Упр.71.17 ГДЗ Лукашик 7-9 класс по физике (Физика)

Потенциальная энергия электрического взаимодействия электрона с ядром атома стремится к нулю по мере удаления электрона от ядра на бесконечно большое расстояние. В основном состоянии она принимает максимальное отрицательное значение (см. рис. Х-1). При поглощении кванта излучения атом переходит в состояние с меньшим численным значением энергии. Почему в таком случае мы говорим об увеличении энергии атома? Предложите аналогию изменения энергии в поле силы тяжести.

Потенциальная энергия электрона в атоме отрицательна, если за нулевой уровень принять состояние электрона на бесконечно большом расстоянии от ядра. Поэтому при поглощении кванта излучения энергия атома увеличивается, хотя численное значение потенциальной энергии может стать меньше по модулю и перейти, например, от $$E_1=-5\ \text{эВ}$$ к $$E_2=-3\ \text{эВ}.$$

Разность энергий при этом равна

$$\Delta E=E_2-E_1=-3-(-5)=2\ \text{эВ}.$$

То есть энергия атома возросла на $$2\ \text{эВ},$$ хотя само значение энергии стало менее отрицательным.

Аналогия с полем тяжести: если нулевой уровень потенциальной энергии выбрать на большой высоте, то у тела у поверхности Земли энергия будет отрицательной. При подъёме тела его потенциальная энергия увеличивается, хотя численно может оставаться отрицательной.

Ответ: энергия атома увеличивается, потому что его потенциальная энергия становится менее отрицательной; это аналогично подъёму тела в поле тяжести при выбранном высоко нулевом уровне энергии.