原子结构与光谱

里德伯公式(Rydberg formula)

/ RID-berg /

早在没人知道原因之前,科学家就注意到:氢光谱中的亮线并非杂乱无章地散布——它们的波长遵循一种工整的数值规律,像音阶上的音符一样规则。里德伯公式就是捕捉这一规律的简单方程,它让你仅用整数就能精确算出每条谱线落在何处。

里德伯公式给出氢原子发射或吸收的光的波长。它说:波长的倒数等于里德伯常数乘以「下能级编号的平方分之一减去上能级编号的平方分之一」,其中下能级编号和上能级编号是所涉两个能级的整数标号。仅凭两个整数,它就能预言一种精确的光色。

它之所以重要,是因为它是任何原子理论都必须命中的一个定量靶心——玻尔模型、继而量子力学,都做到了。需要注意的是,这条简单公式只对氢以及其他单电子离子精确成立;对多电子原子,干净的整数规律会变得模糊,需要加上修正。

对于巴耳末系的红线,把下能级取为 2、上能级取为 3。公式给出波长的倒数等于里德伯常数乘以(1/4 − 1/9),算出来的波长是 656 纳米——恰是氢灯那抹红光。

代入两个整数,输出一条精确的谱线波长。

下能级取不同的值给出不同命名的系列:下能级 = 1 是紫外的莱曼系,= 2 是可见的巴耳末系,= 3 是红外的帕邢系。

又称
里德伯方程芮得柏方程里德堡公式芮得柏公式