之间巴耳末系和氫原子相似
巴耳末系和氫原子有(在联盟百科)9共同点: 主量子數,光學頻譜,玻尔模型,精細結構,譜線,薛定谔方程,里德伯常量,氢,氫原子光譜。
主量子數
在原子物理学中,主量子数(principal quantum number)是表示原子軌域的量子数的其中一种(其他还包括角量子数、磁量子数和自旋量子数),用小写拉丁字母\displaystyle n表示。主量子数只能是正整数值。当主量子数增加时,軌域範圍变大,原子的外层电子将处于更高的能量值,因此受到原子核的束缚更小。这是波尔模型引入的唯一一个量子数。根據不同量子數可導致電子有不同能量值,称为能階,且這些能量值呈離散分布,任兩階之間沒有過度變化,故電子在不同能量間跳躍轉換時,其能量變化不連續。 作为类比,我们可以先想象一个附載电梯的多樓层建筑。这个建筑具有整数的楼层数,电梯只能停在某一层楼,而不能停在两层的中间。此外,电梯只能移动整数个层高(假定电梯正常工作)。我们可以把楼层的层数和主量子数相类比,楼层数或主量子数越大,所具有的势能越大。 不过以樓層作类比無法完整呈現電子能階的獨特性質:.
光學頻譜
光学频谱,简称光谱,是复色光通过色散系统(如光栅、棱镜)进行分光后,依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。光谱中的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的唯一部分,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人類大脑視覺所能区别的所有颜色,譬如褐色和粉红色,其原因是粉红色并不是由单色组成,而是由多种色彩组成的。参见颜色。.
玻尔模型
玻尔模型是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的关于氢原子结构的模型。玻尔模型引入量子化的概念,使用经典力学研究原子内电子的运动,合理地解释了氢原子光谱和元素周期表,取得了巨大的成功。玻尔模型是20世纪初期物理学取得的重要成就,对原子物理学产生了深远的影响。.
精細結構
在原子物理學裏,因為一階相對論性效應,與自旋-軌道耦合,而產生的原子譜線分裂,稱為精細結構。 非相對論性、不考慮自旋的電子產生的譜線稱為粗略結構。類氫原子的粗略結構只與主量子數n\,\!有關;更精確的模型,考慮到相對論效應與自旋-軌道效應,能夠分解能級的簡併,使譜線能更精細地分裂。相對於粗略結構,精細結構是一個(Z\alpha)^\,\!效應;其中,Z\,\!是原子序數,\alpha\,\!是精細結構常數。 精細結構修正包括相對論性的動能修正與自旋-軌道修正。整個哈密頓量H\,\!是 其中,H^\,\!是零微擾哈密頓量,H_\,\!是動能修正,H_\,\!是自旋-軌道修正。.
譜線
譜線是在均勻且連續的光譜上明亮或黑暗的線條,起因於光子在一個狹窄的頻率範圍內比附近的其他頻率超過或缺乏。 譜線通常是量子系統(通常是原子,但有時會是分子或原子核)和單一光子交互作用產生的。當光子的能量確實與系統內能階上的一個變化符合時(在原子的情況,通常是電子改變軌道),光子被吸收。然後,它將再自發地發射,可能是與原來相同的頻率或是階段式的,但光子發射的總能量將會與當初吸收的能量相同,而新光子的方向不會與原來的光子方向有任何關聯。 根據氣體、光源和觀測者三者的幾何關係,看見的光譜將會是吸收譜線或發射譜線。如果氣體位於光源和觀測者之間,在這個頻率上光的強度將會減弱,而再發射出來的光子絕大多數會與原來光子的方向不同,因此觀測者看見的將是吸收譜線。如果觀測者看著氣體,但是不在光源的方向上,這時觀測者將只會在狹窄的頻率上看見再發射出來的光子,因此看見的是發射譜線。 吸收譜線和發射譜線與原子有特定的關係,因此可以很容易的分辨出光線穿越過介質(通常都是氣體)的化學成分。有一些元素,像是氦、鉈、鈰等等,都是透過譜線發現的。光譜線也取決於氣體的物理狀態,因此它們被廣泛的用在恆星和其他天體的化學成分和物理狀態的辨識,而且不可能使用其他的方法完成這種工作。 同核異能位移是由於吸收光子的原子核與發射的原子核有不同的電子密度。 除了原子-光子的交互作用外,其他的機制也可以產生譜線。根據確實的物理交互作用(分子、單獨的粒子等等)所產生的光子在頻率上有廣泛的分佈,並且可以跨越從無線電波到伽馬射線,所有能觀測的電磁波頻譜。.
薛定谔方程
在量子力學中,薛定諤方程(Schrödinger equation)是描述物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程,为量子力學的基礎方程之一,其以發表者奧地利物理學家埃尔温·薛定諤而命名。關於量子態與薛定諤方程的概念涵蓋於基礎量子力學假說裏,無法從其它任何原理推導而出。 在古典力學裏,人们使用牛頓第二定律描述物體運動。而在量子力學裏,類似的運動方程為薛定諤方程。薛定諤方程的解完備地描述物理系統裏,微觀尺寸粒子的量子行為;這包括分子系統、原子系統、亞原子系統;另外,薛定諤方程的解還可完備地描述宏觀系統,可能乃至整個宇宙。 薛定諤方程可以分為「含時薛定諤方程」與「不含時薛定諤方程」兩種。含時薛定諤方程與時間有關,描述量子系統的波函數怎樣隨著時間而演化。不含時薛定諤方程则與時間無關,描述了定態量子系統的物理性質;該方程的解就是定態量子系統的波函數。量子事件發生的機率可以用波函數來計算,其機率幅的絕對值平方就是量子事件發生的機率密度。 薛定諤方程所屬的波動力學可以數學變換為維爾納·海森堡的矩陣力學,或理察·費曼的路徑積分表述。薛定諤方程是個非相對論性方程,不適用於相對論性理論;對於相對論性微觀系統,必須改使用狄拉克方程或克莱因-戈尔登方程等。.
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里德伯常量
里德伯常量是物理学中经常用到的常數。根据2014年CODATA的结果,它的值是 里德伯常量起初是在为表示氢原子谱线的里德伯公式中引入的,里德伯公式 其中R即为里德伯常量。 1913年丹麦物理学家尼尔斯·波尔创立的波尔模型给出了里德伯常量的表达式: 其中: 然而应用波尔模型计算出里德伯常量的数值: 而实验值 二者差值超过万分之五。英国光谱学家福勒(A.Fowler)提出了这一质疑。1914年波尔提出,这是由于假设原子核静止不动引起的。实际情况是,原子核的质量不是无穷大,它与电子围绕共同的质心转动。波尔对其理论进行了修正,用原子核和电子的折合质量μ代替了电子质量: 不同原子的里德伯常量RA不同。令 其中: 而一种原子的里德伯常量 其中M是原子核的质量。 下面给出了几个不同元素的原子里德伯常量的数值: 1H:109 677.58 cm-1 2D:109 707.42 cm-1 3T:109 717.35 cm-1 4He+:109 722.27 cm-1 7Li2+:109 728.80 cm-1 8Be3+:109 730.70 cm-1.
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氢
氫是一種化學元素,其化學符號為H,原子序為1。氫的原子量為,是元素週期表中最輕的元素。單原子氫(H)是宇宙中最常見的化學物質,佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」(此名稱甚少使用,符號為1H),含1個質子,不含中子;天然氫還含極少量的同位素「氘」(2H),含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下,氫形成雙原子分子(分子式為H2),呈無色、無臭、無味非金屬氣體,不具毒性,高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵,所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在,比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要,因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中,氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子(H−),或失去一個電子成為氫陽離子(H+)。雖然在一般寫法中,氫陽離子就是質子,但在實際化合物中,氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子,所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀,人們通過混合金屬和強酸,首次製備出氫氣。1766至1781年,亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質,燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質,將其命名為「Hydrogen」,在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代,英国医生合信编写《博物新编》(1855年)时,把元素名翻译为“轻气”,成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程,或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用,主要應用包括化石燃料處理(如裂化反應)和氨生產(一般用於化肥工業)。在冶金學上,氫氣會對許多金屬造成氫脆現象,使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.
氫原子光譜
氫原子光譜指的是氫原子內之電子在不同能階躍遷時所發射或吸收不同波長、能量之光子而得到的光譜。氫原子光譜為不連續的線光譜,自無線電波、微波、紅外光、可見光、到紫外光區段都有可能有其譜線。根据电子跃迁的后所处的能阶,可将光谱分为不同的线系。理论上有无穷个线系,前6个常用线系以发现者的名字命名。.
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上面的列表回答下列问题
- 什么巴耳末系和氫原子的共同点。
- 什么是巴耳末系和氫原子之间的相似性
巴耳末系和氫原子之间的比较
巴耳末系有45个关系,而氫原子有70个。由于它们的共同之处9,杰卡德指数为7.83% = 9 / (45 + 70)。
参考
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