求巴尔末系光谱的最大和最小波长?
巴尔末系(Balmer series)是氢原子的电子跃迁产生的一系列光谱线。它属于可见光谱范围,由Johann Balmer于1885年首次提出和研究。
巴尔末系光谱线的波长可由以下公式确定:
1/λ = R_H (1/2^2 - 1/n^2)
其中,λ代表波长,R_H为里德伯常量的巴尔末系值,n是较高的能级数目。
根据以上公式,我们可以计算巴尔末系光谱的最大和最小波长。
对于最大波长,我们将n取为无穷大,代入公式中求解:
1/λmax = RH (1/2^2 - 1/∞^2) = R_H/4
因此,最大波长为 λmax = 4/ RH。
对于最小波长,我们将n取为3,代入公式中求解:
1/λmin = RH (1/2^2 - 1/3^2) = R_H/36
因此,最小波长为 λmin = 36/ RH。
请注意,RH是里德伯常量的巴尔末系值,其中 RH 的数值约为 10973731.5685 m^(-1)。
值得一提的是,巴尔末系的波长范围在可见光谱范围内,最大波长对应于红色光谱线,而最小波长对应于紫色或紫外光谱线。
巴尔末系公式推导过程?
推导巴尔末系的里德伯公式,频率v=R*c{(1/2^2)-(1/n^2)}---巴尔末本人提出的公式是用波长表示,是里德伯公式的倒数乘光速.
首先,推导的前提是波尔提出的氢原子光谱的基本假设Vkn=(1/h)|Ek-En|------一式,Ek,En分别是原子发出或吸收光子前后的能量,Vkn是光子频率,h是普朗克常数。
将氢原子能级公式(后面有推导)En=-(1/n^2){me^4/8(ε^2)h^2}带入一式,得:Vkn={me^4/8(ε^2)(h^3)c}(1/k^2-1/n^2),令常数R*c={me^4/8(ε^2)(h^3)c},k=2,则得证。量子化轨道半径Rn,由ke^2/r^2=mv^2/r ①库伦力=向心力mvr=nh/2π ②玻尔理论轨道量子化公式两式联立消去速度v,并用Rn代替r表示第n条稳定轨道的轨道半径,可得上图公式。
最后,第一段的氢原子能级公式氢原子能量E等于电子动能与静电势能之和,以无穷远为0电势,则En=(1/2)mv^2-ke^2/Rn……①,由ke^2/Rn^2=mv^2/Rn可得 (1/2)mv^2=(1/2)ke^2/Rn,把此式与前面推出的Rn都带入①式,可以得到En=-(1/n^2){me^4/8(ε^2)h^2}注:库伦定律的常数k=1/4πε,ε是真空介电常数
巴尔末系公式是描述气体热力学性质的一个重要公式,它可以用来计算物质的压力、体积和温度之间的关系。下面是巴尔末系公式的推导过程:
1. 假设气体为理想气体,它满足理想气体状态方程:PV = nRT,其中P表示气体的压力,V表示气体的体积,n表示气体的物质量,R表示气体常数,T表示气体的绝对温度。
2. 根据气体的状态方程,可以得到以下两个关系式:
PV = RT (1)
P = ρRT/M (2)
其中ρ表示气体的密度,M表示气体的摩尔质量。
3. 将式(2)中的ρ表示为物质量m除以体积V,即ρ = m/V,代入式(2)得到:
P = mRT/MV (3)
4. 由于气体的质量可以表示为物质量m乘以摩尔质量M,即m = nM,代入式(3)得到:
P = nMRT/MV (4)
5. 定义气体的摩尔体积V_m为体积V除以物质量nM,即V_m = V/nM,代入式(4)得到:
P = nMRT/nMV_m (5)
6. 化简式(5)得到:
PV_m = RT (6)
式(6)即为巴尔末系公式。
通过以上推导过程,我们得到了巴尔末系公式。这个公式可以描述气体在给定温度和压力下的体积,以及在给定体积和压力下的温度之间的关系,是热力学中一个重要的公式。