Линейчатый спектр атома водорода

Во второй половине 19 века было проведено детальное исследование спектров газов и паров металлов. Оказалось, что изолированные атомы разряженного газа, паров металлов имеют линейчатые спектры. Спектры состоят из отдельных линий расположенных не беспорядочно. Лини объединяются в группы и серии.

В 1885 году швейцарский физик и математик Бальмер, изучая видимую часть спектра водорода, показал, что длины волн ее удовлетворяют формуле (формула Бальмера):

, где 3, 4, 5…,

Здесь - постоянная Ридберга.

Так как , то формула Бальмера может быть переписана для частот:

,

где .

Совокупность длин волн, удовлетворяющих формуле Бальмера, называется серией Бальмера. Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода есть несколько серий:

Серия Лаймана: , 2, 3, 4,…, которая находится в ультрафиолетовой области спектра.

Серия Бальмера: , где 3, 4, 5… - в видимой области спектра.

В инфракрасной области спектра были обнаружены:

Серия Пашена: , где 4, 5,6 …

Серия Брекета: , где 5, 6, 7…

Серия Пфунда: , где 6, 7, 8…

Серия Хэмфри: , где 7, 8, 9…

Все приведенные выше серии в спектре атома водорода могут быть описаны одной формулой, называемой обобщенной формулой Бальмера:

,

где имеет в каждой серии постоянное значение: 1, 2, 3,…, принимает целочисленные значения, начиная с и определяет отдельные линии этой серии: , , …, . Значение определяет границу серии.

Приведенные выше формулы подобраны эмпирически и долгое время не имели теоретического обоснования.