Комбинированный принцип Ридберга – Ритца - Rydberg–Ritz combination principle

В Комбинированный принцип Ридберга – Ритца является эмпирическим обобщением, предложенным Вальтер Ритц в 1908 г. для описания соотношения спектральных линий для всех атомов. Принцип гласит, что спектральные линии любого элемента включают частоты которые являются либо суммой, либо разностью частот двух других линий. Линии спектров элементов можно было предсказать по существующим линиям.^[1][2] Поскольку частота света пропорциональна волновое число или взаимно длина волны, принцип также может быть выражен в терминах волновых чисел, которые представляют собой сумму или разность волновых чисел двух других линий.

Другая связанная версия состоит в том, что волновое число или обратная длина волны каждой спектральной линии может быть записана как разность двух членов.^[3][4] Самый простой пример - это атом водорода, описанный Формула Ридберга

${displaystyle {frac {1}{lambda }}=Rleft({frac {1}{n_{1}^{2}}}-{frac {1}{n_{2}^{2}}}ight)}$

куда ${displaystyle lambda }$ это длина волны, ${displaystyle R}$ это Постоянная Ридберга, и ${displaystyle n_{1}}$ и ${displaystyle n_{2}}$ натуральные числа такие, что ${displaystyle n_{1}<n_{2}}$. В этом разница двух терминов формы ${displaystyle T_{n}={frac {R_{H}}{n^{2}}}}$.^[3]

Отношение к квантовой теории

Принцип комбинации объясняется с помощью квантовой теории. Свет состоит из фотоны энергия которого E пропорциональна частоте ν и волновому числу света: E = hν = hc / λ (где h - постоянная Планка, c - скорость света, а λ - длина волны. Комбинация частот или волновых чисел равна тогда эквивалентно комбинации энергий.

Согласно квантовая теория атома водорода предложено Нильс Бор в 1913 году атом может иметь только определенные уровни энергии. Абсорбция или же выброс частицы света или фотон соответствует переход между двумя возможными уровнями энергии, а энергия фотона равна разнице между их двумя энергиями. При делении на hc волновое число фотона равно разности двух термины, каждая из которых равна энергии, деленной на hc или энергия в единицах волнового числа (см^–1). Уровни энергии атомов и молекул сегодня описываются условные обозначения которые указывают на их квантовые числа.

Кроме того, переход от начального к конечному уровню энергии включает в себя одно и то же изменение энергии, независимо от того, происходит ли он за один шаг или за два шага через промежуточное состояние. Энергия перехода за один шаг - это сумма энергий перехода за два шага: (E₃ - E₁) = (E₂ - E₁) + (E₃ - E₂).

Таблицы линий спектров базы данных NIST содержат наблюдаемые линии и линии, вычисленные с использованием принципа комбинации Ритца.^[5]

История

Спектральные линии водород был проанализирован и обнаружил математическую связь в Серия Бальмера. Позже это было распространено на общую формулу, названную Формула Ридберга. Это можно было применить только к водородоподобным атомам. В 1908 году Ритц вывел соотношение, которое можно было применить ко всем атомам. Этот принцип, принцип комбинации Ридберга – Ритца, сегодня используется для идентификации линий перехода атомов.

Рекомендации

1. Ястров, Роберт (1948). «О формуле Ридберга-Ритца в квантовой механике». Phys. Rev. 73: 60. Bibcode:1948PhRv ... 73 ... 60J. Дои:10.1103 / PhysRev.73.60.
2. Ритц, Вальтер (1878-1909) (1 января 1911). "Gesammelte Werke / Walther Ritz, ...; [preface de Pierre Weiss]; oeuvres publiées par la Société suisse de Physique". Готье-Виллар - через gallica.bnf.fr.
3. Аткинс, Питер; де Паула, Хулио (2006). Физическая химия (8-е изд.). В. Х. Фриман. стр.320-1. ISBN  0-7167-8759-8.
4. Тралли, Нунцио; Помилла, Франк Р. (1969). Атомная теория. Введение в волновую механику. Макгроу-Хилл. п. 5. ISBN  0070651329.
5. «Вывод NIST ASD: строки». Physics.nist.gov.

внешняя ссылка

• Вальтер Ритц (1908). «О новом законе спектров серий». Астрофизический журнал. 28: 237–243. Bibcode:1908ApJ .... 28..237R. Дои:10.1086/141591.