Rydberg formülü

Rydberg formülü uyarılmış hidrojen atomundan yayılan elektromanyetik ışınımın dalga boyunun hesaplanmasında kullanılan ve İsveçli fizikçi Johannes Rydberg (1854-1919) tarafından geliştirilen bir formüldür. Bu formül atom yapısının anlaşılmasında büyük rol oynamıştır.

Atom yapısı

Klasik atom modelinde atom bir çekirdek ve çevresinde dolaşan elektronlardan oluşur. Atomun uyarılması halinde elektronlar daha üst enerji düzeyine yükselir ve daha sonra foton (elektromanyetik ışınım) yayınlayarak yeniden eski düzeylerine dönerler. Ancak yayınlanan fotonun dalga boyu rastgele değildir. Gerek uyarılma ve gerekse foton yayınlama aşamasında atomun sadece belli dalga boylarına duyarlı olduğu görülür. Bu dalga boyları 1888 yılında Rydberg tarafından geliştirilen formül ile verilir.

Hidrojen için Rydberg formülü

{\frac {1}{\lambda }}=R_{\mathrm {H} }\left({\frac {1}{n_{1}^{2}}}-{\frac {1}{n_{2}^{2}}}\right)

Formülde R Rydberg sabitidir.

R_{\mathrm {H} }\approx 10973732{\mbox{ m}}^{-1}

n₁ değişkeni 1 den 6 ya kadar değer alabilir. n₂ değişkeni ise n₁ den büyüktür. (n₁ ve n₂ elektronun birinci ve ikinci enerji düzeyidir.)

Seriler

Görüldüğü gibi n₂ nin bir üst sınırı olmadığından n₁ in her değeri için pek çok dalga boyu hesaplanabilir. Ancak formülün yapısından ötürü n₂<< n₁ için dalga boyu asimptotik olarak bir değere yaklaşır. (λ_k, en kısa dalga boyu) n₁ in her değeri için hesaplanan dalga boylarına bu alanda çalışmış olan bilim insanlarının adı verilmiştir. n₁ in her değeri için seri adı, bilim insanının adı ve ek kısa dalga boyu aşağıda verilmiştir. (nm kısalması ile namometre kastedilmiştir )

n₁=1 için Lyman serisi: Amerikalı fizikçi Thedore Lyman (1874-1954) λ_k = 91.13 nm.

n₁=2 için Balmer serisi İsveçli matematikçi Johann Jakob Balmer (1825-1898). λ_k = 364.51 nm.

n₁=3 için Paschen serisi: Alman fizikçi Friedrich Paschen (1865-1947). λ_k = 820.14 nm.

n₁=4 için Brackett serisi: Amerikalı fizikçi Frederick Sumner Brackett (1896-1988). λ_k = 1458.03 nm.

n₁=5 için Pfund serisi: Amerikalı fizikçi August Herman Pfund (1879-1979). λ_k = 2278.17 nm.

n₁=6 için Humphreys serisi: Amerikalı fizikçi Curtis Judson Humphreys (1898-1986). λ_k = 3280.56 nm.

Bu serilerden Lyman serisi görünür ışıktan daha kısa dalga boyuna sahiptir. Balmer serisi görünür ışık alanında serilere sahiptir. Bu sebepten ilk incelenen seri Balmer serisidir. Diğer seriler ise kızıl ötesi alandadır.

Ayrıca bakınız