В физике и химии , то серия Лаймана является водород спектральных сериями переходов и в результате ультрафиолетовых линий излучения в водородном атоме как электрон переходит из п ≥ 2 до п = 1 (где п представляет собой главное квантовое число ), самый низкий уровень энергии электрона. Переходы последовательно именуются греческими буквами : от n = 2 до n = 1 называется Лайман-альфа., 3 к 1 - это Лайман-бета, 4 к 1 - Лайман-гамма и так далее. Сериал назван в честь его первооткрывателя Теодора Лаймана . Чем больше разница в главных квантовых числах, тем выше энергия электромагнитного излучения.
История [ править ]
Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . ( Август 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Первая линия в спектре серии Лаймана была открыта в 1906 году гарвардским физиком Теодором Лайманом , который изучал ультрафиолетовый спектр электрически возбужденного газообразного водорода. Остальные линии спектра (все в ультрафиолете) были обнаружены Лайманом в 1906-1914 годах. Спектр излучения водорода непостоянен или дискретен. Вот иллюстрация первой серии линий эмиссии водорода:
Исторически объяснение природы спектра водорода было серьезной проблемой в физике . Никто не мог предсказать длины волн водородных линий до 1885 года, когда формула Бальмера дала эмпирическую формулу для видимого спектра водорода. В течение пяти лет Йоханнес Ридберг придумал эмпирическую формулу, которая решала проблему, представленная сначала в 1888 году, а окончательная форма - в 1890 году. Ридбергу удалось найти формулу, которая соответствовала бы известным линиям излучения серии Бальмера , а также предсказала те, которые еще не были обнаружены. Было обнаружено, что разные версии формулы Ридберга с разными простыми числами генерируют разные серии линий.
1 декабря 2011 года было объявлено, что « Вояджер-1» обнаружил первое излучение Лайман-альфа, исходящее из галактики Млечный Путь . Излучение Лайман-альфа ранее было обнаружено из других галактик, но из-за помех от Солнца излучение Млечного Пути не было обнаружено. [1]
Серия Лайман [ править ]
Версия формулы Ридберга, которая породила ряд Лаймана, была: [2]
Где n - натуральное число, большее или равное 2 (т. Е. N = 2, 3, 4,… ).
Следовательно, линии на изображении выше - это длины волн, соответствующие n = 2 справа и n = ∞ слева. Спектральных линий бесконечно много, но они становятся очень плотными по мере приближения к n = ∞ ( предел Лаймана ), поэтому появляются только некоторые из первых и последних линий.
Все длины волн в серии Лаймана - ультрафиолетовые:
п | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ∞ предел Лаймана |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Длина волны ( нм ) | 121.56701 [3] | 102,57220 [3] | 97,253650 [3] | 94.974287 [3] | 93.780331 [3] | 93.0748142 [3] | 92.6225605 [3] | 92.3150275 [3] | 92.0963006 [3] | 91.9351334 [3] | 91,1753 |
Объяснение и вывод [ править ]
В 1914 году, когда Нильс Бор создал свою модельную теорию Бора , была объяснена причина, по которой спектральные линии водорода соответствуют формуле Ридберга. Бор обнаружил, что электрон, связанный с атомом водорода, должен иметь квантованные уровни энергии, описываемые следующей формулой:
Согласно третьему предположению Бора, всякий раз, когда электрон падает с начального уровня энергии E i на конечный уровень энергии E f , атом должен испускать излучение с длиной волны
Есть также более удобные обозначения при работе с энергией в электронвольтах и длинами волн в единицах ангстрема ,
- Å.
Заменив энергию в приведенной выше формуле выражением для энергии в атоме водорода, где начальная энергия соответствует уровню энергии n, а конечная энергия соответствует уровню энергии m ,
Где R H - та же самая постоянная Ридберга для водорода из давно известной формулы Ридберга. Это также означает, что величина, обратная постоянной Ридберга, равна пределу Лаймана.
Для связи между Бором, Ридбергом и Лайманом нужно заменить m на 1, чтобы получить
что является формулой Ридберга для ряда Лаймана. Следовательно, каждая длина волны эмиссионных линий соответствует падению электрона с определенного энергетического уровня (больше 1) на первый энергетический уровень.
См. Также [ править ]
- Модель Бора
- H-альфа
- Спектральная серия водорода
- К-альфа
- Фотон континуума Лаймана
- Закон Мозли
- Формула Ридберга
- Серия Бальмера
Ссылки [ править ]
- ^ "Зонды Вояджера обнаруживают" невидимое "свечение Млечного Пути" . Национальная география. 1 декабря 2011 . Проверено 4 марта 2013 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
- ^ Брем, Джон; Маллин, Уильям (1989). Введение в структуру материи . Джон Вили и сыновья . п. 156 . ISBN 0-471-60531-X.
- ^ a b c d e f g h i j Крамида, А., Ральченко, Ю., Ридер, Дж., и NIST ASD Team (2019). База данных атомных спектров NIST (версия 5.7.1), [онлайн]. Доступно: https://physics.nist.gov/asd [11 апреля 2020 г.]. Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, доктор медицины. DOI: https://doi.org/10.18434/T4W30F