อนุกรมการคายพลังงานของอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนอะตอม
80 views | 17/06/2024
Copy link to clipboard
pornpun yoopakdee
Content Creator

การกระโดดของอิเล็กตรอนเพื่อคายพลังงาน โดยกระโดดจากชั้นสูงลงสู่ชั้นที่ต่ำกว่า ตามแบบจำลองอะตอมไฮโดรเจนของนีลส์ โบร์ สามารถกระโดดกลับได้หลายแบบ ขึ้นอยู่กับว่าอิเล็กตรอนกระโดดลงมากจากชั้นใด เช่น หากอิเล็กตรอนถูกกระตุ้นขึ้นไปอยู่ในชั้นที่ 2 อิเล็กตรอนจะสามารถกระโดดกลับลงมาได้เพียงแค่ชั้นที่ 1 เท่านั้น แต่ถ้าอิเล็กตรอนถูกกระตุ้นขึ้นไปอยู่ในชั้น 4 จะสามารถกระโดดกลับลงมาที่ชั้น 3 2 หรือ 1 ก็ได้ 


การกระโดดของอิเล็กตรอนกลับมายังชั้นใดๆ ปริมาณการคายพลังงานก็จะแตกต่างกันออกไป ซึ่งยิ่งกระโดดข้ามชั้นไกลเท่าไร พลังงานที่คายออกมาก็จะมากขึ้นตาม เช่น ถ้ากระโดดจากชั้น 4 มาสู่ชั้นที่ 1 (กระโดด 3 ขั้น) พลังงานที่คายออกมาย่อมมากกว่าการกระโดดจากชั้นที่ 4 มาสู่ ชั้นที่ 2 (กระโดด 2 ขั้น) อย่างแน่นอน และเราสามารถคำนวณพลังงานที่ได้จาก “บทความที่ 4 การคายพลังงานของอิเล็กตรอนตามแบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์” 


จากการคำนวณพลังงานของแต่ละชั้นตามสูตร 

จะเห็นว่าเมื่อระดับชั้นเปลี่ยนไปแค่ 1 ขั้น พลังงานในชั้นนั้นจะหายไปหลายเท่าเพราะถูกหารด้วยจำนวนชั้นยกกำลังสอง ดังนั้นจึงทำให้พลังงานชั้นล่างๆ มีผลต่างของพลังงานเยอะมาก แต่ชั้นบนๆ จะมีผลต่างพลังงานไม่มากนัก 

*คิดจาก E= -2.18 x10-18J


จากตารางจะพบว่า ปริมาณการคายพลังงานของการกระโดดของอิเล็กตรอนจากชั้นที่ 5 ลงมายังชั้นที่ 1 กับการกระโดดจากชั้นที่ 6 ลงมายังชั้นที่ 1 จะมีผลไม่ต่างกันมากนัก

E5-E1  = 2.09 x 10-18J   มีค่าใกล้เคียงกับ E6-E1  = 2.12 x 10-18


และเมื่อเทียบกับการกระโดดจากชั้นที่ 5 ลงมายังชั้นที่ 2 กับการกระโดดจากชั้นที่ 6 ลงมายังชั้นที่ 2 ก็จะมีการคายพลังงานไม่ต่างกันมากนักเช่นเดียวกัน


E5-E= 0.46 x 10-18J   มีค่าใกล้เคียงกับ E6 - E= 0.49 x 10-18


แต่หากเราเทียบการกระโดดจากชั้นที่ 5 มายังชั้นที่ 1 และชั้นที่ 5 มายังชั้นที่ 2 จะพบว่า ผลต่างกันมาก ทั้งๆที่จุดเริ่มต้น คือชั้นที่ 5 เหมือนกัน แต่จุดสิ้นสุดชั้นล่างต่างกัน

E5 - E= 2.09 x 10-18J  มีค่าห่างจาก E5-E= 0.46 x 10-18J     


  


จากการเปรียบเทียบทั้ง 3 จึงสรุปได้ว่า จุดสิ้นสุด(ชั้นล่าง) มีผลต่อการคายพลังงานของอิเล็กตรอนมากกว่าจุดเริ่มต้น(ชั้นบน) ดังนั้นจึงมีการกำหนดการคายพลังงานจากการกระโดดของอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนออกมาเป็นกลุ่ม เรียกว่า อนุกรม โดยแต่ละอนุกรมมีชื่อต่างกันดังนี้


การกระโดดมายังชั้นที่ 1 เรียกว่า อนุกรมไลมาน (Lymann Series) คลื่นที่ปล่อยออกมาเป็นอัลตร้าไวโอเลต

การกระโดดมายังชั้นที่ 2 เรียกว่า อนุกรมบัลเมอร์ (Balmer Series) คลื่นที่ปล่อยออกมาเป็นแสงและอัลตร้าไวโอเลต โดยการกระโดดที่ปล่อยคลื่นแสงคือ

3 -> 2 ได้แสงสีแดง

4 -> 2 ได้แสงสีฟ้า,เขียว

5 -> 2 ได้แสงสีน้ำเงิน

6 -> 2 ได้แสงสีม่วง

การกระโดดมายังชั้นที่ 3 เรียกว่า อนุกรมพาสเชน (Paschen Series) คลื่นที่ปล่อยออกมาเป็นอินฟราเรด

การกระโดดมายังชั้นที่ 4 เรียกว่า อนุกรมแบรกเกท (Brackett Series) คลื่นที่ปล่อยออกมาเป็นอินฟราเรด

การกระโดดมายังชั้นที่ 5 เรียกว่า อนุกรมฟุนด์ (Pfund Series) คลื่นที่ปล่อยออกมาเป็นอินฟราเรด



บทความโดย

ครูนาส กนกวรรณ ภิญโญชีพ


เคมี A-LEVEL by ครูนาส คอร์สที่ช่วยพาน้อง ๆ ลุยศึก TCAS

สรุปเนื้อหากระชับ คัดแต่เนื้อหาเน้น ๆ ใช้สำหรับเตรียมสอบ ซื้อเลย

สมัครเลย >>Click