Rydberg konstant

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 27. maj 2020; checks kræver 5 redigeringer .

Rydberg-konstanten er en grundlæggende fysisk konstant , der bruges i formler til beregning af atomers energiniveauer og strålingsfrekvenser . Introduceret af den svenske videnskabsmand Johannes Robert Rydberg i 1890 , da han studerede atomernes emissionsspektre . Benævnt [1] . For tunge kerner bruges betegnelsen , for brint - . $R$ ${\displaystyle R_{\infty ))$ $R_{\text{H}}$

Denne konstant optrådte oprindeligt som en empirisk justerbar parameter i Rydberg-formlen , der beskriver brints spektralrække . Niels Bohr viste senere , at dens værdi kunne beregnes ud fra mere fundamentale konstanter , hvilket forklarer deres forhold til hans model af atomet ( Bohrs model ). Rydberg-konstanten er grænseværdien for det højeste bølgetal af enhver foton, der kan udsendes af et brintatom; på den anden side er det bølgenummeret for den laveste energifoton, der er i stand til at ionisere et brintatom i dets grundtilstand .

En ikke-systemisk energienhed , tæt forbundet med Rydberg-konstanten, bruges også , blot kaldet rydberg og betegnet Ry. Det svarer til energien af en foton, hvis bølgetal er lig med Rydberg-konstanten, det vil sige ioniseringsenergien af et brintatom (i en tilnærmelse til en uendeligt tung kerne).

Fra 2012 er Rydberg-konstanten og elektron -g-faktoren de mest nøjagtigt målte fundamentale fysiske konstanter [2] .

Numerisk værdi

Den numeriske værdi af Rydberg-konstanten anbefalet af CODATA i 2020 er [3] :

{\displaystyle R_{\infty ))

= 10 973 731,568 160(21) m −1 .

For lette atomer har Rydberg-konstanten følgende værdier:

Hydrogen : RH ≈ 10 967 758,341 m - 1 ;
Deuterium : R D ≈ 10 970 741,7 m- 1 ;
Helium : R He ≈ 10 972 226,7 m −1 .

Som det ses, har værdien af Rydberg-konstanten ved en stigning i kernens masse en tendens til , hvilket er grænsen for et brintlignende atom med en uendelig tung kerne. ${\displaystyle R_{\infty ))$

I atomfysik bruges konstanten ofte som en energienhed (Rydberg):

\mathrm {Ry} =R\cdot h\cdot c=2\pi \hbar cR=me^{4}/2\hbar ^{2}=e^{2}/2a_{0}

, hvor er Bohr radius .

a_{0}

Numerisk værdi [4] [5] :

Ry = 13.605 693 122 994(26) eV = 2.179 872 361 1035(42)⋅10 −18 J.

Egenskaber

Rydberg-konstanten er inkluderet i den generelle lov for spektrale frekvenser som følger:

\nu =R{Z^{2}}\venstre({\frac {1}{n^{2}}}-{\frac {1}{m^{2}}}\højre)

hvor er bølgetallet (per definition er dette den reciproke af bølgelængden eller antallet af bølgelængder, der passer ind i 1 cm), Z er atomets serienummer. $\nu$

\nu ={\frac {1}{\lambda }}

cm -1

Følgelig fungerer den

{\frac {1}{\lambda }}=R{Z^{2}}\venstre({\frac {1}{n^{2}}}-{\frac {1}{m^{2} }}\ret)

Hvis vi betragter massen af kernen i et atom for at være uendelig stor i forhold til elektronens masse (det vil sige antage, at kernen er stationær), så vil Rydberg-konstanten for en frekvens i Hz blive defineret som

R={\frac {mig^{4}}{4\pi c\hbar ^{3}}}

i CGS -systemet , hvor og er elektronens masse og ladning , er lysets hastighed , og er Dirac-konstanten eller den reducerede Planck-konstant . $m$ $e$ $c$ $\hbar$

I det internationale system af enheder (SI) for frekvens i Hz:

R_{c}={\frac {mk^{2}e^{4}}{4\pi \hbar ^{3}}}

R_{c}={\frac {2m\pi ^{2}k^{2}e^{4}}{h^{3}}}

hvor er koefficienten fra Coulombs lov . Numerisk værdi [6] : $k=c^{2}\ gange 10^{-7}$

R_{c}

= 3.289 841 960 2508(64)⋅10 15 Hz.

Normalt, når de taler om Rydberg-konstanten, mener de konstanten beregnet med kernen i hvile. Når der tages højde for kernens bevægelse, erstattes elektronens masse med den reducerede masse af elektronen og kernen, og derefter

R_{i}={\frac {R_{\infty }}{1+m/M_{i}}}

, hvor er massen af atomkernen.

M_{i}

For almindelige atomer er den reducerede masse, udtrykt som M i m / ( M i + m ) , tæt på massen af en elektron, da , og derfor dog for et positronium atom , der består af en elektron og en positron - partikler med samme masse, er den reducerede masse lig med m / 2 , og derfor $M_{i}\gg m$ $R_{i}\approx R_{\infty }.$ $R_{i}=R_{\infty }/2.$

Se også

Rydberg formel

Noter

↑ Rydberg konstant // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4. - S. 391. - 704 s. - 40.000 eksemplarer. - ISBN 5-85270-087-8 .
↑ Pohl R. et al. Størrelsen af protonen // Nature . - 2010. - Bd. 466 , nr. 7303 . - S. 213-216 . - doi : 10.1038/nature09250 . — . — PMID 20613837 .
↑ Rydberg konstant Arkiveret 6. maj 2021 på Wayback Machine // 2020 CODATA anbefalede værdier
↑ Rydberg konstante tider hc i eV Arkiveret 15. april 2021 på Wayback Machine // 2020 CODATA anbefalede værdier
↑ Rydberg konstante tider hc i J Arkiveret 27. december 2011 på Wayback Machine // 2020 CODATA anbefalede værdier
↑ Rydberg konstante gange c i Hz Arkiveret 25. december 2017 på Wayback Machine // 2020 CODATA anbefalede værdier

Litteratur

Shpolsky EV Atomfysik . Bind 1. - M .: Nauka, 1974.
Født M. Atomfysik. — M.: Mir, 1970.
Savelyev I.V. Kursus i generel fysik. Bog 5. Kvanteoptik . Atomfysik. Faststoffysik . Atomkernens og elementarpartiklernes fysik . — M.: AST, Astrel, 2003.

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online)