Wzór Rydberga jest wzorem matematycznym stosowanym do przewidywania długość fali światła powstającego z elektronu poruszającego się między poziomami energii atomu.
Kiedy elektron zmienia się z jednego atomowego orbitalu na drugi, zmienia się energia elektronu. Kiedy elektron zmienia się z orbitalu o wysokiej energii w stan niższej energii, afoton światła jest tworzone. Kiedy elektron przechodzi z niskiego stanu energii do wyższego stanu energii, atom światła absorbuje foton światła.
Każdy element ma wyraźny widmowy odcisk palca. Gdy stan gazowy elementu zostanie ogrzany, wydziela światło. Kiedy to światło przechodzi przez pryzmat lub siatkę dyfrakcyjną, można rozróżnić jasne linie o różnych kolorach. Każdy element różni się nieco od innych elementów. Odkrycie to było początkiem badań spektroskopii.
Równanie Rydberga
Johannes Rydberg był szwedzkim fizykiem, który usiłował znaleźć matematyczny związek między jedną linią widmową a następną niektórych elementów. W końcu odkrył, że istnieje zależność między liczbami całkowitymi kolejnych linii.
Jego odkrycia połączono z modelem atomu Bohra, aby stworzyć następującą formułę:
1 / λ = RZ2(1 / n12 - 1 / n22)
gdzie
λ jest długością fali fotonu (liczba fal = 1 / długość fali)
R = stała Rydberga (1,0973731568539 (55) x 107 m-1)
Z = Liczba atomowa atomu
n1 oraz n2 są liczbami całkowitymi, gdzie n2 > n1.
Później ustalono, że n2 oraz n1 były powiązane z główną liczbą kwantową lub liczbą kwantową energii. Ta formuła działa bardzo dobrze w przypadku przejścia między poziomami energii atomu wodoru za pomocą tylko jednego elektronu. W przypadku atomów z wieloma elektronami ta formuła zaczyna się rozkładać i dawać nieprawidłowe wyniki. Przyczyną niedokładności jest to, że ilość badań przesiewowych w kierunku wewnętrznym elektrony lub zewnętrzne przejścia elektronów są różne. Równanie jest zbyt uproszczone, aby zrekompensować różnice.
Wzór Rydberga można zastosować do wodoru w celu uzyskania jego linii spektralnych. Ustawienie n1 na 1 i uruchomione n2 od 2 do nieskończoności daje serię Lyman. Można również określić inne szeregi spektralne:
| n1 | n2 | Zbiega w kierunku | Nazwa |
| 1 | 2 → ∞ | 91,13 nm (ultrafiolet) | Seria Lyman |
| 2 | 3 → ∞ | 364,51 nm (światło widzialne) | Seria Balmer |
| 3 | 4 → ∞ | 820,14 nm (podczerwień) | Seria Paschen |
| 4 | 5 → ∞ | 1458,03 nm (daleka podczerwień) | Seria Brackett |
| 5 | 6 → ∞ | 2278.17 nm (daleka podczerwień) | Seria Pfund |
| 6 | 7 → ∞ | 3280,56 nm (daleka podczerwień | Seria Humphreys |
W przypadku większości problemów radzisz sobie z wodorem, dzięki czemu możesz użyć wzoru:
1 / λ = RH.(1 / n12 - 1 / n22)
gdzie RH. jest stałą Rydberga, ponieważ Z wodoru wynosi 1.
Przykład działania wzoru Rydberga
Znajdź długość fali promieniowanie elektromagnetyczne emitowany z elektronu, który rozluźnia się od n = 3 do n = 1.
Aby rozwiązać problem, zacznij od równania Rydberga:
1 / λ = R (1 / n12 - 1 / n22)
Teraz podłącz wartości, gdzie n1 wynosi 1 in2 wynosi 3. Użyj 1,9074 x 107 m-1 dla stałej Rydberga:
1 / λ = (1,0974 x 107)(1/12 - 1/32)
1 / λ = (1,0974 x 107)(1 - 1/9)
1 / λ = 9754666,67 m-1
1 = (9754666,67 m-1)λ
1 / 9754666.67 m-1 = λ
λ = 1,025 x 10-7 m
Zauważ, że wzór podaje długość fali w metrach przy użyciu tej wartości dla stałej Rydberga. Często będziesz proszony o udzielenie odpowiedzi w nanometrach lub angstremach.