Спектр атома водорода

Изобразим схему уровней энергии атома водорода (рис.1.16).

Испускание и поглощение света происходит при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой. В квантовой механике доказывается, что наиболее вероятны (возможны) только такие переходы, при которых изменение квантового числа l равно

. (1.11.1)

Это условие называется правилом отбора.

При переходе электронов излучается квант энергии, равный

. (1.11.2)

Здесь - энергия уровня, соответствующего значению главного квантового числа n_i , ν – частота, λ – длина волны излучения. Формулу (1.11.2) можно представить в виде

, (1.11.3)

где .

Группа спектральных линий с одинаковыми n₁ называется серией. Назовем некоторые серии линий спектра атомов водорода:

– серия Лаймана, она находится в ультрафиолетовой части спектра.

– серия Бальмера, она находится в видимой части спектра.

- серия Пашена, она находится в инфракрасной части спектра.

На рис.1.16 изображены электронные переходы, соответствующие сериям Лаймана (1) и Бальмера (2) с учетом правил отбора(1.11.1).

Формулу (1.11.3) можно записать в виде

, (1.11.4),

где . (1.11.5)

Выражение (1.11.4) называется сериальной формулой. Величина R называется постоянной Ридберга; ранее она была установлена экспериментально; ее численное значение равно , что совпадает с вычисленным по формуле (1.11.5).