Спектры водородоподобных атомов

Макс Планк в молодости пришел к 70-летнему профессору Филиппу Жолли и сказал ему, что решил заниматься теоретической физикой.

— Молодой человек, — ответил маститый ученый, — зачем Вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретическая физика уже в основном закончена… Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?!

А мы перейдем к перспективной теме, к спектрам.

Как уже говорилось, при переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий излишек энергии излучается в виде кванта, частоту которого определяет разность термов (рис. 9.3). Обратите внимание на то, что энергия уровней на этом рисунке приведена в электронвольтах и имеет отрицательные значения. Последнее связано с тем, что электрон, находящийся на бесконечном, но номеру уровне (т.е. свободный электрон), должен иметь минимальную энергию, а на нашем графике получается наоборот. Знак «минус» снимает это противоречие.

Из теории Бора мы знаем, что разность энергий соседних уровней обратна их порядковым номерам. Поэтому линии уровней расположены в квадратичной зависимости от номера. Серия квантовых переходов с более высоких энергетических уровней на первый получила название серия

Рис. 93. Спектры водородоиодобных атомов

Лаймана (см. рис. 9.3). Частота и длина волны излученной при этом волны определяется как.

Расчет по этой формуле показывает, что все переходы серии Лаймана лежат в области ультрафиолета, а соответствующие им длины волн равны 121,568 нм (2 -> 1), 102,563 нм (3 — 1), 97,254 нм (4 — 1) и т. д.

Серия Пагиена — это переходы на третий уровень с более высоких. Данные переходы лежат в инфракрасной области, а соответствующие длины волн равны 1875,1 нм (4 —" 3), 1281,8 нм (5 —* 3), 1093,8 нм (6 —" 3) и т. д.

Серия Брэккета — это переходы на четвертый уровень, которые лежат в инфракрасной области.

Серия Пфунда — это переходы на пятый уровень (эта серия лежит в инфракрасной области).

Серия Хэмфри — это переходы на шестой уровень; лежит в инфракрасной области.