Формирование спектра атомов водорода

[Ефимов И.]

Общепризнано, что атом водорода излучает (испускает фотоны) - СЕРИЯМИ
Классическая электромагнитная теория объясняла спектральные линии, которые, однако, согласно этой теории, получались совершенно отличными по положению и по свойствам от того, что давал опыт.
Анри Пуанкаре воспринимал данное обстоятельство, как неудачу классической электродинамики, и писал по этому поводу: «На  первый  взгляд, изучение спектров приводит нас к мысли о гармониках, с которыми мы уже встречались в акустике.  Однако  имеется  существенное  различие:  не  только  волновые  числа  не  кратны одной и той же величине, но мы не находим здесь также никакой аналогии с корнями тех трансцендентных уравнений, к которым так часто приводят задачи математической физики, такие,  как,  например,  задача  о  колебаниях  тела  определенной  формы  или  задача  о колебаниях  Герца  в  резонаторе  или, наконец,  задача  Фурье  об  охлаждении  твердого  тела. Эти  законы  проще,  но  они  имеют  совершенно  иную  природу...  В  этом  не  отдавали  себе отчета, и я думаю, что здесь и кроется одна из важнейших тайн природы».

Формула Бальмера-Ридберга позволяет рассчитать спектр атомов водорода начиная от первой серии  n=1 и до бесконечности
Преобразуем и представим её в следующем виде:
                             Eфот = 13,598· (1/n^2 - 1/(n+L)^2 ) эв    где
- n – порядковый номер  серии, является любым целым числом, начиная с единицы;
- L – порядковый номер линии – также любое целое число, начиная с единицы.
Для дальнейших пояснений потребуется вместо общепринятого термина Энергетический Уровень ввести понятие Потенциальная Энергия Атома  Епот
Максимальное значение Епот первой серии для члена под номером линии L можно рассчитать по формуле:
Еп пот = 13,60 +13,60/4 + 13,60/9 + 13,60/16 +……+13,60/ L^2  эв   
Предел суммы этой последовательности равен 22,378 эв

Несложно подсчитать, что суммарная энергия фотонов первой линии равна 13,598 эв. что соответствует Энергии ионизации атомов водорода
Суммарная энергия фотонов второй линии -  16.998 эв, третьей - 18,508,  четвертой - 19,358 эв , пятой - 19,902 эв. На бесконечности получается сумма 22,37842 эв
Если отвергнуть общепризнанное и предполагать, что атом излучает ЛИНИЯМИ, то первая линия  формируется следующим образом:
Атом, обладающий Потенциальной Энергией 13,598 эв, последовательно излучает фотоны : 10,199эв,  1,889эв,  0,661эв, 0,306эв, 0,166эв,0,100эв, 0,065эв,  0,045эв и далее по списку.
При этом Потенциальная энергия атома последовательно уменьшается: 3,400эв;  1,511эв;  0,850 эв;  0,544эв;  0,38эв и т.д.
Вторая линия формируется, если последовательно излучает атом имеющий Епот = 16,998 эв.
Третья линия - если Епот = 18,508 эв.
Далее  по списку: 19,358эв;  19,902 эв;  20,280эв...... Предел 22,37842 эв

В общем, прорисовывается классическая картина затухающих колебаний и резонанса
Представим вышесказанное в виде ТАБЛИЦЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА АТОМОВ ВОДОРОДА



Полагаю, что если бы Пуанкаре руководствовался такой логикой, то без труда нашел бы ответ на свой вопрос

[Ефимов И.]

Руководствуясь вышесказанным, несложно рассчитать спектр атомов Гелия, представив это в виде таблицы.

ТАБЛИЦА СПЕКТРА АТОМОВ ГЕЛИЯ

[Ефимов И.]

Ознакомившись c Таблицей спектра ионов Li+ можно заметить, что расчетные данные совпадают с экспериментальными вплоть до долей процента

ТАБЛИЦА СПЕКТРА ИОНОВ Li+

[Ефимов И.]

ТАБЛИЦА СПЕКТРА АТОМОВ ЛИТИЯ



Наблюдаем полное совпадение расчетов с экспериментами. вдобавок произведен расчет спектра вплоть до девятой серии, хотя практической потребности в этом не существует
Только что заметил, что в последнем столбце у меня ошибка. Значение 22,37842 попало из спектра атомов водорода.
Нужно будет исправить. Правильное значение 14,53 эв

[Milyantsev]

В общем, прорисовывается классическая картина затухающих колебаний и резонанса

это как?
можете обьяснить   на примере из механики?

[Ефимов И.]

это как?
можете обьяснить   на примере из механики?

Попытаюсь. На примере таблицы спектра атомов водорода.

Представим упругий (резиновый) мяч массой 0.102 кг, находящийся на высоте 13,6 м над твердой горизонтальной плоскостью.
Примерно балкон пятого этажа, а внизу асфальт.
Потенциальная энергия Епот = 13,6 дж.
Падая с этой высоты, после первого соударения мяч может отскочить от асфальта и оказаться на высоте 3,4 м. Значит, потенциальная энергия 3,4 дж, потеря энергии составит 10,2 дж.
Если в процессе последующих соударений мяч будет оказываться на высотах 1,51 метр, 0,85 метров,0,544 метра и далее(смотрим таблицу, первая линия), то последовательно потенциальная энергия будет принимать значения  1,51 дж, 0,85 дж,0,544 дж ...... Последовательно это будет сопровождаться выделением энергии  1,89 дж,  0.66 дж, 0,306 дж......
Если после первого соударения воздействовать на мячик (теннисной ракеткой),придав энергию 13,6 дж  при движении вверх, то мяч окажется на высоте 17м,  Епот = 17 дж
Дальнейшие превращения энергии в процессе соударений  будут происходить так, как это по номиналу указано в столбце второй линии.
Аналогично можно описать процессы, рассматривая данные по третьей и последующим линиям, если после каждого первого соударения последовательно воздействовать на мяч с энергией 13,6 эв

По моим представлением именно таким образом, обращаясь к подобной таблице, можно наглядно описывать энергетические превращения при резонансе

Более подробно в работе   " МЕХАНИКО-КВАНТОВЫЕ АНАЛОГИИ"       http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/public/YaBB.pl?num=1494264881
Там же о том, что принято называть Лэмбовским сдвигом

[Ефимов И.]

Исходя из имеющихся представлениях о строении атомов, Академическая наука утверждает, что спектры многоэлектронных атомов рассчитать не представляется возможным. так как "Задача трёх тел" не имеет решения

Эту тему я начал, предоставив результаты расчетов спектров "многоэлектронных" атомов, но не указал ни формулы, ни саму методику расчетов.
Поясню методику расчетов на примере спектра атомов Гелия.
Приведу без купюр выдержки из моей работы "Квантовый иллюзион Нильса Бора. Более подробно можно будет ознакомиться здесь:
http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st5686.htm

§ 7. Расчет энергетических спектров атомов гелия, лития и  ионов Li+

   Внешний вид таблицы (1), имеющиеся представления о формировании спектров помогут предложить универсальную формулу, которая позволит рассчитывать энергию линий первой серии при расчете спектров многоэлектронных атомов и ионов:
             Eф1,L = Eф1,1 + (Ei -  Eф1,1) * (1 – 4/(1+L)^2)     (8)
где   Eф1,1 – энергия фотона, излученного в самый первый полупериод;
  - Ei – энергия ионизации атома или иона;
   - L – порядковый номер группы линий.
   
7.1. Расчет энергетического спектра атомов гелия

          Для расчетов спектра атомов гелия берем за основу следующие данные: энергия ионизации Ei = 24,587 эв.
          В справочнике [2] указаны длины волн первой серии в ангстремах:
591,41;  584,33;  537,03;  522,21;  515,62;  512,10;  510,00;  508,64;  507,72….
Первая линия расщеплена – дуплет. Наиболее яркая линия 584,33Ǻ. Именно её принимаем к расчету: Eф1,1 = 21,2175 эв.
        Зная соотношение между длиной и энергией линий, пересчитываем и записываем в той же последовательности значение энергий в электрон-вольтах:
21,2175;  23,0862;  23,7414;  24,0448;  24,2101;  24,3098;  24,3748;  24,4190…

  Для расчета энергии линий последующих серий достаточно будет применить комбинационный принцип. Ещё проще решить эту задачу – если, взяв любую группу линий, последовательно из более высокого значения потенциальной энергии атома вычитать более низкое значение энергии линии:
 24,587 - 21,2175 = 3,3695 эв;  3,3695 - 1,872 = 1,498 эв; 1,498 - 0,655 = 0,853 эв.
        Назовем эту закономерность – дополнением к комбинационному принципу Ритца.
       Наряду с этим можно предложить формулу для расчета энергии линий второй серии в спектре атомов гелия:
        Eф  = 3,3695*(1– n^2/(n+L)^2)       (9)     
В этом случае  n= 2;   L – любое целое число, начиная от единицы.
       Энергию линий третьей серии можно рассчитывать по формуле:
        Eф  = 1,498*(1– n^2/(n+L)^2)         (10)   
В этом случае  n= 3;   L, как и в предыдущем случае - любое целое число, начиная от единицы

Не стану таким образом пояснять расчет спектров атомов Лития и ионов Li+. Это есть в работе "Квантовый иллюзион Нильса Бора"
В действительности и практически нет необходимости подробно вникать в представленную методику.
Все таблицы составлены в экселе.
Достаточно ввести в таблицу значения двух величин: Энергия ионизации атомов  или ионов Ei  и энергия фотона  Еф1,1. , и таблицы получаются в представленном виде.
Как видно, имеют место три различных варианта

[Milyantsev]

Общепризнано, что атом водорода излучает (испускает фотоны) - СЕРИЯМИ

я не понял.
атом выбрасывает всю серию  линий спектра сразу одна за одной?

[Ефимов И.]

я не понял.
атом выбрасывает всю серию  линий спектра сразу одна за одной?

Возвращаемся к таблице спектра атомов водорода
Атом из состояния  Епот = 13,598 эв начинает непрерывно испускать цуг волн  первой линии: 10,199 эв,  1,899 эв.  0661 эв.,  0,306 эв.... и так до нуля
Если в процессе испускания фотонов на атом будет оказано энергетическое воздействие, то процесс идёт иначе.
Например, приобретя Епот = 16,998 эв,  атом последовательно испустит фотоны Ефот  второй линии: 12.087,  2,555,  0,967........ 0
Если потенциальная энергия атома принимает значение Elim = 22,37842 эв , то дополнительная порция энергии приведет к ионизации.
Аналогично и по другим атомам.

[Milyantsev]

Атом из состояния  Епот = 13,598 эв начинает непрерывно испускать цуг волн  первой линии: 10,199 эв,  1,899 эв.  0661 эв.,  0,306 эв.... и так до нуля
Если в процессе испускания фотонов на атом будет оказано энергетическое воздействие, то процесс идёт иначе.

понятно. спасибо за уточнение.
я всегда думал что излучение спонтанное и случайное и с большими перерывами.

[Milyantsev]

ещё один вопрос.

вот миллер утверждал что интерференция  возможна с разницей примерно 7 волн.
''Различие в длине от пяти до десяти длин волн смещает интерфе-
ренционную систему полос белого света так сильно, что её нельзя
видеть в телескоп,''
значит атом испускает 10 волн подряд одной частоты.

как вы этот  факт обьясните?

[Ефимов И.]

ещё один вопрос.

вот миллер утверждал что интерференция  возможна с разницей примерно 7 волн.
''Различие в длине от пяти до десяти длин волн смещает интерфе-
ренционную систему полос белого света так сильно, что её нельзя
видеть в телескоп,''
значит атом испускает 10 волн подряд одной частоты.

как вы этот  факт обьясните?

Мне ничего неизвестно о Миллере и его воззрениях.
Но из моих таблиц следует, что атом излучает, теряя энергию в процессе затухающих колебаний.
Похоже, что один фотон излучается за один полупериод затухающих колебаний.
Затухающие колебания, как известно, частоты не имеют.
Если я прав, значит Миллер заблуждался. И не он один

[ABC11]

Общепризнано, что атом водорода излучает (испускает фотоны) - СЕРИЯМИ
Классическая электромагнитная теория объясняла спектральные линии, которые, однако, согласно этой теории, получались совершенно отличными по положению и по свойствам от того, что давал опыт.
Анри Пуанкаре воспринимал данное обстоятельство, как неудачу классической электродинамики, и писал по этому поводу: «На  первый  взгляд, изучение спектров приводит нас к мысли о гармониках, с которыми мы уже встречались в акустике.  Однако  имеется  существенное  различие:  не  только  волновые  числа  не  кратны одной и той же величине, но мы не находим здесь также никакой аналогии с корнями тех трансцендентных уравнений, к которым так часто приводят задачи математической физики, такие,  как,  например,  задача  о  колебаниях  тела  определенной  формы  или  задача  о колебаниях  Герца  в  резонаторе  или, наконец,  задача  Фурье  об  охлаждении  твердого  тела. Эти  законы  проще,  но  они  имеют  совершенно  иную  природу...  В  этом  не  отдавали  себе отчета, и я думаю, что здесь и кроется одна из важнейших тайн природы».

Формула Бальмера-Ридберга позволяет рассчитать спектр атомов водорода начиная от первой серии  n=1 и до бесконечности
Преобразуем и представим её в следующем виде:
                             Eфот = 13,598· (1/n^2 - 1/(n+L)^2 ) эв    где
- n – порядковый номер  серии, является любым целым числом, начиная с единицы;
- L – порядковый номер линии – также любое целое число, начиная с единицы.
Для дальнейших пояснений потребуется вместо общепринятого термина Энергетический Уровень ввести понятие Потенциальная Энергия Атома  Епот
Максимальное значение Епот первой серии для члена под номером линии L можно рассчитать по формуле:
Еп пот = 13,60 +13,60/4 + 13,60/9 + 13,60/16 +……+13,60/ L^2  эв   
Предел суммы этой последовательности равен 22,378 эв

Несложно подсчитать, что суммарная энергия фотонов первой линии равна 13,598 эв. что соответствует Энергии ионизации атомов водорода
Суммарная энергия фотонов второй линии -  16.998 эв, третьей - 18,508,  четвертой - 19,358 эв , пятой - 19,902 эв. На бесконечности получается сумма 22,37842 эв
Если отвергнуть общепризнанное и предполагать, что атом излучает ЛИНИЯМИ, то первая линия  формируется следующим образом:
Атом, обладающий Потенциальной Энергией 13,598 эв, последовательно излучает фотоны : 10,199эв,  1,889эв,  0,661эв, 0,306эв, 0,166эв,0,100эв, 0,065эв,  0,045эв и далее по списку.
При этом Потенциальная энергия атома последовательно уменьшается: 3,400эв;  1,511эв;  0,850 эв;  0,544эв;  0,38эв и т.д.
Вторая линия формируется, если последовательно излучает атом имеющий Епот = 16,998 эв.
Третья линия - если Епот = 18,508 эв.
Далее  по списку: 19,358эв;  19,902 эв;  20,280эв...... Предел 22,37842 эв

В общем, прорисовывается классическая картина затухающих колебаний и резонанса
Представим вышесказанное в виде ТАБЛИЦЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА АТОМОВ ВОДОРОДА



Полагаю, что если бы Пуанкаре руководствовался такой логикой, то без труда нашел бы ответ на свой вопрос

Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.

В научный обиход термин «спектр» ввёл Ньютон в 1671—1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму.[1]

Когда узнаете что и поляём спектор - заходите.  Недоумков и евреев здесь, БФ,,хотьжопой ешь.

[Milyantsev]

Мне ничего неизвестно о Миллере и его воззрениях.
Но из моих таблиц следует, что атом излучает, теряя энергию в процессе затухающих колебаний.
Похоже, что один фотон излучается за один полупериод затухающих колебаний.
Затухающие колебания, как известно, частоты не имеют.
Если я прав, значит Миллер заблуждался. И не он один

как же тогда в интерферометре майкельсона складываются волны при изменении длин плечёй прибора?
по вашей теории даже при разнице на одну волну сложение было бы невозможно.

[Ефимов И.]

Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.

В научный обиход термин «спектр» ввёл Ньютон в 1671—1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму.[1]

Спектр атомов водорода у меня Энергетический. Зная энергию фотона, несложно найти его длину
Если этого недостаточно - можно обратить внимание на последующие таблицы.
Во всех указаны длины волн, а в таблицах спектра атомов Гелия указано время Т, в течение которого длится процесс излучения фотонов.
О том, что при затухающих колебаниях и резонансе нет никаких частот , я уже упоминал, поэтому придется ограничиться только длиной волн и энергией фотонов
Обратите внимание, что произведение энергии фотона Ефот на время Т -  равно Постоянной Планка, выраженной в электрон-вольтах -  4,135 667 662(25) • 10^−15: эВ∙c
Если узнаете про спектры что-нибудь новенькое - сообщайте, с интересом ознакомлюсь 

 

Когда узнаете что и поляём спектор - заходите.  Недоумков и евреев здесь, БФ,,хотьжопой ешь.

Это приглашение, или просто снисходительное позволение оставаться и присутствовать на этом форуме?

[Ефимов И.]

как же тогда в интерферометре майкельсона складываются волны при изменении длин плечёй прибора?
по вашей теории даже при разнице на одну волну сложение было бы невозможно.

Я рассматриваю единичные, отдельно взятые атомы.
В случае с интерферометром - бессчетное количество фотонов, исходящих от бессчетного количества атомов.
Глубоко в этот вопрос не вникал. Это не по моей теме.
Но, если Вы дадите ответ на этот вопрос с точки зрения академической науки - может и у меня получится что-либо пояснить

[ival]

Я рассматриваю единичные, отдельно взятые атомы.
В случае с интерферометром - бессчетное количество фотонов, исходящих от бессчетного количества атомов.
Глубоко в этот вопрос не вникал. Это не по моей теме.
Но, если Вы дадите ответ на этот вопрос с точки зрения академической науки - может и у меня получится что-либо пояснить

С упомянутой точки зрения академической науки, вот что получается из и-нета:



Интенсивность излучения атома водорода.




Спектры излучения и поглощения.

Расшифруйте как это согласуется с Вашими таблицами энергий. Мой интерес чисто практический, приходилось иметь дело с некоторыми характеристиками Л-альфа.

[Ilya Geller]

Ну давайте, давайте займемся спектром…

[Milyantsev]

Но, если Вы дадите ответ на этот вопрос с точки зрения академической науки - может и у меня получится что-либо пояснить

с точки зрения классики меняется орбита электрона.
например 4 волны как на картинке:

[Ефимов И.]

Спектры излучения и поглощения.

Расшифруйте как это согласуется с Вашими таблицами энергий. Мой интерес чисто практический, приходилось иметь дело с некоторыми характеристиками Л-альфа.

Об каких-то особых характеристиках Л-альфа пояснить не смогу.
Но представленная форма таблиц наглядно показывает, почему первые линии в сериях наиболее яркие, и почему их яркость убывает по мере возрастания порядкового номера линии
Л-линия первая в серии Бальмера, и то, что она наиболее яркая - вполне закономерно