آزمایش ریدبرگ:
گزیده ای از ریدبرگ:
متولد:8 نوامبر 1854 در هالمشتد سوئد
وفات:28 دسامبر 1919 در لوند سوئد
پدرژوهانس رید برگ اس ون ریدبرگ،و مادرش ماریا اندرسون بود.ژوهانس مدرسه را در ساحل شرقی کاتگات واقع درجنوب غربی سوئد در نیسان،در هالشتد، شروع کرد. او در سال 1873 دوران راهنمایی و دبیرستان را در ژیمناسیوم واقع در هالشتتد کامل کرد و در همان سال وارد دانشگاه لوند شد.دانشگاه لوند در شهر لوند در قسمت جنوبی سوئد و در شمال شرقی مالمو،دومین دانشگاه قدیمی در سوئد است که در 1666 تاسیس شده است.
ریدبرگ مدرک لیسانسش را در 1875 از دانشگاه لوند دریافت نمود.او در ریاضیات ادامه تحصیل داد و مقاله اش را که روی بخش های مخروطی بود برای دکترایش در ریاضیات،انجام داد که در سال 1879 به آن جایزه دادند.سال بعد او به عنوان مقام دانشیار ریاضیات در لوند انتخاب شد اما اکنون علایق او تمایل به ریاضیات فیزیکی داشت تا ریاضیات محض.
او طی دو سال که به عنوتن دانشیار ریاضیات بود،روی مسائل مربوط به الکتریسیته کار کرد.ریدبرگ در 1882 از مقام دانشیاری ریاضی به دانشیاری فیزیک در لوند تغییر سمت داد.
ده سال بعد او به عنوان مدیر تولید انیستیتو فیزیک ارتقا مقام یافت.او در 1879 به مقام پرفسوری در فیزیک نائل شد اما به صورت موقت تا زمانیکه در مارچ 1901 به صورت مدرک دائمی تثبیت شد.از این زمان تا زمان باز نشستگی وی در سال 1919 اوکرسی دار فیزیک بود.گرچه در این زمان سلامتی اش رو به زوال بود،و در سال 1914 به طور جدی بیمار شد.
اما نهایتا او کار را در سال 1914 بدرود گفت و آن مقام را ترک کرد و ازآن به بعد به دانشگاه نیامد.
بازنشستگی آخر وی 5 سال بعد که توان کار کردن را ئاشت بود که دست از کار کشید و این تنها چند هفته قبل از مرگ وی بود که می آمد.
مانه زی بان،کسی که از 1906 تا 1911 دانش آموز ریدبرگ بود،سپس مدیر ریدبرگ از 1911تا 1914 ،مسئولیت تدریسی وی در 1914 به عهده گرفت و این ها را تا 1919 که به طور رسمی بازنشسته شد انجام داد.سپس نزدیکی 1920 وی عهده دار کرسی فیزیک ریدبرگ گردید.او زندگی نامه رید برگ را نیز نوشت.
مهم ترین کار رید برگ روی طیف نمایی است که در سال 1890 به وسیله خط های طیف عناصر مختلف یک رابطه ساده نسبتا مرتبطی را کشف کرد.او امیدوار بود که ساختار اتم را تعیین کند،اگرچه کار وی منجر به تهیه ی پایه ی نظریه ساختاری گردید،اما خودش نتوانست به این مهم نائل شود.
طیف اتمی
طیف نور گسیل شده از بخار هر عنصر را طیف اتمی آن عنصر می‌نامند. پس می‌توان گفت که طیف اتمی عنصرهای مختلف با هم تفاوت دارد.
دیدکلی
همانطور که می‌دانیم نیوتون برای نخستین بار با گذراندن نور خورشید از منشور ، طیف نور سفید را تشکیل داد. نیوتون نشان داد که نور سفید آمیزه‌ای از رنگهای مختلف است و گسترده طول موجی این رنگها از 0.4 میکرومتر (بنفش) تا 0.7 میکرومتر (قرمز) است. طیف نور سفید یک طیف پیوسته است. به همین ترتیب می‌توان طیف هر نوری را توسط پاشندگی در منشور شناسایی کرد. اما علت اینکه در طیف اتمی خطوط مختلفی دیده می‌شود، چیست؟
خطوط طیفی
طیف اتمی مستقیما به ترازهای انرژی اتم نسبت داده می‌شود. هر خط طیفی متناظر یک گذار خاص بین دو تراز انرژی یک اتم است. پس آنچه در طیف نمایی دارای اهمیت است، تعیین تراز های انرژی یک اتم به کمک اندازه گیری طول موجهای طیف خطی گسیل شده از اتمها است. پایین ترین تراز انرژی ، حالت پایه و همه ترازهای بالاتر حالتهای برانگیخته نامیده می‌شوند. موقعی که یک اتم از حالت بر انگیخته بالاتر به یک حالت برانگیخته پایین تر گذاری را انجام می‌دهد. یک فوتون متناظر به یک خط طیفی گسیل می‌شود.
طیف نشری
اگر جسمی بتواند نور تولید کند و نور تولید شده را از منشوری عبور دهیم، طیفی بدست می‌آید که طیف نشری نامیده می‌شود. اگر رنگهای طیف حاصل بهم متصل باشند، طیف نشری اتصالی و اگر فاصله‌ای بین آنها باشد، طیف نشری انفصالی یا خطی می‌نامند. به عنوان مثال لامپ حاوی بخار بسیار رقیق را در نظر بگیرید. این لامپ بصورت لوله باریک شیشه‌ای است که درون آن یک گاز رقیق در فشار کم وجود دارد.
دو الکترود به نامهای کاتد و آند در دو انتهای لوله قرار دارند. اگر بین این دو الکترود ، ولتاژ بالایی برقرار شود، اتمهای گاز درون لامپ شروع به گسیل نور می‌کنند. اگر این بخار مربوط به بخار جیوه باشد، این گسیل به رنگ نیلی - آبی است. اگر این نور را از منشور بگذرانیم و طیف آن را تشکیل دهیم می‌ینیم که این طیف پیوسته نیست. بلکه تنها از چند خط رنگی جدا از هم با طول موجهای معین تشکیل شده است.
طیف جذبی
در سال 1814 میلادی فرانهوفر فیزیکدان آلمانی کشف کرد که اگر به دقت به طیف خورشید بنگریم، خطهای تاریکی در طیف پیوسته آن مشاهده خواهیم کرد. این مطلب نشان می‌دهد که بعضی از طول موجها در نوری که از خورشید به زمین می‌رسد، وجود ندارد و به جای آنها ، در طیف پیوسته نور خورشید خطهای تاریک (سیاه) دیده می‌شود. اکنون می‌دانیم که گازهای عنصرهای موجود در جو خورشید ، بعضی از طول موجهای گسیل شده از خورشید را جذب می‌کنند و نبود آنها در طیف پیوسته خورشید به صورت خطهای تاریک ظاهر می‌شود. در اواسط سده نوزدهم معلوم شد که اگر نور سفید از داخل بخار عنصری عبور کند و سپس طیف آن تشکیل شود، در طیف حاصل خطوط تاریکی ظاهر می‌شود. این خطوط توسط اتمهای بخار جذب شده‌اند.
-
طیف اتمی از دیدگاه فیزیک کلاسیک
درک ساز و کار جذب و گسیل نور بوسیله اتمها از دیدگاه فیزیک کلاسیک آسان است. زیرا بنابر نظریه‌های کلاسیکی یک اتم در صورتی نور گسیل می‌کند که به طریقی مانند برخورد با سایر اتمها یا توسط میدان الکتریکی به الکترونهای آن انرژی داده شود، در نتیجه الکترونها با به دست آوردن انرژی ارتعاش می‌کنند و امواج الکترومغناطیس بوجود می‌آورند، یعنی نور گسیل می‌کنند. اما این که چرا اتمهای همه عنصرها موج الکترومغناطیسی با طول موجهای یکسان نمی‌کنند و این که چرا هر عنصر طول موج خاص خود را دارد، ا ز دیدگاه فیزیک کلاسیک قابل توجیه نیست.
در مورد جذب نور هم ، از دیدگاه فیزیک کلاسیک ، می‌توان گفت که وقتی نور به یک اتم می‌تابد، نوسان میدان الکتریکی ناشی از نور فروری باعث می‌شود که الکترونهای اتم شروع به ارتعاش کنند و نور فرودی را جذب کنند. ولی باز هم در این دیدگاه هیچ توجیه قانع کننده‌ای برای این که چرا هر عنصر تنها طول موجهای خاصی را که مشخصه آن عنصر است جذب می‌کند و بقیه طول موجها را جذب نمی‌کند؟ وجود ندارد.
رابطه ریدبرگ - بالمر
طیف اتمی هیدروژن ، اولین طیفی بود که بطور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. آنگستروم تا سال 1885 میلادی طول موجهای چهار خط از طیف اتم هیدروژن را با دقت زیاد اندازه گرفت. بالمر که یک معلم سوئیسی بود، وی این اندازه گیریها را مطالعه کرد و نشان داد که طول موج خطهای این طیف را می‌توان با دقت بسیار زیاد بدست آورد. توفیق بالمر در خصوص یافتن رابطه‌ای برای خطهای طیف اتم هیدروژن در ناحیه مرئی موجب شد، که تلاشهای بیشتری در جهت یافتن خطوط دیگر طیف اتم هیدروژن صورت گیرد. کار عمده در زمینه جستجو برای طیف کامل اتم هیدروژن توسط ریدبرگ در حدود سال 1850 میلادی انجام شد.