Какова сила электрического поля ядра на первой и четвертой орбитах атома водорода?

Для расчёта силы электрического поля ядра на орбитах атома водорода мы можем использовать формулу:

\[F = \frac{{k \cdot e \cdot Z \cdot q}}{{r^2}}\]

где:
F - сила электрического поля,
k - постоянная Кулона (\(9 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\)),
e - элементарный заряд (\(1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}\)),
Z - заряд ядра (для водорода равен 1),
q - заряд электрона (\(1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}\)),
r - радиус орбиты.

Для первой орбиты (n = 1) радиус орбиты водорода составляет \(0.53 \, \text{Ангстрем}\) (\(5.3 \times 10^{-11} \, \text{м}\)).

Подставим значения в формулу:

\[F_1 = \frac{{(9 \times 10^9) \cdot (1.6 \times 10^{-19}) \cdot 1 \cdot (1.6 \times 10^{-19})}}{{(5.3 \times 10^{-11})^2}}\]

\[F_1 = 8.32 \times 10^{-8} \, \text{Н}\]

Следовательно, сила электрического поля ядра на первой орбите атома водорода равна \(8.32 \times 10^{-8} \, \text{Н}\).

Для четвертой орбиты (n = 4) радиус орбиты водорода составляет \(2.12 \, \text{Ангстрем}\) (\(2.12 \times 10^{-10} \, \text{м}\)).

Подставим значения в формулу:

\[F_4 = \frac{{(9 \times 10^9) \cdot (1.6 \times 10^{-19}) \cdot 1 \cdot (1.6 \times 10^{-19})}}{{(2.12 \times 10^{-10})^2}}\]

\[F_4 = 4.55 \times 10^{-9} \, \text{Н}\]

Следовательно, сила электрического поля ядра на четвертой орбите атома водорода равна \(4.55 \times 10^{-9} \, \text{Н}\).