Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 29

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 179 >> Следующая

Положение спектральной линии в спектре характеризуется длиной волны X или частотой v = с/Х. Частота более удобна для выражения спектральных закономерностей. Но для ее вычисления надо знать скорость света с, а она была измерена с недостаточной точностью, во всяком случае до самого последнего времени. Длина же волны X измеряется спектральным аппаратом с высокой точностью — до седьмого десятичного знака и выше. Поэтому вместо v спектроскописты употребляют так называемое спектроскопическое волновое число у. Это есть число волн, укладывающихся в вакууме на 1 см длины:
v= 1Д1). (11.1)
В спектроскопии частоту и спектроскопическое волновое число принято обозначать одной и той же буквой v. Во избежание недоразумений мы этого делать не будем. Частоту будем обозначать через v, а спектроскопическое волновое число — через V, т. е. в последнем случае ставить над v черточку. Впрочем, вместо v предпочтительнее пользоваться обозначением 1/Х.
2. Основным законом спектроскопии, установленным эмпирически в 1908 г., является комбинационный принцип Ритца. Он состоит в том, что все многообразие спектральных линий рассматриваемого атома может быть получено путем попарных комбинаций гораздо меньшего числа величин, называемых спектральными термами или сокращенно просто термами. Частота (волновое число) каждой спектральной линии выражается разностью двух термов:
V= l/X = Tnt — ТПі. (11.2)
Термы принято считать существенно положительными и нумеровать их так, чтобы с возрастанием номера терма его ве-
') В настоящее время приведенные соображения утратили свое значение. Методами нелинейной оптики удалось на опыте изморить частоту световых колебаний я притом с точностью, превышающей измерение длины волны в спектроскопии. Скорость же света в вакууме связана с частотой v и длиной волны X соотношением с = Х\\ Поэтому в октябре 1983 г. Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра. По этому определению скорость света в вакууме принимается равной
с = 2,99 7924 58-108 м/с точно.
Метр же определяется через расстояние, проходимое светом в вакууме в течение одной секунды. Поэтому в принципе было бы безразлично, пользоваться ли в спектроскопии величиной 1/Х или величиной с/Х.
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
63
личина уменьшалась. В приведенной формуле, например, должно быть ri\ < п2, Тщ > Тпг Если фиксировать п\ и придавать п2 всевозможные возрастающие значения, начиная с п2 — п\-\-\, то получится система линий, называемая спектральной серией. Совокупность спектральных серий составляет спектр рассматриваемого элемента (атома).
Рассмотрим две спектральные линии одной и той же серии:
V12 = Тпх—Тп2, V13 = Тщ — Тщ,
предполагая, что vi2 > vi3 (а следовательно, п2 > п3). Вычитая из первого равенства второе, получим
Vi2 — Vi3 = 7’„3 — Тп2-
Но это есть волновое число какой-то спектральной линии того же элемента, принадлежащей к серии с начальным термом Тп . Таким образом, из комбинационного принципа следует, что разность частот (волновых чисел) двух спектральных линий одной и той же серии атома дает частоту (волновое число) спектральной линии какой-то другой серии того же атома. Впрочем, такой линии может не оказаться в спектре, так как на комбинации термов друг с другом накладываются некоторые ограничения, называемые правилами отбора.
3. Аналитические выражения для термов подавляющего большинства элементов неизвестны. В' лучшем случае они представляются приближенными эмпирическими или полуэмпири-ческими формулами. Для атомов щелочных металлов такие формулы будут приведены в § 34. Исключение составляет простейший атом — атом водорода, состоящий из одного протона и одного электрона. Для атома водорода терм с высокой степенью точности имеет вид
Тп = -^- (п= 1,2,3,...). (11.3)
где Rh — постоянная, называемая постоянной Ридберга (1854— 1919) для водорода. Ее численное значение равно
Ян= 109678,76(1) см-1. (11.4)
Такое же выражение, но с другим численным значением постоянной Ридберга справедливо для всех изотопов водорода и всех одноэлектронных ионов (см. § 27).
Из выражения (11.3) путем комбинаций получаются следующие спектральные серии:
Серия Лаймана:
v = -i- = /?H (і —-^г). « = 2,3,4,... (11.5)
Эта серия была открыта Лайманом (1874—1954) в 1916 г. в ультрафиолетовой области спектра,
64
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ И СПЕКТРЫ АТОМА
[ГЛ. И
Серия Бальмера:
v = у = Rh (-gF — -^г) • п —3, 4, 5, ...
(11.6)
Четыре первые линии этой серии лежат в видимой области спектра и обозначаются через На, Яр, #Y, Н6, остальные —в области ультрафиолета. На этих четырех линиях Бальмером (1825—1898) в 1885 г. и была выявлена закономерность, выражаемая формулой (11.6). С этого началось систематическое исследование спектральных серий. Мы приводим схематическое изображение серии Бальмера (рис. 20). Таблица 2, в которой
На
н.
н,
А=656,і
486,1 ЩО щг Рис. 20
364',1 нм
приведены вычисленные и наблюденные значения длин волн для первых девяти линий серии Бальмера, показывает, с какой высокой точностью формула (11.6) согласуется с опытом. Длины
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed