Spekter vodikovega atoma

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Spektralne serije vodika v logaritmični skali.

Spekter vodikovega atoma sestavljajo skupine spektralnih črt v emisijskem spektru ali absorpcijekem spaktru atomarnega vodika. Vodikov spekter je nezvezen. Valovne dolžine dobimo iz Rydbergove formule.

Fizikalne osnove[uredi | uredi kodo]

Elektronski prehodi pri vodiku (energijski nivoji niso v merilu).

Spektralne črte nastanejo pri preskokih elektronov med posameznimi energetskimi nivoji. Črte lahko damo v skupine, ki jih imenujemo spektralne serije. V vsaki seriji so črte, ki nastanejo pri prehodih elektronov med določeno notranjo tirnico in zunanjimi tirnicami. Posamezne črte ločimo med seboj z oznakami, ki so grške črke. Tako ima črta določene serije z največjo valovno dolžino oznako alfa (n. primer za Lymanovo črto je to Lyman-alfa ali Ly-α kar pomeni prehod med tirnicama z n = 2 in tirnico z n = 1). Nekatere črte v spektru vodika ne spadajo v nobeno spektralno serijo. Takšna je črta pri 21 cm, ki pripada bolj redkemu hiperfinemu prehodu [1]. Fina struktura se kaže tudi v tem, da posamezne črte iz spektra razpadejo na dve črti, kar je posledica relativističnih popravkov [2]. Omenjene spektralne serije lahko opazujemo tudi v laboratoriju. Rydbergova formula, ki služi za izračun energetskih nivojev v Bohrovem modelu je

 {1 \over \lambda} = R \left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right) \qquad \left( R = 1,097373 \times 10^7 \ \mathrm{m}^{-1} \right)\,

kjer je


Serije[uredi | uredi kodo]

Pri prehodih elektrona iz višjega energijskega nivoja na neki nižji energijski nivo dobimo naslednje serije spektralnih črt :

  • Lymanovo serijo pri prehodu na tirnico z n = 1
  • Balmerjevo serijo pri prehodu na tirnico z n = 2
  • Paschenovo serijo pri prehodu na tirnico z n = 3
  • Brackettovo serijo pri prehodu na tirnico z n = 4
  • Pfundovo serijo pri prehodu na tirnico z n = 5
  • Humphreyjevo serijo pri prehodu na tirnico z n = 6


Lymanova serija[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Lymanova serija.

Lymanova serija se imenuje po ameriškem fiziku in spektroskopistu Theodorju Lymanu (1874 – 1954) v letih od 1906 do 1914. Vse črte Lymanove serije ležijo v ultravijoličnem delu spektra [3].

n λ (nm)
2 122
3 103
4 97,2
5 94,9
6 93,7
\infty 91.1


Balmerjeva serija[uredi | uredi kodo]

Glavni članek: Balmerjeva serija.

Balmerjeva serija se imenuje po ameriškem fiziku in spektroskopistu Theodorju Lymanu (1874 – 1954). Najprej so črte v spektru označevali kot H-α H-β, H-γ [4]. Štiri črte so v vidnem delu spektra. Del Balmerjeve serije se lahko vidi v spektru Sonca.

n λ (nm)
3 656
4 486
5 434
6 410
7 397
\infty 365
Štiri vidne črte v emisijskem spektru Balmerjeve serije. Črta H-α je rdeča črta na desni strani. Ta črta je pomembna za dokazovanje prisotnosti vodika.


Paschenova serija[uredi | uredi kodo]

Paschenova serija se imenuje po nemškem fiziku Friedrichu Paschenu (1865 – 1947).

Vse črte Paschenove serije ležijo v infrardečem delu spektra [5].

n λ (nm)
4 1870
5 1280
6 1090
7 1000
8 954
\infty 820


Brackettova serija[uredi | uredi kodo]

Brackettova serija se imenuje po ameriškem fiziku in spektroskopistu Frederic Sumnerju Brackettu (1896 - 1988), ki jo je odkril v letu 1922.

n λ (nm)
5 4050
6 2630
7 2170
8 1940
9 1820
\infty 1460


Pfundova serija[uredi | uredi kodo]

Pfundova serija se imenuje po ameriškem fiziku in spektroskopistu Augustu Hermanu Pfundu (1879 - 1949), ki jo je odkril v letu 1924 [6].

n λ (nm)
6 7460
7 4650
8 3740
9 3300
10 3040
\infty 2280


Humphreyjeva serija[uredi | uredi kodo]

Humphreyjeva serija se imenuje po ameriškem fiziku Curtisu Judsonu Humphreyu (1898 - 1986), ki jo je odkril v letu 1924.

n λ (nm)
7 12400
8 7500
9 5910
10 5130
11 4670
\infty 3280


Naslednje serije[uredi | uredi kodo]

Vse naslednje serije v vodikvem spektru nimajo posebnih imen. Črte postajajo šibkejše, kar kaže na to, da so preskoki na višje eletronske tirnice vse redkejši.

Opombe in sklici[uredi | uredi kodo]

  1. ^ "The Hydrogen 21-cm Line". Hyperphysics. Georgia State University. 30-10-2004. Pridobljeno dne 2009-03-18. 
  2. ^ Liboff, Richard L. (2002). Introductory Quantum Mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-8053-8714-5. 
  3. ^ Lyman, Theodore (1906). "The Spectrum of Hydrogen in the Region of Extremely Short Wave-Length". Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences. New Series 13 (3). str. 125–146. ISSN 00966134. 
  4. ^ Balmer, J. J. (1885). "Notiz uber die Spectrallinien des Wasserstoffs". Annalen der Physik 261 (5). str. 80–87. doi:10.1002/andp.18852610506. 
  5. ^ Paschen, Friedrich (1908). "Zur Kenntnis ultraroter Linienspektra. I. (Normalwellenlängen bis 27000 Å.-E.)". Annalen der Physik 332 (13). str. 537–570. doi:10.1002/andp.19083321303. 
  6. ^ Pfund, A. H. (1924). "The emission of nitrogen and hydrogen in infrared". J. Opt. Soc. Am. 9 (3): 193–196. doi:10.1364/JOSA.9.000193. 

Zunaje povezave[uredi | uredi kodo]