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约翰尼斯·里德伯(Johannes Rober Rydberg,1854~1919)瑞典物理学家、数学家,光谱学的奠基人之一。

科学家是一个泛称,广义上指对真实自然及未知生命、环境、现象及其相关现象统一性的数字化重现与认识、探索、实践、定义的专业类别贡献者。狭义的定义是指专门从事科学研究的人士,包括自然科学家和社会科学家这两大类[1]。所有自然科学和社会科学的研究人员[2],达到了一定的造诣,获得了有关部门和行业内的认可,均可以称之为科学家。被称之为科学家的代表人物有英国物理学家牛顿波兰天文学家哥白尼居里夫人,美籍科学家爱因斯坦和中国的农学家袁隆平等。

研究历程

19世纪末,原子光谱和原子结构问题引起了不少科学家的关注,里德伯就是其中之一。他对光谱的研究起源于对元素周期表的兴趣,从1890年开始,从事元素的物理性质、化学性质和结构的研究,并发表了题为《化学元素发射光谱结构的研究》的论文。他设想一个元素的光谱线由三种不同类型系列叠加而成,一个是位于可见光区域,谱线比较尖锐的锐线系,另一个是位于近红外区,谱线比较扩散的漫线系,第三个是里德伯认为最重要的大部分由紫外线组成的线系。

同时里德伯亲自观测了一些元素的光谱线,并从他的同辈那里搜集了大量光谱方面的资料,尤其是锂、钠、钾和镁、锌、镉、汞、铝等元素的谱线波长,这些对他总结光谱公式提供了重要依据。面对纷乱复杂的光谱数据,他致力于寻求各种元素发出的各种光谱线的意义。而里德伯成功的关键是:采用了前人(如1871年斯坦尼等)已提出的用波长的倒数(波数)来表示谱线的方法。用这一尺度的好处在于可以把光谱线系表示成等距的、更接近于从光谱仪直接看到的情景,因此他对光谱规律作出总结:“谱系的各项是相继整数的函数,各谱系可近似于用下式表示,,其中N是波数,m是正整数,n0=109721.6对所有谱系均为一共同常数,n0与u是某谱系特有的常数。由公式可以看到,n0表示当m变为无穷大时波数n趋向的极值”。这就是里德伯的光谱学公式。

成就

里德伯的工作在巴耳末之后,但他当时并不知道巴耳末公式,到1890年当获知巴耳末公式以后,用波数表示巴耳未公式,才发现得出的结果正好是自己所得公式的一个特例,这就更增加了他对自己工作的信心。显然这也说明里德伯公式具有更深刻的物理意义,是更普遍的光谱学公式。

里德伯公式和巴耳末公式一样纯属经验公式,他未能探究这一公式的原因,但是这个公式在玻尔建立原子结构理论中,却起到了重要的作用,随即该公式也得到了合理的解释

里德伯能量里德伯能量单位:Ry 全称 Rydberg

里德伯能量数值:1Ry = 13.6056923(12) eV = 2.17963190646e-18 J(焦耳)

里德伯能量与其他物理量关联:1Ry = 1/2 Hatree

里德伯计算氢气能级公式1/λvac = R (1/n1^2 - 1/n2^2 )

其中

λvac是溢出真空中的电磁波波长

R是里德伯常数 1.097e7/m

n1和 n2是整数,其中n1<n2

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参考文献

  1. 什么样的人称为科学家,糗问,2020-06-06
  2. 社会科学研究方法,豆丁网,2015-09-02