If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:10:50

Видео транскрипция

Сигурно знаеш известната история за Исак Нютон, която разказва как той взел тесен лъч светлина и насочил този тесен лъч светлина през призма и призмата разделила бялата светлина на всички различни цветове на дъгата. Ако направиш този експеримент, може да видиш нещо като правоъгълник тук горе. Всички тези различни цветове на дъгата... Ще нарека това непрекъснат спектър. Непрекъснат е, понеже виждаш всички тези цветове един до друг. Един вид се сливат един в друг. И това е непрекъснат спектър. Ако направиш подобно нещо с водорода, тогава не виждаш непрекъснат спектър. Ако пропуснеш електрически ток през тръба, съдържаща водороден газ, електроните във водородните атоми ще абсорбират енергия и ще преминат към по-високо енергийно ниво. Когато тези електрони паднат на по-ниско енергийно ниво, те излъчват светлина. И говорихме за това в предишното видео. Това е концепцията за излъчване. Ако използваш нещо като призма или дифракционна решетка, за да разделиш светлината, при водорода няма да получиш непрекъснат спектър. Ще видиш тези четири линии цветове. След като виждаш линии, наричаме това линеен спектър. Това е линейният спектър на водорода. Виждаш една червена линия и се оказва, че тази червена линия има определена дължина на вълната. Червената светлина има дължина на вълната от 656 нанометра. Ще видиш и синьо-зелена линия и тя има дължина на вълната от 486 нанометра. Синя линия – 434 нанометра. И виолетова линия при 410 нанометра. Този спектър на излъчване е уникален за водорода. И това е един начин да се идентифицират елементите. Това е доста важно нещо. След като линейните спектри са уникални, тогава е доста важно да обясним откъде идват тези дължини на вълните. И можем да направим това, като използваме уравнението, което намерихме в предишното видео. Наричам това уравнение формула на Балмер-Ридберг. И виждаш, че едно върху ламбда – ламбда е дължината на вълната на излъчената светлина – е равно на R – което е константата на Ридберг – по 1/i^2, където i е по-ниското енергийно ниво, минус 1/j^2, където j е по-високото енергийно ниво. Например да кажем, че говорим за възбуден електрон, който пада от по-високо енергийно ниво n=3. Нека запиша това. Имаме електрон, който пада от n=3 до по-ниско енергийно ниво, n=2. Когато извърши това преминаване, той ще излъчи светлина. Нека разгледаме нагледно представяне на това. Да видим дали можем да изчислим дължината на вълната на излъчената светлина. Ако един електрон пада от n=3 до n=2... Ще начертая един електрон тук. Един електрон пада от енергийно ниво n=3 до n=2 и разликата между тези две енергийни нива, тази разлика в енергията е равна на енергията на фотона. Така изведохме формулата на Балмер-Ридберг в предишното видео. Нека изчислим дължината на вълната на светлината, която е излъчена, когато електронът пада от трето до второ енергийно ниво. Имаме: 1/ламбда е равно на константата на Ридберг, както видяхме в предишното видео, е 1,097*10^7. Мерните единици ще са 1/метра. 1/i^2. Това се отнася за по-ниското енергийно ниво. По-ниското енергийно ниво е когато n=2. Поставяме 1/2^2. И от това ще извадим 1 върху по-високото енергийно ниво. Това е n=3. Това ще е 1/3^2. И се получава 1/2^2 - 1/3^2. Ще извадя калкулатора и ще направя тези изчисления. 1/2^2 е 1/4 и това е 0,25. Минус 1/3^3, което е 1/9. 1/4 - 1/9 ни дава 0,38, като 8 продължава да се повтаря. И ако умножим това число по константата на Ридберг – тя е 1,097*10^7 – тогава получаваме 1 523 611. Нека запиша това. Сега имаме: 1/ламбда е равно на 1 523 611. За да намерим ламбда, трябва да намерим колко е 1 върху това число. 1 върху това число ни дава 6,56*10^(-7) и това ще е в метри. Имаме: Ламбда е равна на 6,56*10^(-7) метра. Нека превърнем това в – това е същото нещо като 656*10^(-9) метра. Тоест това са 656 нанометра. 656 нанометра и това трябва да ти звучи познато. Нека се върнем тук горе и да видим къде сме срещали 656 нанометра преди. 656 нанометра е дължината на вълната на червената светлина тук. Тази червена линия представлява светлината, която е излъчена, когато един електрон падне от трето енергийно ниво до второ енергийно ниво. Нека се върнем обратно тук долу и да ти покажа това. Можем да кажем, че един фотон червена светлина бива излъчен, докато електронът пада от трето енергийно ниво до второ енергийно ниво. Това обяснява червената линия в линейния спектър на водорода. Как можем да обясним другите линии, които виждаме? Имаме и други линии тук, нали така? Имаме синьо-зелена, синя и виолетова. Ако направиш изчисленията, можеш да използваш формулата на Балмер-Ридберг или ето това и да заместиш някои други числа, и можеш да изчислиш тези стойности. Тези електрони падат от по-високи енергийни нива до второ енергийно ниво. Нека ги начертаем на нашата диаграма. Да кажем, че един електрон е паднал от четвърто енергийно ниво до второ. Ако направиш изчисленията, се оказва, че тази разлика в енергията е синьо-зелената линия в твоя линеен спектър. Ще представя излъчената светлина ето така. И ако един електрон падне от пето енергийно ниво до второ енергийно ниво, това съответства на синята линия, която виждаш на линейния спектър. И после, накрая, виолетовата линия трябва да е преминаването от шесто до второ енергийно ниво. Нека начертаем това. И сега имаме обяснение за линейния спектър на водорода, който наблюдаваме. И след като изчислихме формулата на Балмер-Ридберг чрез уравнението на Бор, чрез модела на Бор – моделът на Бор ни позволи да направим това. Моделът на Бор обяснява тези различни енергийни нива, които виждаме. Когато разгледаш линейния спектър на водорода, все едно виждаш енергийните нива. Поне така предпочитам да мисля, понеже това е единственият реален начин, по който можеш да видиш разликата в енергията. Енергията е квантувана (с дискретни стойности). Наричаме това серия на Балмер. Това се нарича серията на Балмер за водорода. Това са различните преминавания, които могат да се извършат. Например нека помислим за един електрон, който преминава от второ до първо енергийно ниво. Ще освободя още малко място. Ако начертая една линия тук – не е начертана в мащаб. Нека помислим за един електрон, който преминава от второ до първо ниво. От n=2 до n=1. Нека използваме формулата си и да изчислим дължината на тази вълна. Това ще е: 1/ламбда е равно на константата на Ридберг –1,097*10^7 – това е 1/метри и после преминаваме от второ до първо енергийно ниво. Така че това ще е 1 върху по-ниското енергийно ниво на квадрат, тоест n=1^2. Минус 1/2^2. Нека освободим още малко място и да извадим калкулатора. 1/1^2 е просто 1, минус 1/4 и това е 0,75. Ако сметнем 0,75 по константата на Ридберг – нека направим това. 1,097*10^7 е константата на Ридберг. После я умножаваме по 0,75. 3/4 – после трябва да получим това число тук. Това е 8 227 500. Нека запиша това. 1 върху дължината на вълната е равно на 8 227 500. За да намерим дължината на тази вълна, просто намираме колко е 1 делено на това число. И това ти дава 1,21*10^(-7) и това ще е в метри. Дължината на вълната тук е равна на – нека отново да видя колко беше. 1,215*10^(-7) метра. И ако преместиш това през две, получаваш 122 нанометра. Това е 122 нанометра, но това не е дължина на вълна, която можем да видим. 122 нанометра попадат в UV областта, в областта на ултравиолетовата светлина, така че не можем да видим това. Можем да видим само тези във видимия спектър. И това ще представлява линия в различни серии и можеш да използваш формулата на Балмер-Ридберг, за да изчислиш всички останали възможни преходи за водорода и това е извън сферата на нашето видео. Тук просто исках да ти покажа, че спектърът на излъчване на водорода може да бъде обяснен чрез използване на формулата Балмер-Ридберг, която открихме, като използвахме модела на Бор на водородния атом. Тоест въпреки че моделът на Бор на водорода не е реалност, той ни позволява да открием няколко неща и да осъзнаем, че енергията е квантувана.
AP® е регистрирана търговска марка на College Board, които не са прегледали този ресурс.