Tabla de Contenidos
Unsur yang terjadi pelepasan listrik dalam keadaan gas atau yang membentuk nyala api, memancarkan radiasi elektromagnetik dalam bentuk cahaya, apakah itu radiasi panjang gelombang dalam spektrum yang terlihat, atau radiasi ultraviolet atau inframerah. Radiasi ini adalah campuran dari beberapa emisi panjang gelombang yang terdefinisi dengan baik yang membentuk spektrum emisi elemen tersebut, dan masing-masing emisi ini disebut garis spektral. Rumus Rydberg adalah ekspresi matematis empiris yang memungkinkan untuk menentukan panjang gelombang garis spektral suatu elemen.
Janne Rydberg
Johannes (Janne) Robert Rydberg lahir pada tanggal 8 November 1854 di Halmstad, Swedia. Ia belajar di Universitas Lund dan pada tahun 1879 mempertahankan tesis doktoralnya di bidang matematika, menyetujui posisi mengajar pada tahun 1881 yang memfasilitasi kegiatan penelitiannya. Pada saat yang sama dia mengembangkan studinya di bidang matematika, dia bekerja sebagai asisten di Institut Fisika universitas, menerbitkan karya pertamanya di bidang fisika tentang produksi listrik dengan gesekan.
Topik utama yang menarik dalam karir awal Rydberg adalah perilaku periodik unsur-unsur yang dikemukakan oleh Mendeleev. Pada saat itu, spektrum radiasi yang dipancarkan oleh suatu elemen di mana terjadi pelepasan listrik atau yang membentuk nyala api mulai dipelajari, hasil yang mulai dihasilkan dengan karya RW Bunsen dan GR Kirchhoff. Rydberg yakin bahwa studi tentang garis spektral yang diperoleh akan memberikan informasi kunci untuk karyanya tentang asal usul sifat periodisitas unsur-unsur.
Informasi yang diperoleh dari spektrum yang diukur diakumulasikan dalam tabel ekstensif yang tidak disintesis dalam model yang menyatakan perilaku fisiknya. Rydberg menganalisis data ini dan menemukan bahwa adalah mungkin untuk mengurutkan garis spektral suatu unsur ke dalam deret yang berbeda, dan di setiap deret garis spektral diurutkan dalam intensitas yang menurun dari baris pertama. Dia menetapkan bilangan bulat untuk setiap deret, nomor urut, dimulai dengan nomor satu untuk garis dengan panjang gelombang terpanjang, nomor dua untuk berikutnya, dan seterusnya. Saat membuat grafik panjang gelombang dan bilangan urut, ia mengamati bahwa hiperbola digambar, jadi rumus pertamanya mengaitkan nilai invers panjang dengan nilai invers bilangan urut dikalikan dengan konstanta, konstanta rydberg.
Ungkapan rumus Rydberg kemudian merupakan deskripsi matematis yang sesuai dengan data percobaan, itu adalah rumus empiris, tetapi tidak ada interpretasi fisik dari rumus tersebut. Penafsiran itu mungkin terjadi beberapa tahun kemudian, pada tahun 1913, ketika Niels Bohr menerbitkan teorinya tentang struktur atom berdasarkan mekanika kuantum.
Spektrum emisi unsur
Ketika suatu unsur dipanaskan dalam nyala api atau mengalami pelepasan listrik, elektronnya menjadi tereksitasi dan berpindah ke tingkat energi atom yang lebih tinggi. Mereka kemudian meluruh ke tingkat sebelumnya, memancarkan energi yang mereka serap dalam bentuk radiasi elektromagnetik; foton yang energinya merupakan selisih energi dari dua tingkat. Dan energi foton menentukan panjang gelombang radiasi yang dipancarkannya. Elektron dapat tereksitasi pada level atom yang berbeda, oleh karena itu mereka akan memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda; tetapi emisi yang terkait dengan setiap peluruhan akan memiliki panjang gelombang yang terdefinisi dengan baik. Beginilah cara spektrum emisi dihasilkan; peluruhan setiap tingkat di mana elektron dapat tereksitasi dalam atom suatu unsur menghasilkan setiap garis spektral. DAN, Karena keadaan tereksitasi atom berbeda untuk setiap elemen, spektrum emisi juga akan berbeda; oleh karena itu, spektrum emisi merupakan karakteristik dari setiap elemen.
rumus Rydberg
Rumus Rydberg memiliki ekspresi berikut.
1/ λ = RZ (1/n 1 2 – 1/n 2 2 )
di mana λ adalah panjang gelombang radiasi yang dipancarkan (Rydberg mendefinisikan bilangan gelombang sebagai 1/ λ); R adalah konstanta Rydberg; Z adalah nomor atom unsur, dan n 1 dan n 2 adalah bilangan bulat, dengan n 2 > n 1 .
Energi dan posisi elektron yang mengorbit inti atom diwakili oleh persamaan gelombang, solusi dari persamaan Schrödinger. Persamaan gelombang ini meliputi empat bilangan kuantum ; n 1 dan n 2 terkait dengan bilangan kuantum utama n , terkait dengan energi elektron.
Rydberg mengukur konstanta R dari penyesuaian rumusnya dengan data eksperimen yang diperoleh dari pengukuran spektral. Nilai pertama yang diperolehnya dengan pengukuran panjang gelombang hidrogen adalah 109721,6 1/cm. Belakangan diamati bahwa nilai R berbeda untuk setiap unsur, dan konstanta untuk massa inti tak terhingga ditentukan. Nilai terukur terbaru dari konstanta Rydberg untuk massa nuklir tak terhingga adalah 109737,31568549 (83) 1/cm (nilai dalam tanda kurung adalah ketidakpastian pengukuran, diterapkan pada dua digit terakhir).
Jika rumus Rydberg diterapkan pada atom hidrogen, deret spektral yang berbeda diperoleh dengan memvariasikan n 1 , dan setiap deret dikembangkan dengan memvariasikan n 2 . Misalnya, jika n 1 = 1, memvariasikan n 2 antara 2 dan tak terhingga memberikan panjang gelombang pancaran deret spektral yang disebut deret Lyman. Peningkatan n 1 menghasilkan deret Balmer, Paschen, Brackett, Pfund, dan Humphrey.
Sumber
Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie. Pengantar astrofisika modern . Edisi Kedua, Pearson Addison-Wesley. 2007.
Indrek Martinson, LJ Curtis. Janne Rydberg – kehidupan dan karyanya Instrumen dan Metode Nuklir dalam Penelitian Fisika B 235 (2005) 17–22.
