Спектральные серии атома водорода

На Рис.1 показана диаграмма энергетических уровней атома водорода.

Рис.1 Диаграмма энергетических уровней атома водорода.

Частоты всех спектральных линий в спектре атома водорода, возникающие при переходе с верхнего уровня E_k на уровень E_n, описываются формулой Бальмера:

, (1)

где E₀=2,176 × 10^-18 Дж = 13,6 эВ, n=1, 2, 3…..; k=n+ 1, n+ 2,. n+ 3..

Спектральные линии, соответствующие переходам с любых верхних энергетических уровней E_k на один и тот же нижний уровень Е_n (k>n), образуют спектральную серию в излучении.

Серия Лаймана наблюдается в ультрафиолетовом диапазоне спектра, содержит спектральные линии, соответствующие переходам на основной уровень (n= 1).

Частоты линий получают из формулы (1) при n= 1 и k=2,3,4…:

,

где k=2,3,4…

Серия Бальмера наблюдается в ближнем УФ и видимом диапазоне и соответствует переходам на второй уровень Е₂ (n=2) со всех верхних уровней (k=3,4,5,…).

,

где k= 3,4,5,6…

Серия Пашена наблюдается в ИК диапазоне длин волн и соответствует переходам на третий уровень Е₃ () со всех верхних уровней (k=4,5,6,…).

Частоты определяются формулой:

,

где k= 4,5,6,7…

Указанные серии представлены на рис. 1. Эти серии характерны и для спектров поглощения атома водорода, где им соответствуют переходы с одного нижнего уровня на все верхние уровни.