簡(jiǎn)介
里德伯(Johannes Rober Rydberg,1854~1919)瑞典物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家,光譜學(xué)的奠基人之一。
生平
1854年11月8日生于瑞典的哈姆斯塔德。1873年進(jìn)入隆德大學(xué)。1875年獲哲學(xué)學(xué)士學(xué)位。1879年通過答辯學(xué)位論文《論圓錐面的結(jié)構(gòu)》而獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位。1880年任隆德大學(xué)數(shù)學(xué)講師。1882年任物理學(xué)講師。1897年成為助理教授。1901年被任命為終身教授。i919年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的外國(guó)會(huì)員。1919年12月28日于瑞典隆德逝世,終年65歲。
研究歷程
19世紀(jì)末,原子光譜和原子結(jié)構(gòu)問題引起了不少科學(xué)家的關(guān)注,里德伯就是其中之一。他對(duì)光譜的研究起源于對(duì)元素周期表的興趣,從1890年開始,從事元素的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的研究,并發(fā)表了題為《化學(xué)元素發(fā)射光譜結(jié)構(gòu)的研究》的論文。他設(shè)想一個(gè)元素的光譜線由三種不同類型系列疊加而成,一個(gè)是位于可見光區(qū)域,譜線比較尖銳的銳線系,另一個(gè)是位于近紅外區(qū),譜線比較擴(kuò)散的漫線系,第三個(gè)是里德伯認(rèn)為最重要的大部分由紫外線組成的線系。
同時(shí)里德伯親自觀測(cè)了一些元素的光譜線,并從他的同輩那里搜集了大量光譜方面的資料,尤其是鋰、鈉、鉀和鎂、鋅、鎘、汞、鋁等元素的譜線波長(zhǎng),這些對(duì)他總結(jié)光譜公式提供了重要依據(jù)。面對(duì)紛亂復(fù)雜的光譜數(shù)據(jù),他致力于尋求各種元素發(fā)出的各種光譜線的意義。而里德伯成功的關(guān)鍵是:采用了前人(如1871年斯坦尼等)已提出的用波長(zhǎng)的倒數(shù)(波數(shù))來表示譜線的方法。用這一尺度的好處在于可以把光譜線系表示成等距的、更接近于從光譜儀直接看到的情景,因此他對(duì)光譜規(guī)律作出總結(jié):“譜系的各項(xiàng)是相繼整數(shù)的函數(shù),各譜系可近似于用下式表示,,其中N是波數(shù),m是正整數(shù),n0=109721.6對(duì)所有譜系均為一共同常數(shù),n0與u是某譜系特有的常數(shù)。由公式可以看到,n0表示當(dāng)m變?yōu)闊o窮大時(shí)波數(shù)n趨向的極值”。這就是里德伯的光譜學(xué)公式。
成就
里德伯的工作在巴耳末之后,但他當(dāng)時(shí)并不知道巴耳末公式,到1890年當(dāng)獲知巴耳末公式以后,用波數(shù)表示巴耳未公式,才發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)果正好是自己所得公式的一個(gè)特例,這就更增加了他對(duì)自己工作的信心。顯然這也說明里德伯公式具有更深刻的物理意義,是更普遍的光譜學(xué)公式。
里德伯公式和巴耳末公式一樣純屬經(jīng)驗(yàn)公式,他未能探究這一公式的原因,但是這個(gè)公式在玻爾建立原子結(jié)構(gòu)理論中,卻起到了重要的作用,隨即該公式也得到了合理的解釋
里德伯能量
里德伯能量單位:Ry 全稱 Rydberg
里德伯能量數(shù)值:1Ry = 13.6056923(12) eV = 2.17963190646e-18 J(焦耳)
里德伯能量與其他物理量關(guān)聯(lián):1Ry = 1/2 Hatree
里德伯計(jì)算氫氣能級(jí)公式
1/λvac = R (1/n1^2 - 1/n2^2 )
其中
λvac是溢出真空中的電磁波波長(zhǎng)
R是里德伯常數(shù) 1.097e7/m
n1和 n2是整數(shù),其中n1<n2