Principe de combinaison Rydberg-Ritz - Rydberg–Ritz combination principle

Le principe de combinaison Rydberg-Ritz est une généralisation empirique proposée par Walther Ritz en 1908 pour décrire la relation des raies spectrales pour tous les atomes. Le principe stipule que les raies spectrales de tout élément comprennent des fréquences qui sont soit la somme, soit la différence des fréquences de deux autres raies. Les lignes du spectre des éléments pourraient être prédites à partir des lignes existantes. Puisque la fréquence de la lumière est proportionnelle au nombre d'onde ou à la longueur d'onde réciproque , le principe peut également être exprimé en termes de nombres d'onde qui sont la somme ou la différence des nombres d'onde de deux autres lignes.

Une autre version connexe est que le nombre d'onde ou la longueur d'onde réciproque de chaque ligne spectrale peut être écrit comme la différence de deux termes. L'exemple le plus simple est l' atome d'hydrogène , décrit par la formule de Rydberg

${\ displaystyle {\ frac {1} {\ lambda}} = R \ left ({\ frac {1} {n_ {1} ^ {2}}} - {\ frac {1} {n_ {2} ^ { 2}}} \ droite)}$

où est la longueur d'onde, est la constante de Rydberg et et sont des entiers positifs tels que . C'est la différence de deux termes de forme . ${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle R}$${\ displaystyle n_ {1}}$${\ displaystyle n_ {2}}$${\ displaystyle n_ {1} <n_ {2}}$${\ displaystyle T_ {n} = {\ frac {R_ {H}} {n ^ {2}}}}$

Relation avec la théorie quantique

Le principe de combinaison est expliqué en utilisant la théorie quantique. La lumière est constituée de photons dont l'énergie E est proportionnelle à la fréquence ν et au nombre d'onde de la lumière: E = hν = hc / λ (où h est la constante de Planck, c est la vitesse de la lumière et λ est la longueur d'onde. Une combinaison de fréquences ou nombres d'ondes équivaut alors à une combinaison d'énergies.

Selon la théorie quantique de l'atome d'hydrogène proposée par Niels Bohr en 1913, un atome ne peut avoir que certains niveaux d'énergie . L'absorption ou l' émission d'une particule de lumière ou de photon correspond à une transition entre deux niveaux d'énergie possibles, et l'énergie des photons est égale à la différence entre leurs deux énergies. En divisant par hc, le nombre d'onde des photons est égal à la différence entre deux termes , chacun égal à une énergie divisée par hc ou à une énergie en unités de nombre d'onde (cm ^–1 ). Les niveaux d'énergie des atomes et des molécules sont aujourd'hui décrits par des symboles de terme qui indiquent leurs nombres quantiques .

De plus, une transition d'un niveau d'énergie initial à un niveau d'énergie final implique le même changement d'énergie qu'il se produise en une seule étape ou en deux étapes via un état intermédiaire. L'énergie de transition en une seule étape est la somme des énergies de transition en deux étapes: (E ₃ - E ₁ ) = (E ₂ - E ₁ ) + (E ₃ - E ₂ ).

Les tables de la base de données NIST des raies de spectre contiennent les raies observées et les raies calculées en utilisant le principe de combinaison Ritz.

Histoire

Les raies spectrales de l' hydrogène avaient été analysées et avaient une relation mathématique dans la série Balmer . Cela a ensuite été étendu à une formule générale appelée formule de Rydberg . Cela ne pouvait être appliqué qu'aux atomes de type hydrogène. En 1908, Ritz a établi une relation qui pouvait être appliquée à tous les atomes. Ce principe, le principe de combinaison Rydberg-Ritz, est utilisé aujourd'hui pour identifier les lignes de transition des atomes.

Les références

Liens externes

• Walther Ritz (1908). "Sur une nouvelle loi des spectres en série" . Journal astrophysique . 28 : 237–243. Bibcode : 1908ApJ .... 28..237R . doi : 10.1086 / 141591 .