Rydbergo formulė yra matematinė formulė, naudojama prognozuoti bangos ilgio šviesos, susidarančios elektronui judant tarp atomo energijos lygių.
Kai elektronas keičiasi iš vienos atominės orbitalės į kitą, pasikeičia elektrono energija. Kai elektronas keičiasi iš didelę energiją turinčios orbitos į mažesnės energijos būseną, ašviesos fotonas yra sukurta. Kai elektronas juda iš mažos energijos į aukštesnės energijos būseną, atomas sugeria šviesos fotoną.
Kiekvienas elementas turi atskirą spektrinį pirštų atspaudą. Kaitinant dujinę elemento būseną, jis skleidžia šviesą. Kai ši šviesa praleidžiama per prizmę ar difrakcinę grotelę, galima atskirti ryškias skirtingų spalvų linijas. Kiekvienas elementas šiek tiek skiriasi nuo kitų elementų. Šis atradimas buvo spektroskopijos tyrimo pradžia.
Rydbergo lygtis
Johanesas Rydbergas buvo švedų fizikas, kuris bandė nustatyti matematinį ryšį tarp vienos spektrinės linijos ir kitos tam tikrų elementų. Galų gale jis sužinojo, kad yra vienas po kito einančių linijų bangų skaičius.
Jo išvados buvo sujungtos su Bohro atomo modeliu, kad būtų sukurta ši formulė:
1 / λ = RZ2(1 / n12 - 1 / n22)
kur
λ yra fotono bangos ilgis (bangos skaičius = 1 / bangos ilgis)
R = Rydbergo konstanta (1,0973731568539 (55) x 107 m-1)
Z = atominis skaičius atomo
n1 ir n2 yra sveikieji skaičiai, kur n2 > n1.
Vėliau buvo nustatyta, kad n2 ir n1 buvo susiję su pagrindiniu kvantiniu skaičiumi arba energijos kvantiniu skaičiumi. Ši formulė labai gerai tinka perėjimams tarp vandenilio atomo energijos lygių, turinčių tik vieną elektroną. Atomams, turintiems kelis elektronus, ši formulė pradeda skaidytis ir duoti neteisingus rezultatus. Netikslumo priežastis yra ta, kad atrankos kiekis vidinis elektronai arba išorinių elektronų perėjimai skiriasi. Lygtis yra per daug supaprastinta, kad būtų kompensuoti skirtumai.
Rydbergo formulė gali būti taikoma vandeniliui, norint gauti jo spektrines linijas. Nustatymas n1 iki 1 ir veikia n2 nuo 2 iki begalybės duoda Lymano seriją. Taip pat gali būti nustatomos kitos spektrinės sekos:
| n1 | n2 | Susilieja link | vardas |
| 1 | 2 → ∞ | 91,13 nm (ultravioletinė) | „Lyman“ serija |
| 2 | 3 → ∞ | 364,51 nm (matoma šviesa) | Balmer serija |
| 3 | 4 → ∞ | 820,14 nm (infraraudonųjų spindulių) | „Paschen“ serija |
| 4 | 5 → ∞ | 1458,03 nm (tolima infraraudonųjų spindulių) | „Brackett“ serija |
| 5 | 6 → ∞ | 2278,17 nm (tolimosios infraraudonosios spinduliuotės) | „Pfund“ serija |
| 6 | 7 → ∞ | 3280,56 nm (tolimosios infraraudonosios spinduliuotės | „Humphreys“ serija |
Daugeliui problemų teks spręsti su vandeniliu, kad galėtumėte naudoti formulę:
1 / λ = RH(1 / n12 - 1 / n22)
kur RH yra Rydbergo konstanta, nes vandenilio Z yra 1.
Rydbergo formulės darbo pavyzdinė problema
Raskite bangos ilgį elektromagnetinė radiacija kurį skleidžia elektronas, atsipalaiduojantis nuo n = 3 iki n = 1.
Norėdami išspręsti problemą, pradėkite nuo Rydbergo lygties:
1 / λ = R (1 / n12 - 1 / n22)
Dabar prijunkite reikšmes, kur n1 yra 1 ir n2 yra 3. Naudokite 1,9074 x 107 m-1 Rydbergo konstanta:
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
Atkreipkite dėmesį, kad formulė nurodo bangos ilgį metrais, naudodama šią Rydbergo konstantos vertę. Jums dažnai bus paprašyta pateikti atsakymą nanometrais arba angstromais.