Microsoft Word Введение в спектральный и люм анализ doc

2
, Е
3
и т.д.) распо-
ложены выше, в обычных условиях свободны и электрон может переходить в 
эти состояния лишь при поглощении необходимых порций энергии в виде 
квантов электромагнитного излучения в соответствии со вторым постулатом 
Бора. Набор частот электромагнитного излучения, который может поглощать 
данный атом, и определяет его спектр поглощения. Затем, при последующих 
обратных переходах электрона из верхних, возбужденных энергетических со-
стояний на более низкие (в том числе и на основное Е
1
) состояния, атом излу-
чает электромагнитные кванты соответствующих частот (см. условие Бора (4)) 
и образуется его спектр испускания.
3.2. Спектр атома водорода 
Рассмотрим более подробно энергетические состояния электрона в про-
стейшем атоме – атоме водорода.
В соответствии с постулатами Бора энергия электрона
 
в атоме водоро-
да может принимать только вполне определенные значения, описываемые 
формулой (11) при Z = 1: 
Е
n 
=  – Е
0 
/ n
2
, n =1,2,3,4…. (11а) 
Здесь
Е
0 
= е
4
m / 8
0
2
h
2 
=2,176·10
–18 
Дж = 13,6 эВ– постоянная, определяющая 
энергию электрона на первой (n = 1), самой нижней боровской орбите в атоме 
водорода. Положительное целое число n, определяющее радиусы стационарных 
орбит (7) и энергию электрона в этих состояниях (11) и (11а) называют глав-
ным квантовым числом. 
Диаграмма энергетических уровней атома водорода, рассчитанная в со-
ответствии с формулой (11а), представлена на Рис.7. 
n = ∞ 
Область ионизации
 

---

15 
Е
∞
= 0 n =5 
Е 
4
= - Е
0
/16 n = 4 
Е 
3
= - Е
0
/9 
n = 3
Серия Пашена
Е 
2
= - Е
0
/4
n = 2 
Серия Бальмера
Серия Лаймана 
Е
1
= - Е
0
n = 1 
Рис. 7. Диаграмма энергетических уровней атома водорода 
и схема образования основных спектральных серий в излучении. 
В первом энергетическом состоянии, при n = 1, полная энергия электро-
на в атоме наименьшая (а модуль ее, т.е. энергия связи электрона, наибольшая: 
Е
св 
=│Е
0
│= 13,6 эВ), поэтому это состояние является основным для электрона, 
и соответствующий ему уровень энергии является самым глубоким на энерге-
тической диаграмме. В других состояниях (при n = 2, 3, 4, 5…) полная энергия 
электрона больше (а энергия связи с ядром меньше), поэтому он там долго на-
ходиться не может и примерно через 10
– 9 
секунды переходит на основной,
энергетически более выгодный уровень, испуская электромагнитные кванты 
соответствующей энергии. Частота ν излучения, возникающего при переходе 

---

16 
электрона с энергетического уровня Е
к
на уровень Е
n 
, определяется правилом 
Бора (4) и соотношением (11а):

= (Е
к
– Е
n
)/h =
h
E
0
(
2
1
n
– 
2
1
k
), где n = 1, 2, 3, 4,… (12) 
k = n+1, n+2, n+3, … 
Эта формула, правильно описывающая частоты всех линий в спектре излучения 
атома водорода, была задолго до теории Бора эмпирически установлена Баль-