Здравствуйте, Цыгуро Олег Петрович!
Задача 3
Согласно обобщённой формуле Бальмера, частота [$969$] перехода между энергетическими уровнями с квантовыми числами n
1 и n
2[$969$]
12 = RZ
2(1/n
12 - 1/n
22),
где R - постоянная Ридберга, Z - порядковый номер водородоподобного иона.
Учитывая, что [$969$] = 2пc/[$955$], где c - скорость света в вакууме, [$955$] - длина волны, формулу Бальмера запишем в следующем виде:
2пc/[$955$]
12 = RZ
2(1/n
12 - 1/n
22).
Из последней формулы следует, что
2пc/(RZ
2) = [$955$]
1i(1/n
12 - 1/n
i2), (1)
где i = 2, 3, 4.
Имеем [$955$]
12 = 99,2 нм, [$955$]
13 = 108,5 нм, [$955$]
14 = 121,5 нм. В левой части формулы (1) получим
2пc/(RZ
2) [$8776$] 2п [$183$] 3 [$183$] 10
8/(2,07 [$183$] 10
16 [$183$] Z
2) [$8776$] 9,106 [$183$] 10
-8/Z
2 (м) = 91,06/Z
2 нм.
Представим формулу (1) следующим образом:
91,06/Z
2 = 99,2(1/n
12 - 1/n
22), (2)
91,06/Z
2 = 108,5(1/n
12 - 1/n
32), (3)
91,06/Z
2 = 121,5(1/n
12 - 1/n
42) (4)
и задаваясь последовательно возрастающими значениями Z [$8805$] 2, будем варьировать значения n
1 и n
i (i = 2, 3, 4), чтобы получить верное равенство (с учётом погрешностей вычислений). Вычисления проведём в среде MS Excel. Формулам (2) - (4) сопоставим отдельные страницы электронной таблицы.
Расчёты показывают, что указанные длины волн в пределах одной серии должны наблюдаться, например, в двух случаях:
1) Z = 2, n
1 = 2, n
2 = 7, n
3 = 5, n
4 = 4;
2) Z = 4, n
1 = 4, n
2 = 14, n
3 = 10, n
4 = 8.
В первом из указанных случаев устанавливаются следующие соответствия:
1) длина волны 99,2 нм соответствует переходу с уровня n
2 = 7 на уровень n
1 = 2;
2) длина волны 108,5 нм соответствует переходу с уровня n
3 = 5 на уровень n
1 = 2;
3) длина волны 121,5 нм соответствует переходу с уровня n
4 = 4 на уровень n
1 = 2.
Очевидно, что тогда можно предсказать следующие линии:
1) с длиной волны [$955$] = (91,06/Z
2)/(1/n
12 - 1/n
52) = (91,06/2
2)/(1/2
2 - 1/3
2) [$8776$] 163,9 (нм), которая соответствует переходу с уровня n
5 = 3 на уровень n
1 = 2;
2) с длиной волны [$955$] = (91,06/Z
2)/(1/n
12 - 1/n
62) = (91,06/2
2)/(1/2
2 - 1/6
2) [$8776$] 102,4 (нм), которая соответствует переходу с уровня n
6 = 6 на уровень n
1 = 2.
Ответ: 102,4 нм и 163,9 нм.
Электронную таблицу со вспомогательными расчётами Вы можете загрузить, воспользовавшись этой
ссылкой.
С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.