stringtranslate.com

Серия Sharp

Резкая серия — это серия спектральных линий в спектре атомного излучения , возникающая, когда электроны спускаются с s-орбиталей атома с более высокой энергией на самую низкую доступную p-орбиталь. Спектральные линии включают часть видимого света и простираются до ультрафиолета. Линии становятся все ближе и ближе друг к другу по мере увеличения частоты, никогда не превышая предела серии. Острая серия сыграла важную роль в развитии понимания электронных оболочек и подоболочек в атомах. Острая серия дала букву s атомной орбитали или подоболочке.

Острая серия имеет предел, определяемый формулой

Серия вызвана переходами в низшее P-состояние с S-орбиталей более высоких энергий. Одна из терминологий для обозначения линий такова: 1P-mS [1] Но обратите внимание, что 1P просто означает самое низкое P-состояние в атоме, и что современное обозначение начинается с 2P и больше для атомов с более высокими атомными номерами.

Термины могут иметь разные обозначения: mS для однолинейных систем, mσ для дублетов и ms для триплетов. [2]

Поскольку состояние P не является самым низким энергетическим уровнем для атома щелочного металла (это S), резкая серия не будет проявляться как поглощение в холодном газе, однако она проявляется в виде эмиссионных линий. Поправка Ридберга является наибольшей для члена S, поскольку электрон больше проникает во внутреннее ядро ​​электронов.

Предел серии соответствует эмиссии электронов , когда электрон имеет столько энергии, что покидает атом. Хоть серия и называется резкой, линии могут быть не резкими. [3]

В щелочных металлах термины P разделены и . Это приводит к тому, что спектральные линии представляют собой дублеты с постоянным расстоянием между двумя частями двойной линии.

[4]

Имена

Острая серия раньше называлась второй придаточной серией, а диффузная серия была первой придаточной серией, причем обе были подчинены главной серии . [2]

Законы о щелочных металлах

Предел острой серии такой же, как и предел диффузной серии . В конце 1800-х годов эти две серии были названы дополнительными сериями.

В 1896 году Артур Шустер сформулировал свой закон: «Если мы вычтем частоту основной вибрации из частоты сходимости основного ряда, мы получим частоту сходимости дополнительного ряда». [5] Но в следующем номере журнала он понял, что Ридберг опубликовал эту идею несколькими месяцами ранее. [6]

Закон Ридберга Шустера: используя волновые числа, разница между резкими и размытыми пределами серии и пределом основной серии такая же, как и первый переход в основной серии.

Закон Рунге: Используя волновые числа, разница между пределом резкой серии и пределом фундаментальной серии такая же, как и первый переход в диффузной серии.

Натрий

Диаграмма Гротриана для натрия. Серия Sharp обусловлена ​​переходами 3p-mS, показанными здесь фиолетовым цветом.

Острая серия имеет волновые числа, определяемые следующим образом:

Диффузная серия натрия имеет волновые числа, определяемые следующим образом:

когда n стремится к бесконечности, диффузная и резкая серии имеют один и тот же предел. [8]

Калий

Щелочные земли

Резкая серия тройных линий обозначается буквой серии s и формулой 1п-мс . Резкая серия синглетных линий имеет букву серии S и формулу 1P-mS . [3]

Кальций

Кальций имеет резкую серию триплетов и резкую серию синглетов. [11]

Магний

Магний имеет резкую серию триплетов и резкую серию синглетов. [3]

История

В Кембриджском университете Джордж Ливинг и Джеймс Дьюар начали систематически измерять спектры элементов групп I , II и III в видимом и ультрафиолетовом свете, которые передаются через воздух. Они заметили, что линии натрия чередуются резкие и размытые. Они были первыми, кто использовал термин «острые» для обозначения линий. [12] Они разделили спектральные линии щелочных металлов на острые и размытые. В 1890 г. линии, возникающие также в спектре поглощения, были названы основной серией. Ридберг продолжал использовать резкие и размытые линии для обозначения других линий [13] , тогда как Кайзер и Рунге предпочитали использовать термин «вторая подчиненная серия» для обозначения резких серий. [14]

Арно Бергманн обнаружил четвертую серию в инфракрасном диапазоне в 1907 году, и она стала известна как серия Бергмана или фундаментальная серия. [14]

В 1896 году Эдвард К. Пикеринг обнаружил новую серию линий в спектре ζ Корма . Считалось, что это острая серия водорода. В 1915 году было доказано, что это на самом деле ионизированный гелий- гелий II . [15] [16]

Генрих Кайзер , Карл Рунге и Йоханнес Ридберг нашли математические зависимости между волновыми числами эмиссионных линий щелочных металлов. [17]

Фридрих Хунд ввел обозначения s, p, d, f для подоболочек в атомах. [17] [18] Другие последовали этому использованию в 1930-х годах, и эта терминология сохранилась и по сей день.

Рекомендации

  1. ^ Фаулер, А. (1924). «Происхождение спектров». Журнал Королевского астрономического общества Канады . 18 : 373–380. Бибкод : 1924JRASC..18..373F.
  2. ^ аб Сондерс, Ф.А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал . 41 : 323. Бибкод : 1915ApJ....41..323S. дои : 10.1086/142175.
  3. ^ abc Сондерс, Ф.А. (1915). «Некоторые недавние открытия в серии Spectrum». Астрофизический журнал . 41 : 323–327. Бибкод : 1915ApJ....41..323S. дои : 10.1086/142175.
  4. ^ Ридберг, младший (1897). «Новая серия в спектре водорода». Астрофизический журнал . 6 : 233–236. Бибкод : 1897ApJ.....6..233R. дои : 10.1086/140393.
  5. ↑ Шустер, Артур (31 декабря 1986 г.). «О новом законе, связывающем периоды колебаний молекул». Природа . 55 (1418): 200–201. Бибкод : 1896Natur..55..200S. дои : 10.1038/055200a0 .
  6. ↑ Шустер, Артур (7 января 1987 г.). «О новом законе, связывающем периоды колебаний молекул». Природа . 55 (1419): 223. Бибкод : 1897Natur..55..223S. дои : 10.1038/055223a0. S2CID  4054702.
  7. ^ ab Атомная, молекулярная и лазерная физика. Кришна Пракашан Медиа. п. 2.59.
  8. ^ Сала, О.; К. Араки; Л.К. Нода (сентябрь 1999 г.). «Процедура получения эффективного ядерного заряда из атомного спектра натрия» (PDF) . Журнал химического образования . 76 (9): 1269. Бибкод : 1999JChEd..76.1269S. дои : 10.1021/ed076p1269.
  9. ^ Визе, В.; Смит, Миссури; Майлз, Б.М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомного перехода, том II, натрий через кальций. Сборник критических данных (PDF) . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. стр. 39–41. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г.
  10. ^ Визе, В.; Смит, Миссури; Майлз, Б.М. (октябрь 1969 г.). Вероятности атомного перехода, том II, натрий через кальций. Сборник критических данных (PDF) . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. стр. 228–229. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г.
  11. ^ Сондерс, Ф.А. (декабрь 1920 г.). «Ревизия ряда в спектре кальция». Астрофизический журнал . 52 (5): 265. Бибкод : 1920ApJ....52..265S. дои : 10.1086/142578.
  12. ^ Брэнд, Джон Чарльз Друри (1 октября 1995 г.). Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800-1930 гг. ЦРК Пресс . стр. 123–. ISBN 9782884491624. Проверено 30 декабря 2013 г.
  13. ^ Ридберг, младший (апрель 1890 г.). «XXXIV. О строении линейчатых спектров химических элементов». Философский журнал . 5. 29 (179): 331–337. дои : 10.1080/14786449008619945.
  14. ^ аб Мехра, Джагдиш ; Рехенберг, Хельмут (1 января 2001 г.). Историческое развитие квантовой теории. Спрингер. стр. 165–166. ISBN 9780387951744. Проверено 30 декабря 2013 г.
  15. ^ Роботти, Надя (1983). «Спектр ζ Кормов и историческая эволюция эмпирических данных». Исторические исследования в физических науках . 14 (1): 123–145. дои : 10.2307/27757527. JSTOR  27757527.
  16. ↑ Мебтон, Томас Э. (25 марта 1915 г.). «О происхождении серии 4686». Философские труды . Проверено 30 декабря 2013 г.
  17. ^ AB Уильям Б. Дженсен (2007). «Происхождение орбитальных меток S, p, d, f». Журнал химического образования . 84 (5): 757–758. Бибкод : 2007JChEd..84..757J. дои : 10.1021/ed084p757.
  18. ^ Хунд, Фридрих (1927). Linienspektren und Periodisches System der Elemente . Struktur der Materie в Einzeldarstellungen. Том. 4. Спрингер. стр. 55–56. ISBN 9783709156568.