A hidrogén spektrális sorozata

Hidrogén spektrális sorozata – a hidrogénatom spektrumát alkotó spektrumsorozatok  halmaza . Mivel a hidrogén a legegyszerűbb atom , spektrális sorozatai a leginkább tanulmányozottak. Jól engedelmeskednek Rydberg képletének :

ahol R = 109677 cm – 1  a hidrogén Rydberg-állandója és n'  a sorozat talajszintje.

A fő energiaszintre való átmenet során keletkező spektrumvonalakat rezonánsnak nevezzük , a többit alárendeltnek nevezzük .

Physics of Spectral Series

A hidrogénatom egy atommag körül keringő elektronból áll – egy protonból . Az elektron és a proton közötti elektromágneses kölcsönhatás erőssége az elektron diszkrét kvantumállapotait generálja, amelyek mindegyikének megvan a maga fajlagos energiája. Ezeket az állapotokat a Bohr-modell egy elektron egyedi pályájaként ábrázolja egy proton körül. Az atom minden pályája vagy állapota egy n egész számnak felel meg , amelyet főkvantumszámnak nevezünk .

A spektrumvonalak frekvenciáján történő emisszió akkor következik be, amikor egy elektron magasabb energiájú állapotból alacsonyabbba kerül. Az alacsonyabb energiájú állapotot n′ , a magasabb energiájú állapotot n jelöljük . A kibocsátott foton energiája megfelel a két állapot közötti energiakülönbségnek. Mivel az egyes állapotok energiája mindig azonos, a köztük lévő különbség is mindig ugyanaz, és az átmenet mindig állandó energiájú, azaz állandó hullámhosszú fotont bocsát ki.

A spektrumvonalakat általában különböző n′-es sorozatokba csoportosítják . Az egyes sorozatok sorait a leghosszabb hullámhosszú vonaltól sorban jelöljük görög betűkkel, ábécé sorrendben. Például a 2 → 1 vonalat Lyman-alfa (Ly-α) egyenesnek, a 7 → 3 Paschen-deltának (Pa-δ) nevezzük.

A hidrogénatomnak vannak olyan vonalai, amelyeket ezek a sorozatok nem írnak le, mint például a semleges hidrogén rádióvonala , amelynek hullámhossza körülbelül 21 centiméter. Ezeket a vonalakat az atomban ritkább energiaátmenetek, úgynevezett hiperfinom átmenetek generálják [1] .

Az energiaszintek finom szerkezete diszkrét spektrumvonalakat is eredményez, amelyek relativisztikus hatásokból eredő két vagy több szorosan csoportosított vonalként figyelhetők meg [2] .

Lyman sorozat

T. Lyman fedezte fel 1906-ban. A sorozat összes vonala az ultraibolya tartományba esik. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 1 és n = 2, 3, 4, … ; az L α = 1216 Å egyenes a hidrogén rezonanciavonala. A sorozat határa 911,8 Å .

Balmer sorozat

I. Ya. Balmer fedezte fel 1885-ben. A sorozat első négy sora a látható tartományban található, és már jóval Balmer előtt ismert volt, aki empirikus képletet javasolt a hullámhosszukra, és ennek alapján megjósolta a sorozat további sorainak létezését az ultraibolya tartományban. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 2 és n = 3, 4, 5, … ; a H ​​α egyenes = 6565 Å , a sorozat határa 3647 Å .

Paschen sorozat

Ritz jósolta 1908-ban a kombináció elve alapján . Ugyanebben az évben F. Paschen nyitotta meg. A sorozat összes vonala az infravörös tartományban van. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 3 és n = 4, 5, 6, … ; vonal P α = 18 756 Å , sorozathatár - 8206 Å .

Bracket sorozata

F.S. Brackett fedezte fel 1922-ben. A sorozat összes vonala a közeli infravörös tartományban van. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 4 és n = 5, 6, 7, … ; B vonal α = 40 522 Å . A sorozat határa 14588 Å .

Pfund sorozat

A. G. Pfund fedezte fel 1924-ben. A sorozat vonalai a közeli (a középső) infravörös tartományban vannak. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 5 és n = 6, 7, 8, … ; vonal Pf α = 74 598 Å . A sorozat határa 22794 Å .

Humphrey sorozat

C. D. Humphrey fedezte fel 1953-ban. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 6 és n = 7, 8, 9, … ; a fővonal 123718 Å , a sorozat határa 32823 Å .

Hansen-Strong sorozat

John Strong és Peter Hansen fedezte fel 1972-ben. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 7 és n = 8, 9, 10, … .

Sorozat, amelyet korábban a hidrogénnek tulajdonítottak

Fowler sorozata

Alfred Fowler fedezte fel 1912-ben, miközben a hidrogén és hélium keverékével töltött vákuumcsövek emissziós spektrumát tanulmányozta. A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 1,5 és n = 2, 3, 4, … . Valójában ez a sorozat az egyszeresen ionizált héliumhoz tartozik, ahol n′ = 3 és n = 4, 5, 6, … .

Pickering sorozata

Edward Pickering fedezte fel 1896-ban, miközben a ζ Korma csillag spektrumát tanulmányozta . A sorozat megfelel a Rydberg-képletnek, ahol n′ = 2 és n = 2,5; 3,5; 4,5; … _ Valójában ez a sorozat az egyszeresen ionizált héliumhoz tartozik, ahol n′ = 4 és n = 5, 6, 7, … .

Lásd még

• Semleges hidrogén rádióvonal ( 21 cm )
• hidrogénatom

Jegyzetek

1. ↑ A hidrogén 21 cm-es vonal . hiperfizika . Georgia State University (2004. október 30.). Letöltve: 2009. március 18. Az eredetiből archiválva : 2018. július 29. (határozatlan)
2. ↑ Liboff, Richard L.Bevezető kvantummechanika  (neopr.) . — Addison-Wesley , 2002. — ISBN 0-8053-8714-5 .