Задача №293-s по физике (11 класс, Мякишев Г.Я.)

Эта формула выполняется с огромной точностью, поэтому можно думать, что она выражает некоторую внутреннюю за- кономерность, присущую излучающим атомам. Самый уди- вительный и неожиданный факт состоит в том, что частоты световых колебаний, соответствующие линиям видимой час- ти спектра водорода, определяются последовательными це- лыми числами k. Все видимые спектральные линии водорода представляют собой серию. Разные линии соответствуют различным цело- численным значениям k. Эта серия получила название серии Бальмера. Впоследствии были найдены аналогичные серии для ультра фиолетового и инфракрасного излучения водорода. Все линии спектра водорода можно выразить одной формулой: = R 1 – 1 , (6.1.2) n2 k2 где n и k — целые числа, причём k > n. У других атомов закономерности, которым подчиняются спектральные наборы частот, более сложны, но всем им при- суща общая черта. Частота всегда может быть представлена в виде разности двух членов — термов (от английского сло- ва). Различные термы можно попарно комбинировать друг с другом, и каждый раз будут получаться частоты спектраль- ных линий, наблюдаемые экспериментально. Сразу же возникает вопрос: каков механизм движения электронов в атомах, приводящий к данным простым спект- ральным закономерностям? Видимо, серия спектральных линий должна вызываться каким-то одним общим механизмом. По теории Максвелла частота колебаний излучённых волн должна совпадать с час- тотой колебаний электрона в атоме. Но как объяснить нали- чие очень большого числа спектральных линий? Каким обра зом один электрон может иметь большое число собствен- ных частот колебаний? Макроскопические колебательные системы (например, струна) обладают, правда, набором соб- ственных частот колебаний, но у них наряду с основной час- тотой имеются обертоны с частотами, кратными основной. В случае же светового излучения нет ничего подобного. Объяснить линейчатый спектр излучения можно, только зная строение атома. В частности, простейшего атома — ато- ма водорода.