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里德伯公式

里德伯公式(又称里德伯-里兹公式)(Rydberg Equation)是1889年瑞典物理学家里德伯提出的表示氢原子谱线的经验公式。

在历史上,解释氢光谱的本质曾是物理学上的一个难题。在1855年巴耳末提出巴耳末公式的经验式,给了氢的可见光谱波长之前,没有人能预测氢谱线的波长。 里德伯花了不到5年的时间将经验公式扩充为里德伯公式,原始的公式在1888年提出在1890年完成。里德伯设法发展了另一个不仅可以和已知的巴耳末系吻合的经验式,并且能预测其他未知的谱线,将不同的整数置入里德伯的经验式可以发现和得到不同的氢光谱系列谱线。

巴尔末公式如下:

里德伯公式(又称里德伯-里兹公式)(Rydberg Equation)是1889年瑞典物理学家里德伯提出的表示氢原子谱线的经验公式。

其中R=4/B,称为里德伯常量,λ是谱线的波长。

里德伯公式是比巴耳末公式更加普遍地表示氢原子谱线的公式。巴耳末公式是里德伯公式在n=2的条件下的特例。里德伯公式中,对于每一个n都有n'=n+1,n+2,n+3…每种n和n'的组合都代表一条谱线。例如n=2、n'=3是波长为6563(即656.3nm);的Hα线,n=2、n'=4是波长为4861(486.1nm);的Hβ线。对于每一组n相同,n'不同的无穷条谱线,都构成一个线系。每个线系的第一条谱线波长最长,是n'=n+1向n的状态跃迁产生的谱线。随着n'不断增大,谱线的波长越来越短,谱线之间波长的间隔越来越小,当n'=∞时,线系终止于

莱曼系(Lyman series):n=1,n'=2,3,4…,线系限91nm,位于紫外波段,是在1906年由美国物理学家莱曼发现的。

巴耳末系(Balmer series):n=2,n'=3,4,5…,线系限365nm,位于可见光波段,1885年瑞士数学教师巴耳末首先将这组线系的波长表述成巴耳末公式,因此称为巴耳末系。其中最重要的是Hα线(波长656.3nm),是由瑞典物理学家安德斯埃格斯特朗于1853年首先观测到的。

帕申系(Paschen series):n=3,n'=4,5,6…,线系限821nm,位于红外波段,是在1908年由德国物理学家帕申发现的。

布拉开系(Brackett series):n=4,n'=5,6,7…,线系限1459nm,位于红外波段,是在1922年由美国物理学家布拉克发现的。

蒲芬德系(Pfund series):n=5,n'=6,7,8…,线系限2280nm,位于红外波段,是在1924年由美国物理学家蒲芬德发现的。

韩福瑞系(Humphreys series):n=6,n'=7,8,9…,线系限3283nm,位于红外波段,是在1953年由美国物理学家韩福瑞发现的。韩福瑞系是最后一个用人名命名的线系。对于n=4,n'=7以上的谱系、n=5,n'=7以上的谱系、n=6,n'=7的谱线都是由韩福瑞发现的。 [1]

其中RA是该种元素的里德伯常量,Z是该种元素的核电荷数。

里德伯公式只是一个经验公式,里德伯未能深入探究这一公式所蕴涵的物理意义。直到1913年丹麦物理学家尼尔斯玻尔创立了玻尔模型,里德伯公式的物理含义才得到合理的解释。


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