§ 175. Спектральные закономерности

412

Гл. XX. Спектры и спектральные закономерности

порядка. Однако внимательное изучение спектров показало, что

расположение линий следует

о п р е д е л е н н ы м з а к о н о-

м е р н о с т я м. Яснее всего, конечно. эти закономерности вы-

ступают на сравнительно простых спектрах, характерных для

простых атомов. Впервые такая закономерность была установле-

на для спектра водорода, изображенного на рис. 326.

Рис. 326. Линейчатый спектр водорода (серия Бальмера, длины волн

в нанометрах).

H

α

,

H

β

,

H

γ

и

H

δ

— обозначения первых четырех линий

серии, лежащих в видимой области спектра

В 1885 г. швейцарский физик и математик Иоганн Якоб

Бальмер (1825–1898) установил, что частоты отдельных линий

водорода выражаются простой формулой:

ν = R



1

2

2

−

1

m

2



,

где ν означает частоту света, т. е. число волн, испускаемых

в единицу времени, R — называемая постоянной Ридберга

величина, равная 3,28984

· 10

15

с

−

1

, и m — целое число. Если

задавать для m значения 3, 4, 5 и т. д., то получаются значения,

очень хорошо совпадающие с частотами последовательных линий

спектра водорода. Совокупность этих линий составляет серию

Бальмера.

В дальнейшем было обнаружено, что в спектре водорода еще

имеются многочисленные спектральные линии, которые также

составляют серии, подобные серии Бальмера. Частоты этих ли-

ний могут быть представлены формулами

ν = R



1

1

2

−

1

m

2



, где m = 2, 3, 4, . . . (серия Лаймана),

ν = R



1

3

2

−

1

m

2



, где m = 4, 5, 6, . . . (серия Пашена),

причем R имеет то же самое числовое значение, что и в формуле

Бальмера. Таким образом, все водородные серии можно объеди-

Гл. XX. Спектры и спектральные закономерности

413

нить одной формулой:

ν = R



1

n

2

−

1

m

2



,

где n и m — целые числа, причем m

 n + 1

1

).

Спектры других атомов значительно сложнее, и распределе-

ние их линий в серии не так просто. Оказалось, однако, что спек-

тральные линии всех атомов могут быть распределены в серии.

Крайне важно, что сериальные закономерности для всех атомов

могут быть представлены в форме, подобной формуле Бальмера,

причем постоянная R имеет почти одно и то же значение для

всех атомов.

Существование спектральных закономерностей, общих для

всех атомов, указывало несомненно на глубокую связь этих

закономерностей с основными чертами атомной структуры. Дей-

ствительно, датский физик, создатель квантовой теории атома

Нильс Бор (1885–1962) в 1913 г. нашел ключ к пониманию этих

закономерностей, установив в то же время основы современной

теории атома (см. гл. XXII).

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: