Строение атома: модель Бора, спектры излучения и поглощения

В 1913 году Нильс Бор предложил модель атома, которая объединила ядерную модель Резерфорда с квантовыми идеями. Основные постулаты:

1. Электрон в атоме движется по стационарным орбитам, на которых он не излучает энергию. Момент импульса электрона на таких орбитах квантуется: mvr = nħ, где n = 1, 2, 3... — главное квантовое число, ħ = h/2π.

2. Излучение или поглощение энергии происходит только при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом испускается или поглощается квант энергии: hν = E₂ – E₁.

Для атома водорода энергия электрона на уровне n равна: E_n = –13,6 / n² эВ. Радиус орбиты: r_n = n² · r₁, где r₁ = 0,529·10⁻¹⁰ м — боровский радиус.

Эти постулаты позволили объяснить линейчатый спектр водорода, который ранее описывался эмпирической формулой Бальмера.

Спектр атома водорода состоит из серий, соответствующих переходам на определённый уровень. Серия Лаймана — переходы на n=1 (ультрафиолет), серия Бальмера — на n=2 (видимый свет), серия Пашена — на n=3 (инфракрасный).

Формула для длины волны: 1/λ = R (1/n² – 1/m²), где R = 1,097·10⁷ м⁻¹ — постоянная Ридберга, n — номер нижнего уровня, m — номер верхнего уровня (m > n).

Спектры поглощения получаются при прохождении белого света через газ: атомы поглощают фотоны тех же частот, что и излучают. В результате на сплошном спектре появляются тёмные линии.

В ЕГЭ часто встречаются задачи, где нужно определить серию, к которой относится линия, или найти энергию ионизации. Рассмотрим несколько типов.