشری عناصر نیز سازگار است (شیمی ۱، صفحهٔ ۲۳).

۴) پرتو کنترل تلویزیون را می‌توان با دوربین موبایل آشکار کرد.
کنترل تلویزیون پرتو فروسرخ گسیل می‌کند که خارج از گسترهٔ مرئی است و چشم آن را مستقیماً نمی‌بیند. در آزمایش کتاب، با نگاه‌کردن به چشمی کنترل از طریق دوربین موبایل می‌توان تابش آن را روی نمایشگر مشاهده کرد؛ یعنی دوربین پرتو نامرئی را آشکار می‌کند و نمایشگر نشانه‌ای دیدنی از آن نشان می‌دهد (شیمی ۱، صفحه‌های ۲۰–۲۱). پس عبارت چهارم درست است.

پاسخ: گزینهٔ ۴