Hóa Lí căn bản - Phần 12

QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ CỦA HYDROGEN

Ta có thể thu được quang phổ vạch phát xạ của hydrogen bằng cách cho phóng điện qua khí hydrogen đựng trong một ống phóng điện ở áp suất thấp. Bức xạ ánh sáng phát ra khi đó được khảo sát với sự hỗ trợ của một quang phổ kế. Các vạch sáng ghi được trên phim tạo nên quang phổ nguyên tử của hydrogen (Hình 1.18).

Vào năm 1884, J.J. Balmer quan sát thấy bốn vạch màu nổi bật trong phổ hydrogen khả kiến:

(1)    Một vạch màu đỏ với bước sóng 6563 angstrom.

(2)    Một vạch màu lam-lục với bước sóng 4861 angstrom.

(3)    Một vạch màu lam với bước sóng 4340 angstrom.

(4)    Một vạch màu tím với bước sóng 4102 angstrom.

Hình 1.18
Xác định quang phổ nguyên tử của hydrogen bằng một quang phổ kế.

Dãy gồm bốn vạch trên trong quang phổ khả kiến của hydrogen được gọi là Dãy Balmer. Bằng cách nghiên cứu kĩ bước sóng của các vạch phổ đã quan sát, Balmer đã có thể dựa trên kinh nghiệm đưa ra một phương trình liên hệ bước sóng (l) của các vạch phổ đã quan sát. Phương trình Balmer có dạng

Trong đó R là một hằng số, gọi là Hằng số Rydberg, có giá trị 109.667 cm^-1 và n = 3, 4, 5, 6,... Nghĩa là, nếu ta thay các giá trị 3, 4, 5 và 6 cho n, ta lần lượt thu được bước sóng của bốn vạch của quang phổ hydrogen.

Hình 1.19
Dãy Balmer trong quang phổ hydrogen.

Ngoài Dãy Balmer, bốn dãy phổ khác đã được tìm thấy trong vùng hồng ngoại và vùng tử ngoại của quang phổ hydrogen. Những dãy này mang tên của người khám phá ra chúng. Như vậy, tính chung ta có năm dãy phổ trong quang phổ nguyên tử của hydrogen:

Phương trình Balmer không có cơ sở lí thuyết gì cả. Chẳng ai biết làm thế nào nó lại được áp dụng chính xác như thế trong việc tìm bước sóng của các vạch phổ của nguyên tử hydrogen. Tuy nhiên, vào năm 1913, Bohr đưa ra lí thuyết của ông giải thích gọn gàng quang phổ nguyên tử hydrogen đã quan sát. Trước khi ta có thể hiểu lí thuyết Bohr của cấu trúc nguyên tử, điều cần thiết là nên làm quen với lí thuyết lượng tử năng lượng.

Hóa Lí Căn Bản - Arun Bahl, B.S. Bahl, G.D. Tuli
Phần tiếp theo >>

Bài trước | Bài kế tiếp