Закономерности линейчатых спектров водорода

Теория атома водорода по Бору

(Модели атома Томсона и Резерфорда. Опыт Резерфорда. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода. Закономерности атомных спектров. Формула Бальмера.)

Как уже отмечалось, линейчатые спектры излучения дают отдельные, изолированные атомы. Поэтому изучение линейчатых спектров явилось ключом к пониманию строения атома ‑ этого неделимого кирпичика материи.

При исследовании спектров, было установлено, что линии спектров испускания расположены не хаотично, а образуют определенную закономерность. Все линии имеют тенденцию группироваться, образуя так называемые серии.

Наиболее простым закономерностям подчиняется спектр атома водорода. На рис. 1. показаны спектральные линии в видимой области спектра для водорода.

‑ видимые линии серии, ‑ граница серии.

Швейцарский физик Бальмер (1885 г.) показал, что длины волн этой серии могут быть представлены в виде формулы:

Если от длин волн перейти к частотам, то получится следующая формула:

Обычно эту формулу переписывают в виде:

(1)

В таком виде формула (3.1) называется формулой Бальмера. Постоянная , в формуле Бальмера, называется постоянной Ридберга. Ее численное значение найдено экспериментально .

Формула Бальмера дает закономерность распределения линий в серии, поэтому иногда ее называют серией Бальмера.

Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеются еще серии, которые названы по фамилиям их исследовавших ученых и эти серии описываются аналогичными формулами.

Серия Лаймана

Серия Бальмера

Серия Пашена

Серия Брекета

Серия Пфунда

Все эти серии можно объединить ой общей формулой:

(2)

При возрастании частота каждой серии стремится к предельному значению

которая называется границей серии. По аналогии, начало серии будет определяться как

Выражение называется спектральным термом или просто термом и обозначается . В этом случае обобщенная формула Бальмера примет вид:

Для более сложных атомов частоты также можно представить в виде разности термов, но термы имеют более сложное строение и могут быть вообще из разных серий.

Дата добавления: 2014-01-11