Атомный спектр испускания водорода
Атомный спектр испускания водорода представляет собой совокупность лини среди которых можно различить три группы линий, или серии (рис. 1.13). Одна серий находится в видимой области спектра и называется серией Балъмера. В 1885 Бальмер установил, что длины волн этих линий подчиняются уравнению
Здесь - длина волны, так называемая постоянная Ридберга, а - целое число
Серия, находящаяся в инфракрасной области спектра, называется серией Паше, Длины волн линий этой серии подчиняются уравнению
Рис. 1.13. Атомный спектр испускания водорода.
Серия линий в ультрафиолетовой области спектра называется серией Лаймана. Ее линии подчиняются уравнению
Бор связал значения чисел в этих уравнениях с «квантовыми числами» (порядковыми номерами) энергетических уровней электрона в атоме водорода (рис. 1.14). Когда этот электрон находится в своем основном состоянии, его квантовое число . Каждая линия серии Лаймана соответствует возвращению возбужденного электрона с одного из высших энергетических уровней в основное состояние. Серия Бальмера соответствует возвращению электронов с различных высокорасположенных энергетических уровней в первое возбужденное состояние (на уровень с квантовым числом . Серия Пашена соответствует возвращению электронов на уровень с квантовым числом n = 3 (во второе возбужденное состояние).
Обратим внимание на то, что линии каждой серии по мере уменьшения длины волны постепенно приближаются к некоторому пределу (см. рис. 1.13 и 1.14). Длина волны такого предела сходимости для каждой серии определяется соответствующей пунктирной линией на рисунках. По мере увеличения квантового числа энергетические уровни электрона в атоме водорода все больше сгущаются, приближаясь к некоторому пределу. Пределы сходимости спектральных серий соответствуют переходам электронов, находящихся на этих самых высоких энергетических уровнях.
Рис. 1.14. Соответствие между электронными переходами и спектральными линиями атомарного водорода.
Но что произойдет, если электрон получит еще большую энергию? В этом случае электрон сможет отделиться от атома. В результате атом станет ионизованным, превратится в положительно заряженный ион. Энергия, необходимая для такого возбуждения электрона, чтобы он смог отделиться от атома, называется энергией ионизации. Значения энергий ионизации атомов позволяют получить важные сведения об их электронном строении.