原子結構與光譜

芮得柏公式(Rydberg formula)

/ RID-berg /

早在沒人知道原因之前,科學家就注意到:氫光譜中的亮線並非雜亂無章地散布——它們的波長遵循一種工整的數值規律,像音階上的音符一樣規則。芮得柏公式就是捕捉這一規律的簡單方程,它讓你僅用整數就能精確算出每條譜線落在何處。

芮得柏公式給出氫原子發射或吸收的光的波長。它說:波長的倒數等於芮得柏常數乘以「下能階編號的平方分之一減去上能階編號的平方分之一」,其中下能階編號和上能階編號是所涉兩個能階的整數標號。僅憑兩個整數,它就能預言一種精確的光色。

它之所以重要,是因為它是任何原子理論都必須命中的一個定量靶心——波耳模型、繼而量子力學,都做到了。需要注意的是,這條簡單公式只對氫以及其他單電子離子精確成立;對多電子原子,乾淨的整數規律會變得模糊,需要加上修正。

對於巴耳末系的紅線,把下能階取為 2、上能階取為 3。公式給出波長的倒數等於芮得柏常數乘以(1/4 − 1/9),算出來的波長是 656 奈米——恰是氫燈那抹紅光。

代入兩個整數,輸出一條精確的譜線波長。

下能階取不同的值給出不同命名的系列:下能階 = 1 是紫外的萊曼系,= 2 是可見的巴耳末系,= 3 是紅外的帕邢系。

又稱
里德伯方程芮得柏方程里德堡公式芮得柏公式