УПРАЖНЕНИЕ 7. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЗАКОНОМЕРНОСТИТЕ В СПЕКТЪРА НА ВОДОРОДА И ОПРЕДЕЛЯНЕ КОНСТАНТАТА НА РИДБЕРГ

Цел на упражнението е запознаване със спектъра на водорода във видимата част на спектъра и определяне константата на Ридберг от измерените дължини на вълните на линиите в балмеровата серия.

Теоретични бележки

Атомните спектри се излъчват от възбудени по някакъв начин тела и са уникални за всеки елемент, тъй като отразяват строежа на атома му.

За най-простия от всички атоми атома на водорода Балмер установява следната зависимост за вълновото число 1/ на линиите от видимата част на спектъра:

(.16) ,

където n е цяло число, равно на 3 за червената линия Н, 4 за зелената линия Н, 5 за виолетовата линия Н и т. н. Константата R_Н се нарича константа на Ридберг за водорода. Съвкупността от линии, подчиняваща се на тази зависимост, се нарича спектрална серия. Серията на Балмер, описвана с израз (.16), се наблюдава във видимата област, а за откритите спектрални серии в УВ, близката и далечната ИЧ област е в сила обобщената формула на Балмер

(.17) .

Тук n = m + 1, m + 2,..., а m = 1 е за лаймановата серия (в УВ област), m = 2 за Балмеровата, m = 3 за серията на Пашен (в близката ИЧ област) и т. н. Спектралните серии на водорода са показани на фиг. .11а, от която се вижда, че във всяка серия линиите постепенно се сгъстяват, достигайки до границата на серията при честота _гр = cR/m². На фиг. .11б са показани енергетичните нива на водородния атом и преходите между тях, при които се излъчват линиите на всяка от спектралните серии.

Обобщената формула на Балмер може да се изрази и чрез принципа на Риц

(.18) ,