Спектр атомов водорода

Спектр атомов водорода

Спектр атомов водородаЕсли узкий пучок света, испускаемого раскаленным газом или паром, пропустить через треугольную призму получается спектр, состоящий из отдельных светящихся линий, разделенных темными промежутками. Такой спектр называется дискретным или линейчатым. Каждый химический элемент дает свой линейчатый спектр, не совпадающий со спектрами других элементов. Спектр различных элементов отличаются цветом, положением числом отдельных светящихся линий.

Спектр самого простого элемента — водорода — со стоит из небольшого числа линий (рис. 7). В 1885 г. швейцарский учитель математики И. Бальмер вывел простое алгебраическое соотношение между длинами волн в спектре водорода:

λn = 364,56 (n2/n2 — 4) (нм)

При подстановке в эту формулу вместо целых чисел 3, 4, 5… получаются значения к, точно совпадающие с экспериментальными.

В 1890 г. И. Ридберг показал, что формулу Бальмера можно переписать в следующем виде:

где R— постоянная Ридберга, равная 1,0968 • 107м-1. Новое уравнение ясно показывает дискретный характер спектра водорода: волновое число vn = l/λn каждой линии представляет собой разность двух величин, одна из которых — R/22 — постоянна для всех линий спектра, а вторая — R/n2 — зависит от номера линии n.

Дальнейшее изучение водородного спектра показало, что в его инфракрасной и ультрафиолетовой областях имеются аналогичные «серии» линий, волновые числа которых можно рассчитать с помощью уравнения Ридберга. Только вместо числа 2 в знаменатель первого члена надо подставить либо 1, либо 3, либо 4. Таким образом, получается, что положение любой линии в спектре водорода может быть рассчитано с помощью формулы:

1/λn = R(1/m2 — 1/n2)

где m и n — целые положительные числа и m<n.

Так может быть, излучение света атомом происходит при переходе атома из одного энергетического состояния и другое? В 1912 г. Дж. Никольсон предположил, что образование спектров — квантовое явление, и попытался применить ядерно-планетарную модель Э. Резерфорда для объяснения наблюдаемых дискретных спектров. Однако ему не удалось создать последовательной теории строения атома. Такая теория была разработана в 1913 г. выдающимся датским физиком Нильсом Бором.

Статья на тему Спектр атомов водорода