Калькулятор формулы Ридберга

Формула Ридберга описывает длины волн, связанные с электронными переходами в водороде и водородоподобных ионах. Электрон в такой системе может занимать только определенные энергетические уровни, обозначаемые положительным целым главным квантовым числом n. При переходе между двумя различными уровнями атом испускает или поглощает фотон с энергией, равной разности уровней. Калькулятор преобразует атомный номер и номера уровней в вакуумную длину волны, обратную длину волны и частоту. Используется формула 1/λ = RZ²|1/n₁² − 1/n₂²|, где R — постоянная Ридберга, 10,973,731.568160 на метр; Z — атомный номер; n₁ и n₂ — два главных квантовых числа. Модуль обеспечивает положительную длину волны независимо от порядка ввода уровней для испускания или поглощения. Длина волны получается взятием обратной величины и переводится из метров в нанометры. Частота следует из f = c/λ с точной скоростью света в вакууме 299,792,458 метров в секунду. Для нейтрального водорода Z равно 1. Переход между n = 3 и n = 2 дает известную красную линию Бальмер-альфа около 656.1 нанометра. Ион гелия с одним электроном имеет Z = 2, поэтому обратные длины волн для тех же пар уровней в четыре раза больше водородных. Простая зависимость от квадрата Z — характерная черта идеальной водородоподобной модели. Оба уровня должны быть положительными целыми числами; одинаковые уровни не образуют перехода. Формула очень точна для идеального случая одного электрона вокруг намного более тяжелого ядра, но реальные спектры требуют уточнений. Эффект приведенной массы из-за конечной массы ядра слегка меняет эффективную постоянную Ридберга между изотопами. Тонкая и сверхтонкая структура, лэмбовский сдвиг, внешние электрические или магнитные поля и движение ядра могут расщеплять или смещать измеренные линии. В многоэлектронных атомах также действуют экранирование и взаимодействия электронов, не учитываемые элементарной формулой. Спектроскописты используют закономерности длин волн для распознавания атомов и ионов, изучения астрономических источников, калибровки приборов и связи наблюдаемого света с квантовыми разностями энергий. Именованные серии водорода возникают при фиксированном уровне: серия Лаймана заканчивается на n = 1, Бальмера — на n = 2, Пашена — на n = 3. Используйте результат как канонический вакуумный прогноз для водородоподобной системы. При лабораторном сравнении учитывайте также различие длин волн в воздухе и вакууме, изотоп, точность эксперимента и физические поправки для данного источника.