Ridberga formula ir matemātiska formula, ko izmanto, lai prognozētu viļņa garums gaismas, kas rodas, elektronam pārvietojoties starp atoma enerģijas līmeņiem.
Kad elektrons mainās no vienas atomu orbitāles uz otru, mainās elektronu enerģija. Kad elektrons mainās no orbītas ar lielu enerģiju uz zemākas enerģijas stāvokli, agaismas fotons ir izveidots. Kad elektrons pārvietojas no zemas enerģijas uz augstāku enerģijas stāvokli, atoms absorbē gaismas fotonu.
Katram elementam ir atšķirīgs spektrālais pirkstu nospiedums. Kad elementa gāzveida stāvoklis tiek uzkarsēts, tas izstaros gaismu. Kad šī gaisma tiek izlaista caur prizmu vai difrakcijas režģi, var atšķirt spilgtas dažādu krāsu līnijas. Katrs elements nedaudz atšķiras no citiem elementiem. Šis atklājums bija spektroskopijas izpētes sākums.
Ridberga vienādojums
Johanness Ridbergs bija zviedru fiziķis, kurš mēģināja atrast matemātiskas attiecības starp vienu spektrālo līniju un noteiktu elementu nākamo. Galu galā viņš atklāja, ka pastāv virkne attiecību starp secīgu līniju viļņiem.
Viņa atradumi tika apvienoti ar Boha atoma modeli, lai izveidotu šo formulu:
1 / λ = RZ2(1 / n12 - 1 / n22)
kur
λ ir fotona viļņa garums (viļņa skaitlis = 1 / viļņa garums)
R = Ridberga konstante (1,0973731568539 (55) x 107 m-1)
Z = atomu skaitlis no atoma
n1 un n2 ir veseli skaitļi, kur n2 > n1.
Vēlāk tika noskaidrots, ka n2 un n1 bija saistīti ar galveno kvantu numuru vai enerģijas kvantu numuru. Šī formula ļoti labi darbojas pārejās starp ūdeņraža atoma enerģijas līmeņiem ar tikai vienu elektronu. Atomiem ar vairākiem elektroniem šī formula sāk sadalīties un dot nepareizus rezultātus. Neprecizitātes iemesls ir tas, ka tiek pārmeklēts iekšējais elektroni vai ārējo elektronu pārejas mainās. Vienādojums ir pārāk vienkāršots, lai kompensētu atšķirības.
Ridberga formulu var izmantot ūdeņradim, lai iegūtu tā spektrālās līnijas. Iestatījums n1 līdz 1 un darbojas n2 no 2 līdz bezgalībai iegūst Lyman sēriju. Var noteikt arī citas spektrālās virknes:
| n1 | n2 | Konverģē | Vārds |
| 1 | 2 → ∞ | 91,13 nm (ultravioletais) | Lyman sērija |
| 2 | 3 → ∞ | 364,51 nm (redzamā gaisma) | Balmer sērija |
| 3 | 4 → ∞ | 820,14 nm (infrasarkanais) | Paschen sērija |
| 4 | 5 → ∞ | 1458,03 nm (tālu infrasarkanais) | Brackett sērija |
| 5 | 6 → ∞ | 2278,17 nm (tālu infrasarkanais) | Pfund sērija |
| 6 | 7 → ∞ | 3280,56 nm (tālu infrasarkanais | Humphreys sērija |
Lielākajā daļā problēmu jūs tiksit galā ar ūdeņradi, lai jūs varētu izmantot formulu:
1 / λ = RH(1 / n12 - 1 / n22)
kur RH ir Ridberga konstante, jo ūdeņraža Z ir 1.
Rydberga izstrādātā formulas problēmas problēma
Atrodiet viļņa garumu elektromagnētiskā radiācija ko izstaro elektrons, kas atslābina no n = 3 līdz n = 1.
Lai atrisinātu problēmu, sāciet ar Ridberga vienādojumu:
1 / λ = R (1 / n12 - 1 / n22)
Tagad pievienojiet vērtības, kur n1 ir 1 un n2 ir 3. Izmantojiet 1,9074 x 107 m-1 Ridberga konstantei:
1 / λ = (1,0974 x 107)(1/12 - 1/32)
1 / λ = (1,0974 x 107)(1 - 1/9)
1 / λ = 9754666,67 m-1
1 = (9754666,67 m-1)λ
1 / 9754666,67 m-1 = λ
λ = 1,025 x 10-7 m
Ņemiet vērā, ka formula sniedz viļņa garumu metros, izmantojot šo vērtību Ridberga konstantei. Jums bieži lūgs sniegt atbildi nanometros vai angstromos.