Balmer-serien

I atomfysikk , den Balmer serien er en serie av spektrallinjer av atom av hydrogen tilsvarende en elektronisk overgang fra en kvantetilstand av hoved nummer $n > 2$ til det nivå tilstand $2$ .

Identifikasjonen av serien og den empiriske formelen som gir bølgelengder skyldes Johann Balmer (i 1885 ) på grunnlag av det synlige spekteret . Den a posteriori begrunnelsen kommer fra kvantefysikk .

Fremheving

I 1859, Julius plucker identifisert Hα og H D linjer av hydrogen utslipps med C og F linjer av Fraunhofer i sollys. I 1862 oppdaget Ångström at Fraunhofer's f- og h- linjer i solspekteret tilsvarte Hγ- og Hδ- linjene av hydrogen . Han utledet at hydrogen er til stede i solatmosfæren, så vel som andre elementer.

Hydrogenlinjens bølgelengder bestemt av Ångström

Fraunhofer stingrays	Hydrogenlinjer	Bølgelengder ( Å )	Farge
VS	${\ displaystyle H \ alpha}$	6562.10	rød
F	${\ displaystyle H \ beta}$	4860,74	blå
f	${\ displaystyle H \ gamma}$	4340.10	blå
h	${\ displaystyle H \ delta}$	4101.20	lilla

Identifikasjonen av de fire linjene av hydrogen og den nøyaktige målingen av bølgelengdene deres gjorde det mulig for Johann Jakob Balmer å etablere forholdet mellom dem. Han bemerket at bølgelengdene til linjene som da var kjent er vilkårene for en sekvens som konvergerer mot 3 645,6 Ångströms (bemerket Å ). Han foreslo følgende ligning som gjør det mulig å finne bølgelengdene til linjene i det synlige spekteret:

{\ displaystyle H = h \ times {\ frac {m ^ {2}} {m ^ {2} -n ^ {2}}}}

For å ta en moderne notasjon blir begrepet som betyr bølgelengde for hydrogenlinjen som tilsvarer koeffisienten erstattet av og begrepet , kalt Balmers konstant, erstattes av for å unngå å forveksle det med Plancks konstant . Den Balmer formelen blir: $H$ $m$ $\ lambda _ {m}$ $h$ $B$

{\ displaystyle \ lambda _ {m} = B \ ganger {\ frac {m ^ {2}} {m ^ {2} -n ^ {2}}}}

med , og Å

n = 2

{\ displaystyle m = 3,4,5,6}

{\ displaystyle B \, = \, 3645,6 \;}

Balmer så for seg at andre serier av linjer av hydrogen kunne eksistere for ..., som eksperimentet bekreftet under forutsetning av å endre formelen. ${\ displaystyle n = 1,3,4,5,6}$

Faktisk er formelen til Balmer og konstanten til Balmer bare gyldig for . Etter arbeidet til den svenske fysikeren Johannes Rydberg (1888), kunne Balmers formel generaliseres for det hele: $n = 2$ $ikke$

{\ displaystyle \ lambda _ {m, n} = {\ frac {B} {4}} \ times {\ frac {m ^ {2} \ times n ^ {2}} {m ^ {2} -n ^ {2}}}}

PÅ

hvor er et heltall (abonnement på serien) og er et heltall (abonnement på linjen) $ikke$ $m> n$

For hvis vi deler teller og nevner av Balmers formel med : $n = 2$ $m ^ {2}$

{\ displaystyle \ lambda _ {m} = B \ times {\ frac {1} {1 - {\ frac {4} {m ^ {2}}}}}

PÅ

Det bemerkes at når , . ${\ displaystyle m \ Rightarrow \ infty}$ ${\ displaystyle \ lambda \ Rightarrow B}$

Grensen til serien, kalt Limmer for Balmer , er bemerket H ∞ [les "H uendelig"] og er verdt:

{\ displaystyle H _ {\ infty} = B = 3645.6}

PÅ

Dette er grenseverdien mot hvilken bølgelengdene til de påfølgende linjene i Balmer-serien har en tendens når de øker. $m$

Hovedlinjer og begrensning av serien

Balmer baserte seg på målingene Angström gjorde i luften. I tillegg, hvis disse målingene er konsistente med hverandre, har det vært en liten systematisk feil på grunn av lengdestandarden som ble brukt. Tabellen nedenfor gir gjeldende aksepterte vakuumbølgelengdeverdier.

Hovedbalmerlinjer og seriegrense

Overgang	Vanlig notasjon	IUPAB-vurdering	λ ( Å )	Farge
3 → 2	Hα	LM	6 562,80	rød
4 → 2	Hβ	LN	4,861.32	blå
5 → 2	Hγ	LO	4,340,46	blå
6 → 2	Hδ	LP	4 101,73	lilla
7 → 2	Hε	LQ	3 970,07	lilla
8 → 2	H8		3,889.02	I nærheten av UV
9 → 2	H9		3,835,35	I nærheten av UV
∞ → 2	H ∞	-	3,646,00	I nærheten av UV

Merknader og referanser

Denne artikkelen er delvis eller helt hentet fra artikkelen " Formula of Balmer " (se forfatterlisten ) .

(in) James B. Kaler , Stars and Their Spectra: An Introduction to the Spectral Sequence , Cambridge og New York, Cambridge University Press ,august 2011, 2 nd ed. ( 1 st ed. 1989), XVIII -374 s. , 23 cm ( ISBN 978-0-521-89954-3 og 0-521-89954-0 , OCLC 696605144 , online presentasjon ) , s. 71 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)] .
(in) Kenneth R. Lang , Essential astrophysics , Berlin, Heidelberg and New York, Springer , al. "Undervisningsnotater i fysikk",mai 2013, 1 st ed. , XXI -635 s. , 23 cm ( ISBN 978-3-642-35962-0 , 3-642-35962-0 og 3-642-35963-9 , OCLC 867748792 , DOI 10.1007 / 978-3-642-35963-7 , online presentasjon ) , s. 163 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)]
(en) Biografi om Anders Jonas Ångström på britannica.com-siden.
Anders Jonas Ångström, Solar Spectrum Research: Normal Spectrum of the Sun , Uppsala, Schultz,1868, 42 + XV sider med tabeller s. ( les online ) , s. 31-32
Harris Benson, PHYSICS 3, Waves, Optics and Modern Physics, 3. utgave , Brussel, de boeck,2004, 452 s. ( ISBN 2-8041-4565-4 ) , s. 254
Jean Heyvaerts , Astrophysics: stars, universe and relativity , Paris, Dunod , coll. "Høyere vitenskap",August 2012, 2 nd ed. ( 1 st ed. 2006), X -384 s. , 24 cm ( ISBN 978-2-10-058269-3 og 2-10-058269-0 , OCLC 816556703 , merknad BnF n o FRBNF42740481 , online presentasjon ) , s. 5 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)]
(i) Vladimir G. Plekhanov , isotoper i kondensert materie , Berlin, Heidelberg og New York, Springer , al. "Springer-serien innen materialvitenskap" ( nr . 162)2013, 1 st ed. , XIV -290 s. , 23 cm ( ISBN 978-3-642-28722-0 , 978-3-642-43573-7 og 978-3-642-28723-7 , OCLC 892073461 , DOI 10.1007 / 978-3-642-28723-7 , online presentasjon ) , s. 55 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)] .
(in) Kent A. Peacock , The quantum revolution: a historical perspektiv , Westport og London, Greenwood , et al. "Greenwood guider til gode ideer innen vitenskap",2008, 1 st ed. , XVIII -220 s. , 26 cm ( ISBN 978-0-313-33448-1 , 0-313-33448-X og 0-31308835-7 , OCLC 173368682 , leses online ) , s. 30 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)] .
(in) SK Dogra og HS Randhawa , Atomic and molecular spectroscopy , Delhi og Chennai, Pearson Education ,juli 2014( ISBN 978-93-325-3353-0 og 93-325-3353-9 , online presentasjon ) , s. 39 [ les online (siden konsultert 8. september 2016)]
(in) WC Martin og WL Wiese , Atomic spectroscopy: a compendium of basic ideas, notation, data, and formulas , National Institute of Standards and Technology ,2003( 1 st ed. 1999) ( lese på nettet [PDF] ) , § 19 : "regelmessighetene og skalering" table: "Noen overganger av de spektrale serie av hydrogen hånd") [ les online (siden konsultert 8. september 2016)]

Se også

Bibliografi

(de) Johann J. Balmer , “ Notiz über die Spectrallinien des Wasserstoffs ” [“Note on the spectral lines of hydrogen”], Annalen der Physik und Chemie , vol. 25 Ny serie,1885, s. 80-87 ( DOI 10.1002 / andp.18852610506 , Bibcode 1885AnP ... 261 ... 80B , les online [faks], åpnet 7. september 2016 ).

Relaterte artikler

Eksterne linker

(in) Balmer-serien (Balmer-serien) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(no) Balmer-linje ( Balmer- linjer) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Observatoire de Paris .
(in) Balmer-grense (limit Balmer) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(in) Balmer-formel (Balmers formel) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(no) Balmer continuum ( Balmer continuum ) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Observatoire de Paris .
(in) Balmer diskontinuitet (diskontinuitet Balmer) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(in) Balmer jump (jump Balmer) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(no) Balmer- dekrement ( Balmer- dekrement) på Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics of the Paris Observatory .
(en) Spektralserie av hydrogen (animasjon og forklaringer)