Balmer sorozat
A Balmer-sorozat a hidrogénatom egyik spektrális sorozata , amelyet az atom második energiaszintje (első gerjesztett) szintje és magasabb szintjei közötti átmenetekre figyeltek meg [1] . Ellentétben az ultraibolya Lyman sorozattal , amely a talajszintre való átmenetekhez kapcsolódik, a Balmer sorozat első négy vonala a spektrum látható tartományában található.
Nevét Johann Balmer svájci matematikusról kapta , aki 1885-ben egy képlettel írta le ezt a sorozatot (lásd a Balmer-képletet alább ).
A Balmer sorozat kialakulása
A sorozatot a Nap spektrumában észlelték [2] . A hidrogén világegyetemben való elterjedtsége miatt a Balmer sorozat a legtöbb űrobjektum spektrumában megfigyelhető.
Ez a sorozat az n >2 főkvantumszámú gerjesztett energiaszintekről az emissziós spektrum második szintjére ( n = 2 ) és a második szintről az összes magasabb szintre való átmenet során jön létre az abszorpció során .
A harmadik energiaszintről a másodikra való átmenetet a görög α betűvel jelöljük , a 4.-től a 2.-ig - β stb. Magát a sorozatot a latin H betűvel jelöljük. Így a spektrumvonal teljes kijelölése ami akkor következik be, amikor egy elektron áthalad a harmadik szintről a másodikon - H α (ejtsd: Balmer-alfa ).
Balmer képlete
A hidrogénspektrum négy látható vonala λ hullámhosszának leírására I. Balmer a következő képletet javasolta:
ahol n = 3, 4, 5, 6; b = 3645,6 Å .
Jelenleg a Rydberg képlet egy speciális esetét használják a Balmer sorozathoz :
ahol λ a hullámhossz, R ≈ 109737,3157 cm −1 a Rydberg-állandó , n - a kezdeti szint fő kvantumszáma - 3-nál nagyobb vagy azzal egyenlő természetes szám.
A sorozat első 4 sora a látható tartományban , a többi az ultraibolya tartományban található :
| Kijelölés | Hα_ _ | Hβ_ _ | szia _ | H δ | Hε_ _ | H ζ | H_ _ | sorozatszegély |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| n | 3 | négy | 5 | 6 | 7 | nyolc | 9 | ∞ |
| Hullámhossz, nm | 656.3 | 486.1 | 434.1 | 410.2 | 397,0 | 388,9 | 383,5 | 364,6 |
A sorozat határa egy nulla kezdeti energiájú szabad elektron befogásának felel meg egy proton által a második (azaz az első gerjesztett) szintre. A határon túl, rövidebb hullámhosszok felé a Balmer-kontinuum kiterjed - a spektrum egy folytonos (nem lineáris) része, amely megfelel egy szabad elektron befogásának tetszőleges pozitív kezdeti energiával a proton által a hidrogénatom második szintjéig.
A Balmer sorozaton kívül vannak olyan emissziós vonalak, amelyek teljes egészében (a sorozat kontinuumának kivételével) a spektrum infravörös tartományában fekszenek ( Paschen sorozat , Bracket , Pfund stb., amelyek megfelelnek az átmeneteknek a spektrumhoz 3., 4., 5. ... energiaszint), valamint a Lyman sorozat , amely teljes egészében az ultraibolya tartományban fekszik , ami a hidrogénatom talajszintjére való átmeneteknek felel meg.
A Balmer formula létrejöttének története és jelentősége
Johann Balmer nem volt spektrográfus . Érdeme abban rejlik, hogy az addig ismert hidrogénatomok spektrumát egy egyszerű képlettel írta le:
ahol n = 3, 4, 5, 6; b = 3645,6 Å ( Balmer-állandóként ismert ).
A püthagoreusok elkötelezett híveként Balmer úgy vélte, hogy az összes megfigyelt jelenség egységének titkát az egész számok különféle kombinációiban kell keresni [3] . Létezik egy verzió, amely szerint Balmer egykor azzal dicsekedett, hogy talál egy képletet tetszőleges négy szám sorozatára, és barátja, Eduard Hagenbach-Bischoff megadta neki a hidrogén spektrumának vörös, zöld, kék és lila vonalának hullámhosszát. a mer [4] [5] . Balmer nemcsak a négy ismert hidrogénvonal hullámhosszát írta le, hanem megjósolta egy ötödik vonal létezését is ( n = 7-nél), amelynek hullámhossza 397 nm , a közeli ultraibolya tartományban, amelyet Angstrom figyelt meg és távolabbitól is. sorozat vonalai, amelyeket G. Vogel és W. Huggins fedezett fel a fehér csillagok spektrumában.
1886-ban K. Runge azt javasolta, hogy a Balmer-képletben a λ hullámhossz helyett a ν = c / λ frekvenciáját használják :
ahol c a fénysebesség ; k = 2; n = 3, 4, 5, 6; b = 3645,6 Å.
1890-ben J. Rydberg azt javasolta, hogy a képletet az eddigi formában írják le :
1908-ban W. Ritz a hullámfrekvenciát két kifejezés különbségeként fejezte ki :
a később róla elnevezett módszer javaslatával .
Tehát a Balmer által javasolt képletet, amely a hidrogén látható emissziós spektrumának négy vonalát írja le, olyan elvekre fejlesztették ki, amelyek lehetővé teszik bármely kémiai elem spektrumának leírását.
A Balmer-féle képlet fizikai jelentésének megmagyarázására irányuló sikertelen kísérletek csaknem 28 évig folytatódtak. 1913 elején Niels Bohr azon dolgozott, hogy feloldja az ellentmondásokat a fizika klasszikus törvényei és Rutherford által javasolt bolygómodell között . Hans Hansen spektroszkópikus ( sv:Hans Marius Hansen ) azt tanácsolta Bohrnak, hogy figyeljen a spektrális képletekre. Bohr ezután ezt mondta:
A képletben szereplő egész számok megengedett pályáknak bizonyultak, a spektrumvonalak pedig elektronok egyik pályáról a másikra való kvantumátmeneteinek eredményei [7] .
Jegyzetek
- ↑ " Physical Encyclopedia ", 1. kötet, "Balmer sorozat" cikk
- ↑ Lásd a Fraunhofer vonal cikket .
- ↑ L. Ponomarjov. Beyond the Quantum / Moszkva // Ifjú gárda, 1971, p. 304.
- ↑ 1 2 Danin D.S. Valószínűségi világ. — M.: Tudás. - 1981. - S. 78 , 79 , 77
- ↑ WF Magie. A fizika forráskönyve (neopr.) . - Cambridge, Mass: Harvard University Press , 1969. - 360. o.
- ↑ D. S. Danin. "Niels Bohr" (hozzáférhetetlen link) // "Young Guard", 1978
- ↑ Lásd " Az atom Bohr-modellje " című cikket .
Lásd még
- Bohr modell
- A hidrogén spektrális sorozata
- hidrogénatom
- Balmer csökkenés
- Balmer-Rydberg formula
- Paschen sorozat
- Brackett sorozat
- Pfund sorozat
- hidrogénatom
- Moseley törvénye
- Humphreys sorozat
Linkek
- Hidrogén spektrum (animáció)
- Eisberg és Resnick. Kvantumfizika. – John Wiley és fiai. – 1985.
 Szótárak és enciklopédiák |
|---|
| A hidrogén spektrális sorozata | |
|---|---|
| |