Optički spektar H atoma

Nezavisno od hipoteze o strukturi atoma, veoma rano je bilo uočeno da se o atomima mnogo može naučiti ispitivanjem njihovih linijskih spektara.

XIX vek-uočeno na 10000 spektralnih linija raznih elemenata.

Sređeni podaci u tablicama.

• Cilj nauke je ne samo prikupljanje činjenica ved uspostavljanje veza između različitih pojava na bazi prikupljenih činjenica i pronalaženje uzroka za te veze.

• Masovne tablice sadrže veliki br podataka o strukturi atoma –problem je bio kako te podatke izvudi iz njih.

• Postojanje pobuđenih nivoa u atomu dokazano je eksper Franka i Herca 1912.g.

• Postojanje diskretnih grupa e- u el omotaču atoma ukazuje na diskretnost energetskih stanja atoma. uočena je u atomskim spektrima (optički i Rendgenovi)

• Optički spektri odnose se na spoljašnje e-, a potvrda su promene E koje odgovaraju atomskim optičkim spektrima (nekoliko eV)

• Uporedive su sa I joniz potencijalom-a to predstavlja meru za čvrstinu veze spoljašnjih e-

• Osobina atomskih spektara je : linijska struktura to omogudava da svaki spektar svakog elementa okarakterišemo određenim vrednostima talas duž i frekvencija.

• Pojedine grupe ili serije linija u at spektrima pokoravaju se određenim serijalnim zakonitostima.

• Ove zakonitosti jasno se vide u najprostijem od svih atoma-H.

• 1885.g. Balmer je pokazao da su talas dužine za 9 linija H, od kojih 4 leže u VIS oblasti spektra (400-750 nm) izraženo formulom:

• n=2 m=3,4,5…

• 3645,6Å

• Spektrogram ove serije H spektra, nazvane Balmerova serija-slika

Danas je poznato oko 40 linija.

• Iz spektrograma –vidi se da se razlika svaka 2 para linija smanjuje prema oblastima kradih λ.

• U oblasti kratkih λ linije konvergiraju ka izvesnoj granici- granica serije.

• Broj linija koje se mogu uočiti u blizini granice serije zavisi od gustine H plazme .

• Ukoliko je veda gustina uočide se vede slivanje bliskih linija u blizini granice spektra.

• Ekstrapolacijom za m=beskonačno dobide se λ=λ0

• Znači λ0 u Balmerovoj formuli određuje granicu serije

• Balmerovo otkride otvorilo novu eru u nauci o atomima.

• Runge preformulisao Balmerovu formulu u oblik:

• n=2

• Ridberg 1890.g. Predložio formulu:

• Ridbergova konstanta

• R=109677,576±0,012 cm-1(experimentalna)

• Kako je talasni broj

• Za n=2 može da se izračuna cela Balmerova serija

• Za nju experimentalno pronađeni podaci do m=37.

• U atomskim spektrima svaka linija predstavlja se prema vrednosti frekvencije-pa je ona jedna emisiona linija –nastaje prelaskom sa višeg na niži energ nivo i jednak je:

• Ova formula ima opšti karakter po Balmeru.

• Pretpostavio postojanje još jedne serije za koju je n=3.

• Kasnije ju je našao Pašen.

Lajmanova, Pašenova i druge serije H

• Uporedo sa Balmerovom serijom u spektru koji daje H u atomskom stanju zapaženo je niz drugih serija koje se predstavljaju istom formulom.

• Lajman u dalekoj UV (ultra-ljubičastoj) otkrio seriju

• U IC oblasti nađene su 3 serije: Pašenova, Breketova i Pfundova

• Lajmanova n=1 UV oblast (λ<3700Å)

• Balmerova n=2 VIS oblast (3700<λ<6700Å)

• Pašenova (n=3), Breketova (n=4) i Pfundova (n=5) IC oblast (λ>6700Å)

• Prikazati jednačine serije

• U isto vreme javlja se ideja da se frekvencija spektralnih linija izrazi kao razlika dva spektralna terma: Tn i Tm

• Tn=R/n2 Tm=R/m2

• Relacija važi za talasni broj bilo koje linije u spektru.

• Ricov kombinacioni princip-frekvencija (talasni broj) svake linije u spektru bilo kog atoma može se predstaviti kao razlika dva spektralna terma Tn i Tm.

• Stalni term i promenjeni term

• Prvi term – stalni term, konstantan daje granicu serije.

• Drugi term promenljivi tekudi term-daje razliku između granice serije i talas br linije.

• Važi čak i onda kada se posebni termovi ne mogu izraziti u tako jednostavnu formulu kao kod H atoma.

• Ricov kombinacioni princip se može izraziti:

• k-glavni kvantni broj osnovnog

• k’- pobuđenog stanja

• Primer talasni broj prelaza sa k’=4 na k=3 odgovara prvoj liniji iz Pašenove serije.

• Može se dobiti ili iz Lajmanove ili iz Balmerove serije:

• =102807-97466 =5332cm-1

• =20565-15233=5332 cm-1

Grotrijanov dijagram • Vezu između različituh serija

linija najlakše je uočiti iz dijagrama.

• Vertikalna osa-spektralni termovi.

• Svakom spektralnom termu se pridružuje određeni energetski nivo.

• Svaka serija ima jedan-osnovni term koji u kombinaciji sa ostalim-višim T generiše seriju

Smisao terma

• Polazi se od Borovog uslova za frekvenciju:

• ili

• Talasni broj neke linije koja je apsorbovana ili emitovana jednaka je razlici dva terma:

• Znači- term predstavlja energetsku vrednost podeljenu sa hc:

• Spektroskopska merenja omogudavaju određivanje vrednosti termova i time određivanje kvantiranih energ stanja u atomu.