25.8 Походження лінійчатих спектрів випромінювання атомів. Спектри випромінювання воднеподібних атомів. Формула Бальмера-Рідберга. Спектральні серії.

Пояснення атому водню

П остулати Бора дозволили пояснити закономірності експериментально виявлених спектральних ліній атомів, що мають один електрон (атомів водню й іонів гелію та літію).

За теорією Бора, атом водню складається з ядра, що містить 1 протон, і електрона. Електрон рухається навколо ядра й може мати безліч енергетичних рівнів (Рисунок 25.14).

Видимий спектр випромінювання водню пояснюють переходом атомної системи з більш високого енергетичного рівня на нижчий. Тобто спектральні лінії відповідають переходам атомів із збуджених стаціонарних станів у той або інший стаціонарний стан із меншою енергією.

Усі спектральні лінії, що утворюються при переході атома водню з більш високого енергетичного рівня в один і той самий стаціонарний стан, об'єднані в серії, яким привласнені імена вчених, що їх відкрили: Лаймана (№1), Бальмера (№2), Пашена (№3), і ін. №1; №2. – це номера енергетичних рівнів, на які відбуваються перехід атома. (На малюнку показано серію Бальмера – це єдина серія яка дає випромінювання у видимому діапазоні.)

Виходячи з другого постулату Бора, можливі частоти випромінювання атому водню можна знайти за формулою Бальмеера - Рідберга: , де ν – частота випроміненого атомом кванта; R – постійна Ридберга (R=3,29∙10¹⁵Гц) m і n – енергетичні рівні атому водню.

Запитання до лекції №25

1. У чому полягає зовнішній фотоелектричний ефект? Напишіть рівняння Ейнштейна та коротко його поясніть.

2. Сформулюйте закони зовнішнього фотоелектричного ефекту.

3. У чому полягає поняття затримуючого потенціалу?

4. Як розумієте поняття червоної межі фотоефекту?

5. У чому полягає ефект Компотна?

6. Від чого залежить зміна довжини рентгенівської хвилі при комптонівському розсіюванні? Напишіть відповідну формулу.

7. Розкрийте фізичний зміст комптонівської довжини хвилі.

8. Від чого залежить довжина комптонівської довжини хвилі.

9. Напишіть формулу, що визначає тиск світла. Назвіть величини, що входять У цю формулу.

10. Напишіть формулу, що визначає тиск світла на поверхню.

11. Сформулюйте постулати Бора.

12. Напишіть формулу Бальмера – Рідберга, поясніть величини, що в неї входять.

13. Що таке спектральна серія Бальмера?

Література

1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики; Навч.посібник для студентів вищих техн. і пед. закладів освіти / За ред. І.М. Кучерука . – К.: Техніка, 1999. Т.1: Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. – 536 с.

2. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики; Навч. посібник для студентів вищих техн. і пед. закладів освіти / За ред. І.М. Кучерука. – К.: Техніка, 1999. Т.2: Електрика і магнетизм. – 2001. – 452 с.

3. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики; Навч.посібник для студентів вищих техн. і пед. закладів освіти / За ред. І.М. Кучерука . – К.: Техніка, 1999. Т.3. Оптика. Квантова фізика. – 520с.

4. Зачек І.Р., Кравчук І.М., ін. Курс фізики: навчальний підручник. – Львів: Бескид Біт, 2002. – 376с.

1 Нормаль - це вектор, перпендикуляр до дотичної у точці траєкторії руху тіла.

2 Макросистема (від грецького μάκρος (макрос) - великий, довгий та σύστημα - складений) - це велика сукупність молекул.

3 Функція стану — поняття термодинаміки, яке описує термодинамічну величину, значення якої залежить тільки від стану термодинамічної системи й не залежить від шляху, яким система прийшла в цей стан, тобто від попередніх станів системи.