§43. Спектральные серии атома водорода
Атом водорода является простейшим атомом. Его ядро имеет массу больше в 1840 раз массы электрона. Спектр атомного водорода состоит из отдельных спектральных линий. Эти линии располагаются в определенном порядке. В 1885 г. Бальмер обнаружил, что длины волн серии Бальмера могут быть описаны формулой:
|
|
|
|
|
|
λ = λ0 |
|
2 |
|
|
, |
(43.1) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
n2 −4 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(n = 3, 4, 5,...) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
ω = |
R |
|
|
− |
|
|
, |
(43.2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
r2 |
|
|
|
||||
(n = 3, 4, 5,...), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где R – постоянная Ридберга, серия Бальмера. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
В спектре водорода существуют серии: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
серия Лаймана: ω = R |
|
− |
|
|
, (n = 2, 3, 4...) |
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
n |
2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
серия Пашена: ω = R 312 − n12 , (n = 4, 5, 6...)
серия Брэкета: ω = R 412 − n12 , (n = 5, 6, 7...) серия Пфунда: ω = R 512 − n12 , (n = 6, 7, 8...) серия Хемфри: ω = R 612 − n12 , (n = 7, 8, 9...)
или в общем виде для всех серий:
ω = R m12 − n12 ,
где m=1 для серии Лаймана, 2- для серии Бальмера и т.д.
При возрастании n частота линии в каждой серии стремиться к предельному значению –
R/m2 .
Границей серии является значение:
ω гр = |
R |
. |
(43.3) |
|
m 2 |
||||
|
|
|
Серия Лаймана находится в ультрафиолетовой области, серия Бальмера – в видимой области спектра, а серии Пашена, Брэккета, Пфунда, Хэмфри - в инфракрасной.
18