Фундаментальная серия

Фундаментальная серия представляет собой набор спектральных линий , обусловленных переходом между d- и f -орбиталями в атомах .

Первоначально серия была открыта в инфракрасном диапазоне Фаулером и независимо Арно Бергманом. ^[1] Это привело к названию серии Бергмана, используемому для такого набора линий в спектре. Однако название было изменено, поскольку Бергман также открыл другие серии линий. И другие открыватели также установили другие такие серии. Они стали известны как фундаментальные серии. ^[2] Бергман наблюдал литий при 5347 см ⁻¹ , натрий при 5416 см ^−1, калий при 6592 см ⁻¹ . ^[2] Бергман заметил, что линии в серии в спектре цезия были двойными. Его открытие было объявлено в Contributions to the Knowledge of the Infra-Red Emission Spectra of the Alkalies , Jena 1907. ^[3] Карл Рунге назвал эту серию «новой серией». Он предсказал, что линии калия и рубидия будут парами. ^[3] Он выразил частоты линий серии формулой и предсказал связь предела серии с другими известными сериями. В 1909 году WM Hicks вывел приближенные формулы для различных серий и заметил, что эта серия имеет более простую формулу, чем другие, и поэтому назвал ее «фундаментальной серией» и использовал букву F. ^[1]^[4]

Формула, которая больше напоминала расчеты спектра водорода, была из-за меньшего квантового дефекта . Нет никаких физических оснований называть это фундаментальным. ^[5] Фундаментальная серия была описана как неудачно названная. ^[6] Это последняя спектроскопическая серия, имеющая специальное обозначение. ^[6] Следующая серия, включающая переходы между подоболочками F и G, известна как серия FG. ^[6]

Частоты линий в серии определяются по этой формуле:

$\nu ={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}{\text{, with }}m=4,5,6,...,$

R — постоянная Ридберга , предел серии, представленный как 3D , и представленный как mF . Сокращенная формула затем задается как со значениями m, являющимися целыми числами от 4 и выше. ^[7] Два числа, разделенные знаком «−», называются членами, которые представляют энергетический уровень атома. $T_{BS}={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}$ ${\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}$ $\nu =3D-mF$

Предел фундаментального ряда совпадает с уровнем 3D. ^[5]

Термины могут иметь разные обозначения: mF для систем с одной линией, mΦ для дублетов и mf для триплетов. ^[8]

Линии в фундаментальной серии расщепляются на составные дублеты, поскольку подоболочки D и F имеют разные спиновые возможности. Расщепление подоболочки D очень мало, а подоболочки F еще меньше, поэтому тонкую структуру в фундаментальной серии труднее разрешить, чем в резкой или диффузной серии . ^[7]

Литий

Квантовый дефект для лития равен 0. ^[5]

Натрий

Основные линии серии натрия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне.

Калий

Основные линии серии калия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне.

Рубидий

Основные линии серии для рубидия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне. Валентный электрон перемещается с уровня 4 d , поскольку 3 d содержится во внутренней оболочке. Они были обнаружены Р. фон Лэмбом. Соответствующие уровни энергии составляют 4 p ⁶ 4 d j =5/2 19,355.282 см ⁻¹ и j =3/2 19,355.623 см ⁻¹ , а первые уровни f при 4 p ⁶ 4 f j =5/2 26,792.185 см ⁻¹ и j =7/2 26,792.169 см ⁻¹ . ^[11]

Цезий

Ссылки

^ ab Saunders, FA (август 1919). "Обзор последних работ по серии спектров гелия и водорода". Astrophysical Journal . 50 : 151. Bibcode : 1919ApJ....50..151S. doi : 10.1086/142490 .
^ ab Brand, JCD (24 ноября 1995 г.). Линии света. CRC Press . стр. 135. ISBN 9782884491631.
^ ab Runge, Carl (декабрь 1907 г.). «Спектры щелочей». Astrophysical Journal . 27 : 158–160. Bibcode : 1908ApJ....27..158R. doi : 10.1086/141538.
↑ Hicks, WM (9 декабря 1909 г.). «Критическое исследование спектральных серий. — Часть I. Щелочи H и He». Philosophical Transactions of the Royal Society of London A . 210 (459–470): 57–111. doi : 10.1098/rsta.1911.0003 . JSTOR 90988.
^ abc Candler, AC (1937). Атомные спектры и векторная модель: Том 1. Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press . стр. 22. ISBN 9781001286228. Получено 28 августа 2015 г.
^ abc Fowler, A. (23 февраля 1928 г.). «Спектры и атомы». Журнал химического общества (возобновлено) : 764–780. doi :10.1039/JR9280000764. S2CID 37856069. (требуется подписка)
^ ab Herzberg, Gerhard (январь 1944). Атомные спектры и атомная структура. Courier Corporation. стр. 56. ISBN 9780486601151.
^ Saunders, FA (1915). "Некоторые недавние открытия в спектральных рядах". Astrophysical Journal . 41 : 323. Bibcode : 1915ApJ....41..323S. doi : 10.1086/142175.
^ Wiese, W.; Smith, MW; Miles, BM (октябрь 1969). Вероятности атомных переходов, том II, от натрия до кальция. Критическая подборка данных (PDF) . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. стр. 39–41. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г.
^ Wiese, W.; Smith, MW; Miles, BM (октябрь 1969). Вероятности атомных переходов, том II, от натрия до кальция. Критическая подборка данных (PDF) . Вашингтон: Национальное бюро стандартов. С. 228–229. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г.
^ ab Luna, FRT; Cavalcanti, GH; Coutinho, LH; Trigueiros, AG (декабрь 2002 г.). «Сборник длин волн и уровней энергии для спектра нейтрального рубидия (RbI)». Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения . 75 (5): 559–587. Bibcode : 2002JQSRT..75..559L. doi : 10.1016/S0022-4073(02)00030-4. (требуется подписка)
^ Сансонетти, Жан Э. (2009). «Длины волн, вероятности переходов и уровни энергии для спектров цезия (Cs I–Cs LV)» (PDF) . Журнал физических и химических справочных данных . 38 (4): 768–769. Bibcode :2009JPCRD..38..761S. doi :10.1063/1.3132702. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. . Получено 25 августа 2015 г. .