Открыть главное меню

Постоянная Ридберга фундаментальная физическая постоянная, используемая в формулах для расчёта уровней энергии и частот излучения атомов. Введена шведским учёным Йоханнесом Робертом Ридбергом в 1890 году при изучении спектров излучения атомов. Обозначается как [1].

Данная константа изначально появилась как эмпирический подгоночный параметр в формуле Ридберга, описывающей спектральные серии водорода. Позже Нильс Бор показал, что её значение можно вычислить из более фундаментальных постоянных, объяснив их связь с помощью своей модели атома (модель Бора). Постоянная Ридберга является предельным значением наивысшего волнового числа любого фотона, который может быть испущен атомом водорода; с другой стороны, это волновое число фотона с наименьшей энергией, способного ионизировать атом водорода в его основном состоянии.

Также используется тесно связанная с постоянной Ридберга единица измерения энергии, называемая просто Ридберг и обозначаемая . Она соответствует энергии фотона, волновое число которого равно постоянной Ридберга, то есть энергии ионизации атома водорода.

По состоянию на 2012 год, постоянная Ридберга и g-фактор электрона являются наиболее точно измеренными фундаментальными физическими постоянными.[2]

Численное значениеПравить

Численное значение константы Ридберга, рекомендованное CODATA в 2014 году, составляет[3]:

  = 10973731.568508(65) м−1.

Для лёгких атомов постоянная Ридберга имеет следующие значения:

  • Водород:   = 109677.583407 см−1;
  • Дейтерий:   = 109707,417 см−1;
  • Гелий:   = 109722,267 см−1.

В атомной физике константа часто применяется в виде энергетической единицы (Ридберг):

 , где  боровский радиус.

Численное значение[4][5]:

  эВ =   Дж.

СвойстваПравить

Постоянная Ридберга входит в общий закон для спектральных частот следующим образом:

 

где   — волновое число (по определению, это обратная длина волны или число длин волн, укладывающихся на 1 см), Z — порядковый номер атома.

  см−1

Соответственно, выполняется

 

Если считать массу ядра атома бесконечно большой по сравнению с массой электрона (то есть считать, что ядро неподвижно), то постоянная Ридберга для частоты в Гц будет определяться как

 

в системе СГС, где   и   — масса и заряд электрона,   — скорость света, а   — постоянная Дирака или приведённая постоянная Планка.

В Международной системе единиц (СИ) для частоты в Гц:

 
 

где   — коэффициент из закона Кулона. Численное значение[6]:

  с−1

Обычно, когда говорят о постоянной Ридберга, имеют в виду постоянную, вычисленную при неподвижном ядре. При учёте движения ядра масса электрона заменяется приведённой массой электрона и ядра и тогда

 , где   — масса ядра атома.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Ридберга постоянная // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 391. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. Pohl, Randolf; Antognini, Aldo; Nez, François; Amaro, Fernando D.; Biraben, François; Cardoso, João M. R.; Covita, Daniel S.; Dax, Andreas; Dhawan, Satish; Fernandes, Luis M. P.; Giesen, Adolf; Graf, Thomas; Hänsch, Theodor W.; Indelicato, Paul; Julien, Lucile; Kao, Cheng-Yang; Knowles, Paul; Le Bigot, Eric-Olivier; Liu, Yi-Wei; Lopes, José A. M.; Ludhova, Livia; Monteiro, Cristina M. B.; Mulhauser, Françoise; Nebel, Tobias; Rabinowitz, Paul; Dos Santos, Joaquim M. F.; Schaller, Lukas A.; Schuhmann, Karsten; Schwob, Catherine; Taqqu, David. The size of the proton (англ.) // Nature. — 2010. — Vol. 466, no. 7303. — P. 213—216. — DOI:10.1038/nature09250. — Bibcode2010Natur.466..213P. — PMID 20613837.
  3. Rydberg constant // 2014 CODATA recommended values
  4. Rydberg constant times hc in eV // 2014 CODATA recommended values
  5. Rydberg constant times hc in J // 2014 CODATA recommended values
  6. Rydberg constant times c in Hz // 2014 CODATA recommended values

ЛитератураПравить

  • Шпольский Э. В. Атомная физика. Том1 — М.: Наука, 1974.
  • Борн М. Атомная физика. — М.: Мир, 1970.
  • Савельев И. В. Курс общей физики. Книга 5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. — М.: АСТ, Астрель, 2003.