Фундаментальная серия

Фундаментальная серия представляет собой набор спектральных линий , обусловленных переходом между d- и f -орбиталями в атомах .

Первоначально серия была открыта в инфракрасном диапазоне Фаулером и независимо Арно Бергманом. ^[1] Это привело к названию серии Бергмана, используемому для такого набора линий в спектре. Однако название было изменено, поскольку Бергман также открыл другие серии линий. И другие открыватели также установили другие такие серии. Они стали известны как фундаментальные серии. ^[2] Бергман наблюдал литий при 5347 см ⁻¹ , натрий при 5416 см ^−1, калий при 6592 см ⁻¹ . ^[2] Бергман заметил, что линии в серии в спектре цезия были двойными. Его открытие было объявлено в Contributions to the Knowledge of the Infra-Red Emission Spectra of the Alkalies , Jena 1907. ^[3] Карл Рунге назвал эту серию «новой серией». Он предсказал, что линии калия и рубидия будут парами. ^[3] Он выразил частоты линий серии формулой и предсказал связь предела серии с другими известными сериями. В 1909 году WM Hicks вывел приближенные формулы для различных серий и заметил, что эта серия имеет более простую формулу, чем другие, и поэтому назвал ее «фундаментальной серией» и использовал букву F. ^{[1] [4]}

Формула, которая больше напоминала расчеты спектра водорода, была из-за меньшего квантового дефекта . Нет никаких физических оснований называть это фундаментальным. ^[5] Фундаментальная серия была описана как неудачно названная. ^[6] Это последняя спектроскопическая серия, имеющая специальное обозначение. ^[6] Следующая серия, включающая переходы между подоболочками F и G, известна как серия FG. ^[6]

Частоты линий в серии определяются по этой формуле:

${\displaystyle \nu ={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}{\text{, with }}m=4,5,6,...,}$

R — постоянная Ридберга , предел серии, представленный как 3D , и представленный как mF . Сокращенная формула затем задается как со значениями m, являющимися целыми числами от 4 и выше. ^[7] Два числа, разделенные знаком «−», называются членами, которые представляют энергетический уровень атома.${\displaystyle T_{BS}={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}}$${\displaystyle {\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}}$${\displaystyle \nu =3D-mF}$

Предел фундаментального ряда совпадает с уровнем 3D. ^[5]

Термины могут иметь разные обозначения: mF для систем с одной линией, mΦ для дублетов и mf для триплетов. ^[8]

Линии в фундаментальной серии расщепляются на составные дублеты, поскольку подоболочки D и F имеют разные спиновые возможности. Расщепление подоболочки D очень мало, а подоболочки F еще меньше, поэтому тонкую структуру в фундаментальной серии труднее разрешить, чем в резкой или диффузной серии . ^[7]

Квантовый дефект для лития равен 0. ^[5]

Основные линии серии натрия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне.

Основные линии серии калия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне.

Основные линии серии для рубидия появляются в ближнем инфракрасном диапазоне. Валентный электрон перемещается с уровня 4 d , поскольку 3 d содержится во внутренней оболочке. Они были обнаружены Р. фон Лэмбом. Соответствующие уровни энергии составляют 4 p ⁶ 4 d j =5/2 19,355.282 см ⁻¹ и j =3/2 19,355.623 см ⁻¹ , а первые уровни f при 4 p ⁶ 4 f j =5/2 26,792.185 см ⁻¹ и j =7/2 26,792.169 см ⁻¹ . ^[11]