氫原子光譜是什麼意思?

General 更新 2023年10月15日

氫原子光譜氫原子譜線頻率的意義是什麼，它與光子頻率

你好

涉及氫原躍遷候種類數候少種光頻率、少種光譜線數少種光概念

什麼是氫光譜？

我還是用容易理解的說法吧:

氫光譜是氫原子光譜

當一道白光受三稜鏡折射後會產生連續的光譜（彩虹現象），當光射到某個原子時，有某個波長光波的能量會被原子吸收，造成電子躍遷，所形成的光譜就會少了該波長的光，出現暗線，這就是該原子的光譜。

每種原子都有自己的特徵譜線，由於氫原子最簡單，所以研究光譜通常分析氫原子光譜。

氫原子光譜可用下式表示(和cczz19921012不同,都對)：

(紫外區)賴曼線系:1/λ=-E/hc(1/1-1/n^2) n=2，3，4...

(可見光區)巴爾末線系:1/λ=-E/hc(1/4-1/n^2) n=3，4，5...

(紅外區)珀邢線系:1/λ=-E/hc(1/9-1/n^2) n=4，5，6...

(近紅外區)弗蘭克線系:1/λ=-E/hc(1/16-1/n^2) n=5，6，7...

(遠紅外區)芬德線系:1/λ=-E/hc(1/25-1/n^2) n=6，7，8...

(遠紅外區)漢弗萊線系:1/λ=-E/hc(1/36-1/n^2) n=7，8，9...

氫原子光譜的光譜線公式

1885年瑞士物理學家J.巴耳末首先把上述光譜用經驗公式：λ=Bn2/(n2－22)（n=3,4,5,···）表示出來，式中B為一常數。這組譜線稱為巴耳末線系。當n→∞時，λ→B，為這個線系的極限，這時鄰近二譜線的波長之差趨於零。1890年J.裡德伯把巴耳末公式簡化為：1/λ=RH(1/22－1/n2)（n=3,4,5,···）式中RH稱為氫原子裡德伯常數，其值為 (1.096775854±0.000000083)×107m-1。後來又相繼發現了氫原子的其他譜線系，都可用類似的公式表示。波長的倒數稱波數，單位是m-1，氫原子光譜的各譜線系的波數可用一個普遍公式表示：σ=RH(1/m2－1/n2)對於一個已知線系，m為一定值，而n為比m大的一系列整數。此式稱為廣義巴耳末公式。氫原子光譜現已命名的六個線系如下：　　萊曼系　m=1,n=2,3,4,···紫外區　　巴耳末系　m=2,n=3,4,5,···可見光區　　帕邢系　m=3,n=4,5,6,···紅外區　　布拉開系　m=4,n=5,6,7,···近紅外區　　芬德系　m=5,n=6,7,8,···遠紅外區　　漢弗萊系　m=6,n=7,8,9,···遠紅外區　　廣義巴耳末公式中，若令T(m)=RH/m2，T(n)=RH/n2，為光譜項，則該式可寫成σ=T(m)－T(n)。氫原子任一光譜線的波數可表示為兩光譜項之差的規律稱為併合原則，又稱里茲組合原則。對於核外只有一個電子的類氫原子（如He+，Li2+等），廣義巴耳末公式仍適用，只是核的電量和質量與氫原子核不同，要對裡德伯常數R作相應的變動。　　當用分辨本領很高的分光儀器去觀察氫原子的各條光譜線時，發現它們又由若干相近的譜線組成，稱為氫原子光譜線的精細結構。它來源於氫原子能級的細緻分裂，分裂的主要原因是相對論效應以及電子自旋和軌道相互作用所引起的附加能量。可由狄拉克的相對論性波動方程得到解釋。由此算得氫原子的能級公式為：E=hcR/n2－hcRα2/n3－[1/(j+1/2)－(3/4)n]式中h為普朗克常數；c為真空中的光速；R為裡德伯常數；n為主量子數；j為總角動量量子數；α稱為精細結構常數，其值很小，因此第二項遠小於第一項。如果忽略第二項，上式就是玻爾氫原子理論的氫原子能級公式；若保留第二項，則每一主量子數為n的能級都按不同的總角動量量子數j表現出其精細結構。但這個公式中不含軌道角動量量子數l，而j=l±1/2，這說明按量子力學理論氫原子兩個不同l，而n、j相同的能級具有相同的能量，對l是簡併的。精細結構還與原子序數有關，氫能級的精細結構分裂比其他原子（如鈉）的小。早期用高分辨光譜儀器曾觀察到氫的Hα線的部分精細結構，分析後發現與量子力學理論有細微不符之處。　　1947年W.蘭姆和R.雷瑟福用原子束磁共振法發現氫的2S1/2比2P1/2高出1,057.8MHz，這就是著名的蘭姆移位。為解釋這種現象發展起了量子電動力學理論。氫光譜的研究曾促成了量子力學的發展，現在又成為推動和驗證量子電動力學發展的最重要的實驗方法之一。到2000年，測量氫某些譜線頻率的精度已達10-13量級，由此推出的裡德伯常數的精度達10-12量級。

氫原子的光譜的譜線數是多少條？

氫原子光譜可用下式表示：

1/λ=R[1/(n1)^2-1/(n2)^2]

n1=1 n2=2，3，4...賴曼線系紫外區

n1=2 n2=3，4，5...巴耳麥線系可見光區

n1=3 n2=4，5，6...帕邢線系紅外區