Рассматривая эмиссионные спектры атомов, мы знаем что ключевой закономерностью является дискретность энергетических уровней, постулированная Н. Бором.
Сериальная формула Ридберга. Для водородоподобных систем волновое число (обратная длина волны) описывается обобщённой формулой:
ν̃ = Rz · (1/n₁² − 1/n₂²), где Rz — постоянная Ридберга для атома с зарядом ядра Z. n₁, n₂ — главные квантовые числа (n₂ > n₁). Для атома водорода (Z = 1) Rₕ ≈ 1,097373·10⁷ м⁻¹.R₂ = R∞ · Z² / (1 + mₑ / M) R∞ = (mₑ · e⁴) / (4 · π · c · ℏ³) = (mₑ · e⁴) / (4 · π · c · (h³ / 8π³)) = (mₑ · e⁴ · 8π³) / (4 · π · c · h³) = (mₑ · e⁴ · 2π²) / (c · h³)🔹 Экзотический атом «позитроний» (
e⁺ e⁻) имеет постоянную Ридберга ровно в 2 раза меньше, чем у водорода. Это следует из замены массы ядра m_p на приведённую массу μ = mₑ/2: Rₚₛ = R_∞ / 2🔹 Эффект Лэмба—Ризерфорда. Сдвиг уровней
2S₁/₂ и 2P₁/₂ в водороде (1947 г.) объясняется вакуумными флуктуациями. Величина сдвига (≈ 1057 МГц) вычисляется по формуле Бете—Вайскопфа, но редко упоминается, что этот сдвиг логарифмически расходится при низких энергиях и обрезается на комптоновской длине волны электрона: ΔE ∼ α⁵ · mₑ c² · ln(1/α) , где α ≈ 1/137 — постоянная тонкой структуры.🔹 Изотопический сдвиг (поправка на приведённую массу).
Rₘ = R∞ / (1 + mₑ / M) где M — масса ядра. Для дейтерия (M ≈ 2mₚ) сдвиг относительно водорода составляет ≈ 0,03 нм в серии Бальмера.🔹 В антипротонном гелии (
p̄ He⁺) метастабильные состояния живут до микросекунд, что позволяет изучать CPT-инвариантность в атомных переходах. Постоянная Ридберга для такого атома с точностью до 10⁻⁹ совпадает с R_∞, что является одним из самых строгих подтверждений эквивалентности материи и антиматерии.#ОТО #физика #механика #наука #science #physics #космология #астрономия #кванитовая_физика #квантовая_механика
⚛️ Физика в половине десятого [1971]
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib