Что такое формула Ридберга и как она работает?

Формула Ридберга – это математическая формула, используемая для предсказания длины волны света, возникающего в результате движения электрона между энергетическими уровнями атома.

Когда электрон переходит с одной атомной орбитали на другую, энергия электрона изменяется. Когда электрон переходит с орбитали с высокой энергией на состояние с более низкой энергией, создается фотон света. Когда электрон переходит из состояния с низкой энергией в состояние с более высокой энергией, фотон света поглощается атомом.

У каждого элемента есть свой спектральный отпечаток. Когда газообразное состояние элемента нагревается, он излучает свет. Когда этот свет проходит через призму или дифракционную решетку, можно различить яркие линии разных цветов. Каждый элемент немного отличается от других элементов. Это открытие положило начало исследованию спектроскопии.

Уравнение Ридберга

Йоханнес Ридберг был шведским физиком, который пытался найти математическая связь между одной спектральной линией и следующей из определенных элементов. В конце концов он обнаружил, что между волновыми числами последовательных линий существует целочисленная связь.

Его результаты были объединены с моделью атома Бора, чтобы создать следующую формулу:

1/λ = RZ 2 (1/n 1 2 – 1/n 2 2 )

где

λ – длина волны фотона (волновое число = 1/длина волны)
R = постоянная Ридберга (1,0973731568539 (55) x 10 7 m -1 )
Z = атомный номер атома
n 1 и n 2 – целые числа, где n 2 > n 1 .

Позже было обнаружено, что n 2 и n 1 были связаны с главным квантовым числом или квантовым числом энергии. Эта формула очень хорошо работает для переходов между энергетическими уровнями атома водорода с одним электроном. Для атомов с множеством электронов эта формула перестает работать и давать неверные результаты. Причина неточности в том, что степень экранирования внутренних электронов или внешних электронных переходов варьируется. Уравнение слишком упрощено, чтобы компенсировать различия.

Формула Ридберга может быть применена к водороду для получения его спектральных линий. Установка n 1 в 1 и запуск n 2 от 2 до бесконечности дает ряд Лаймана. Также могут быть определены другие спектральные серии:

n 1 n 2 сходится к Имя
1 2 → ∞ 91. 13 нм (ультрафиолет) серия Лаймана
2 3 → ∞ 364,51 нм (видимый свет) Серия Бальмера
3 4 → ∞ 820,14 нм (инфракрасный) Серия Пашена
4 5 → ∞ 1458,03 нм (дальняя инфракрасная область) Серия Brackett
5 6 → ∞ 2278,17 нм (дальняя инфракрасная область) Серия Pfund
6 7 → ∞ 3280,56 нм (дальняя инфракрасная область Серия Хамфриса

Для большинства проблем вы будете иметь дело с водородом, поэтому вы можете использовать формулу:

1/λ = R H (1/n 1 2 – 1/n 2 2 )

где R H – константа Ридберга, так как Z водорода равен 1.

Пример решения формулы Ридберга

Найдите длину волны электромагнитного излучения на нем испускается электрон, который релаксирует с n = 3 до n = 1.

Чтобы решить проблему, начните с уравнения Ридберга:

1/λ = R (1/n 1 2 – 1/n 2 2 )

Теперь вставьте значения, где n 1 равно 1, а n 2 равно 3. Используйте 1.9074 x 10 7 m -1 для Ридберга константа:

1/λ = (1.0974 x 10 7 ) (1/1 2 – 1/3 2 )
1/λ = (1.0974 x 10 7 ) (1 – 1/9)
1/λ = 9754666,67 м -1
1 = (9754666,67 м -1 ) λ
1 /9754666,67 м -1 = λ
λ = 1,025 x 10 -7 м

Обратите внимание, что формула дает длину волны в метрах, используя это значение для постоянной Ридберга. Вас часто просят дать ответ в нанометрах или ангстремах.

  • Пример проблемы изменения энергии атома Бора
  • Уровень энергии атома Бора
  • Определение орбиты и пример
  • Объяснение модели атома Бора
  • Квантовое число Определение
  • Словарь химии от А до Я
  • Флуоресценция против фосфоресценции
  • Что такое спектр выбросов в науке?
  • Квантовые числа и электронные орбитали
  • Вопросы для проверки электронной структуры
  • Как работают неоновые огни (простое объяснение)
  • Что такое эффект Комптона и как он работает в физике
  • Как решить проблему энергии из длины волны
  • Как работает фотоэлемент
  • Что означают числа в Периодической таблице
  • Краткая история теории атома
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий