Principi de combinació de Rydberg-Ritz

El principi de combinació de Rydberg-Ritz és una generalisació empírica proposta per Walther Ritz en 1908 per a descriure la relació de les llínees espectrals de tots els àtoms. El principi establix que les llínees espectrals de qualsevol element inclouen freqüències que són la suma o la diferència de les freqüències d'atres dos llínees. Les llínees dels espectres dels elements podrien predir-se a partir de les llínees existents. Ya que la freqüència de la llum és proporcional al número o a la llongitut d'ona recíproca, el principi també pot expressar-se en térmens d'número que són la suma o diferència dels número d'atres dos llínees.

Una atra versió relacionada és que l'número o la llongitut d'ona recíproca de cada llínea espectral pot escriure's com la diferència de dos térmens. L'eixemple més senzill és l'àtom d'hidrogen, descrit per la fòrmula de Rydberg

$\frac{1}{\lambda }=R(\frac{1}{n_1^2}-\frac{1}{n_2^2})$

a on $\lambda$ és la llongitut d'ona, $R$ és la constant de Rydberg, i $n_1$ i $n_2$ són sancers positius tals que $n_1<n_2$. És la diferència de dos térmens de la forma $T_n=\frac{R_H}{n^2}$.

Relació en la teoria quàntica

El principi de combinació s'explica per mig de la teoria quàntica. La llum està formada per fotons l'energia dels quals I és proporcional a la freqüència ν i a l'número de la llum: I = hν = hc/λ (a on h és la constant de Planck, c és la velocitat de la llum i λ és la llongitut d'ona). Una combinació de freqüències o número equival llavors a una combinació d'energies.

Segons la teoria quàntica de l'àtom d'hidrogen proposta per Niels Bohr en 1913, un àtom només pot tindre certs nivells d'energia. l'absorció o emissió d'una partícula de llum o fotó correspon a una transició entre dos nivells d'energia possibles, i l'energia del fotó és igual a la diferència entre les seues dos energies. En dividir per hc, l'número del fotó és igual a la diferència entre dos térmens, cada u igual a una energia dividida per hc o una energia en unitats d'número (cm^–1). Els nivells d'energia dels àtoms i molècules es descriuen hui en dia per per mig de números quàntics. Ademés, una transició d'un nivell d'energia inicial a un nivell d'energia final implica el mateix canvi d'energia, ya siga que ocórrega en un sol pas o en dos passos a través d'un estat intermig. L'energia de transició en un sol pas és la "suma" de les energies de transició en dos passos: (I₃ – I₁) = (I₂ – I₁) + (I₃ – I₂). Les taules de llínees d'espectre de la base de senyes del NIST contenen les llínees observades i les llínees calculades per mig de l'us del principi de combinació de Ritz.

Història

Les llínees espectrals del hidrogen havien segut analisades i es va trobar que tenien una relació matemàtica en la série de Balmer. Més vesprada es va ampliar a una fòrmula general cridada fòrmula de Rydberg. Esta solament podia aplicar-se als àtoms similars a l'hidrogen. En 1908 Ritz va deduir una relació que podia aplicar-se a tots els àtoms. Este principi, el principi de combinació Rydberg-Ritz, s'utilisa hui en dia per a identificar les llínees de transició dels àtoms.