п – главное квантовое число.
На электрон, движущийся
в поле атомного ядра с зарядом , действует сила
Кулона:
,
(3)
где –
порядковый номер элемента в таблице Менделеева, для водорода
=1;
е – заряд электрона;
–
электрическая постоянная.
Уравнение движения электрона в классической механике в этом случае имеет вид:
.
(4)
Исключив из
уравнений (3) и (4), получим выражение для радиусов допустимых орбит (боровских
орбит):
.
(5)
Радиус первой орбиты водородного атома называется боровским радиусов. Его значение равно:
, м.
(6)
Внутренняя энергия атома слагается из кинетической энергии электрона (ядро неподвижно) и энергии взаимодействия электрона с ядром
.
(7)
Из формулы (4) следует, что
.
Следовательно,
. (8)
Подставив в (8) значение из формулы (5), найдем дозволенные
значения внутренней энергии атома:
. (9)
Схема энергетических уровней приведена на рисунке 1.
Рис.1 Схема энергетических уровней атома водорода
При переходе атома водорода (=1) из состояния
в состояние
излучается,
согласно формулам (1) и (9), фотон энергии:
.
Частота испущенного фотона:
.
(10)
Учитывая, что , получим:
.
(11)
Получена обобщенная формула Бальмера, причем для постоянной Ридберга определено значение:
,
(12)
тогда
.
(13)
Из формулы (13) следует, что все линии в спектре водорода
могут быть объединены в серии. Серией называется совокупность линий, длины волн
которых описываются формулой (13) при ,
т.е. серия возникает при переходе электрона с вышележащих энергетических
уровней на уровень с данным квантовым числом (
).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.