называется «серия Бальмера»; последовательность
m = 3; n = 4, 5, 6,...
— «серия Пашена» и т.д.
Указанная закономерность легко объясняется, если принять во
внимание, |
что при |
изменении энергии |
атома |
на |
величину E |
|||||||||
излучается |
( E < 0) |
или поглощается |
( |
E > 0) |
порция (квант) |
|||||||||
электромагнитного поля с частотой ν = |
|
|
E |
|
/ h или длиной волны |
|||||||||
|
|
|||||||||||||
λ = hc / |
|
E |
|
|
(с — скорость света). Здесь |
|
|
h = 2πh |
— «старая» |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
постоянная Планка [см. формулы (1.4.3), (1.4.4) из п/п. 1.4.1]. Развитая выше теория показывает, что при переходе атома
водорода из состояния с главным квантовым числом n в состояние с главным квантовым числом m < n изменение его энергии (7.3.14) равно
Enm = En − Em = IH 12 − 12 , m n
где IH — энергия ионизации атома водорода (7.3.16). Такой переход должен сопровождаться излучением кванта света с волновым числом (обратной длиной волны)
1 |
|
I |
H |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
− |
|
. |
(7.3.30) |
|
λ |
|
|
|
n2 |
|||||
|
hc m2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
401 |
|
|
|
|
||
Тогда всевозможные переходы атомов водорода из более возбуждённых в менее возбуждённые состояния должны привести к появлению в спектре излучения различных спектральных линий с длинами волн, которые определяются формулой (7.3.30).
Но, как видно из сравнения с экспериментальным соотношением (7.3.29), формула (7.3.30) в точности соответствует эксперименту, а эмпирическая постоянная Ридберга в (7.3.29) выражается через рассчитанную теоретически величину IH :
R = |
IH |
. |
(7.3.31) |
|
|||
|
hc |
|
|
Это свидетельствует о блестящем качественном согласии теории и эксперимента.
Обработка экспериментальных данных о спектре излучения атома водорода по формуле (7.3.29) приводит к следующей оценке величины постоянной Ридберга:
R ≈ 109680(10) см–1
(см. обсуждение по поводу спектроскопических единиц измерения в конце п/п. 7.2.3). Приведенное в п/п. 7.3.2 теоретически рассчитанное значение величины IH даёт следующую величину правой части равенства (7.3.31):
402
