Спектр атома водорода

При изучении излучения ученым удалось установить общие закономерности в характере спектров и найти ряд эмпирических законов, которым они подчиняются. Было установлено, что спектральные линии всех элементов можно разбить на ряд серий.

В 1885 году Бальмеру удалось найти формулу, описывающую распределение спектральных линий видимого спектра водорода:

 если

серия Лаймана;

 серия Бальмера;

 серия Пашена;

 серия Брэккета и т.д.

 

 

Постоянная Ридберга — величина, введённая Ридбергом, входящая в уравнение для уровней энергии и спектральных линий.

Постоянная Ридберга обозначается как  . Эта постоянная была введена Йоханнесом Робертом Ридбергом в 1890 при изучении спектров излучения атомов.

Если считать массу ядра атома бесконечно большой по сравнению с массой электрона (то есть считать, что ядро неподвижно), то постоянная Ридберга для частоты в Гц будет определяться как

в системе СГС, где   и   — масса и заряд электрона,   — скорость света, а   — постоянная Дирака или приведённая постоянная Планка.

Численное значение константы, рекомендованное CODATA в 2010 году, составляет^[1]:

 = 109737,31568539 см⁻¹

В Международной системе единиц (СИ) для частоты в Гц:

где   — коэффициент из закона Кулона. Численное значение^[2]:

 с⁻¹

Серия Лаймана — спектральная серия в спектре атома водорода, названная в честьамериканского физика Теодора Лаймана, открывшего эту серию в 1906 году. Данная серия образуется при переходах электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый вспектре излучения и с первого уровня на все остальные при поглощении. Переход со второго энергетического уровня на первый обозначается греческой буквой α, с 3-го на 1-й — β и т. д. Для обозначения самой серии используется латинская буква L. Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона со второго уровня на первый — L_α (произносится Лайман альфа).

]Серия Лаймана

Формула Ридберга для серии Лаймана выглядит следующим образом:

Где n — главное квантовое число — натуральное число большее либо равное 2.

Все линии серии Лаймана находятся в ультрафиолетовом диапазоне:

n	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Длина волны, нм	121,6	102,5	97,2	94,9	93,7	93,0	92,6	92,3	92,1	91,9	91

Серия Бальмера

Се́рия Ба́льмера — спектральная серия, наблюдающаяся для атомов водорода^[1].

Названа в честь швейцарского физика Иоганна Бальмера, описавшего в 1885 году эту серию формулой (см. ниже Формула Бальмера).

[Править]Образование серии Бальмера

Серия была обнаружена в спектре Солнца^[2]. Благодаря распространённости водорода во Вселенной, серия Бальмера наблюдается в спектрах большинства космических объектов.

Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней c главным квантовым числом n>2 на второй уровень (n=2) в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при поглощении.

Переход с третьего энергетического уровня на второй обозначается греческой буквой α, с 4-го на 2-й — β и т. д.. Для обозначения самой серии используется латинская буква H. Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона с третьего уровня на второй — H_α (произносится Бальмер альфа).

Видимые линии излучения водорода в серии Бальмера. H_α — красная линия справа, имеющая длину волны 656,3 нм. Самая левая линия — H_ε, соответствует излучению уже в ультрафиолетовой области спектра на длине волны 397,0 нм.