Линейчатый спектр атома водорода. На самом деле многие атомы представляют собой устойчивые структуры, существующие десятки тысяч лет без изменения

На самом деле многие атомы представляют собой устойчивые структуры, существующие десятки тысяч лет без изменения. А исследования спектров излучения отдельных атомов (спектров разреженных газов) показали, что каждому газу присущ вполне определённый линейчатый спектр.

Самым изученным является спектр атома водорода. Швейцарский учёный И. Бальмер (1825 – 1898) подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра:

или (т.к. ) ,

где n = 3,4,5…,

R = 1,1·10^-7м^-1 – постоянная Ридберга.

Из этих выражений вытекает, что спектральные линии, отличающиеся различными значениями n, образуют группу или серию линий, называемую серией Бальмера. С ростом n линии серии сближаются, значение n = ∞ определяет границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает сплошной спектр.

В начале 20 века в спектре атома водорода было обнаружено ещё несколько серий. В ультрафиолетовой области спектра находится серия Лаймана:

, n = 2, 3,4,…

В инфракрасной области спектра были также обнаружены:

серия Пашена: , где n = 4,5,6…;

Брэкета: , где n =5,6,7…;

Пфунда: , где n = 6,7,8…;

Хэмфри: , где n = 7,8,9….

Все приведённые выше серии в спектре атома водорода описывают обобщённой формулой Бальмера:

, (5.1)

где k = 1,2,3,4,5,6. значение k определяет серию,

n = k+1, k+2, k+3… - определяет отдельные линии этой серии.

(здесь k – основной уровень, n – возбуждённый)

(5.1) – были подобраны эмпирически и долгое время не имели практического обоснования.