logo
Андреевский 11-16

Спектральные серии атома водорода

очти до самого конца ХIХ века физики считали, что наблюдаемые спектроскопистами спектральные серии линий поглощения или испускания в спектрах различных газов не отражают физической структуры атома и являются лишь причудливой игрой природы.

В 1885 году Иоганн Бальмер установил, что длины волн четырех наиболее интенсивных линий, лежащих в оптической области спектра водорода и обозначаемых символами , могут быть точно описаны эмпирической формулой

, (15.1)

где n = 3, 4, 5, 6, а В – эмпирическая константа, равная 3645,610-8 см. Позже Иоганн Ридберг переписал формулу Бальмера в виде:

, (15.2)

где R  109678 см1 – постоянная Ридберга.

Впоследствии было показано, что все известные серии атомарного водорода можно описать одной общей формулой:

, (15.3)

где m – целое число, определяющее данную серию, а n принимает значения m + 1, m + 2, m + 3 и т.д. Наконец, Ридберг и Ритц, обобщая результаты исследований спектров, пришли к выводу, что волновые числа любых линий в спектрах атомов различных элементов могут быть представлены формулой:

. (15.4)

Величины T(n) получили название спектральных термов. Таким образом, любому сочетанию двух термов T(m) и T(n) соответствует определенная линия в спектре. Это положение получило название комбинационного принципа Ритца.

Однако и комбинационный принцип Ритца и обобщенная формула Бальмера (15.3) оставались лишь эмпирическими соотношениями. Для их обоснования требовалось построить новую теорию – теорию строения атома.