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]
Острая серия раньше называлась второй придаточной серией, а диффузная серия была первой придаточной серией, причем обе были подчинены главной серии . [2]
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.
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]
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 имеет резкую серию триплетов и резкую серию синглетов. [11]
Магний имеет резкую серию триплетов и резкую серию синглетов. [3]
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.