Формула Ридберга - это математическая формула, используемая для прогнозирования длина волны света, возникающего в результате движения электрона между уровнями энергии атома.
Когда электрон изменяется от одной атомной орбитали к другой, энергия электрона изменяется. Когда электрон переходит из орбитали с высокой энергией в состояние с более низкой энергией,фотон света создано. Когда электрон переходит из состояния с низкой энергией в состояние с более высокой энергией, фотон света поглощается атомом.
Каждый элемент имеет отдельный спектральный отпечаток. Когда газообразное состояние элемента нагревается, оно испускает 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 стало началом исследования спектроскопии.
Уравнение Ридберга
Йоханнес Ридберг был шведским физиком, который пытался найти математическую связь между одной спектральной линией и рядом определенных элементов. В конце концов он обнаружил, что между волновыми числами последовательных линий существует целочисленная связь.
Его выводы были объединены с моделью атома Бора для создания этой формулы:
1 / λ = RZ2(1 / п12 - 1 / н22)
где
λ - длина волны фотона (волновое число = 1 / длина волны)
R = постоянная Ридберга (1,0973731568539 (55) х 107 м-1)
Z = атомный номер атома
N1 и н2 целые числа, где п2 > н1.
Позже выяснилось, что н2 и н1 были связаны с главным квантовым числом или энергетическим квантовым числом. Эта формула очень хорошо работает для переходов между энергетическими уровнями атома водорода только с одним электроном. Для атомов с несколькими электронами эта формула начинает разрушаться и давать неверные результаты. Причиной неточности является то, что количество скрининга для внутреннего электроны или внешние электронные переходы варьируются. Уравнение слишком упрощенное, чтобы компенсировать различия.
Формула Ридберга может быть применена к водороду для получения его спектральных линий. Настройка n1 до 1 и работает н2 от 2 до бесконечности дает ряд Лаймана. Другие спектральные ряды также могут быть определены:
| N1 | N2 | Сходится к | имя |
| 1 | 2 → ∞ | 91,13 нм (ультрафиолет) | Серия Лиман |
| 2 | 3 → ∞ | 364,51 нм (видимый свет) | Серия Balmer |
| 3 | 4 → ∞ | 820,14 нм (инфракрасный) | Серия Paschen |
| 4 | 5 → ∞ | 1458,03 нм (дальний инфракрасный) | Серия Brackett |
| 5 | 6 → ∞ | 2278,17 нм (дальний инфракрасный) | Серия Pfund |
| 6 | 7 → ∞ | 3280,56 нм (дальний инфракрасный | Серия Хамфрис |
Для большинства задач вы будете иметь дело с водородом, поэтому вы можете использовать формулу:
1 / λ = RЧАС(1 / п12 - 1 / н22)
где RЧАС является постоянной Ридберга, так как Z водорода равен 1.
Задача с формулой Ридберга
Найти длину волны электромагнитное излучение который испускается электроном, который расслабляется от n = 3 до n = 1.
Чтобы решить проблему, начнем с уравнения Ридберга:
1 / λ = R (1 / n12 - 1 / н22)
Теперь включите значения, где п1 это 1 и п2 это 3. Используйте 1,9074 х 107 м-1 для постоянной Ридберга:
1 / λ = (1,0974 x 107)(1/12 - 1/32)
1 / λ = (1,0974 x 107)(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.