Serie widmowe wodoru

Serie widmowe wodoru – grupy linii widmowych, zwane seriami widmowymi, powstające w wodorze w wyniku przejść kwantowych między poziomami o różnej energii.

Wyróżnia się:

• widma emisyjne – jasne prążki widmowe; powstają w wyniku emisji fotonów przez rozgrzany gaz,
• widma absorpcyjne – ciemne prążki na tle widma ciągłego; powstają w wyniku absorpcji fotonów promieniowania o widmie ciągłym, które przechodzi przez chłodny gaz.

Każda seria emisyjna określa przejście na dany poziom energetyczny, a absorpcyjna na przejście z danego poziomu energetycznego.

Długość fali fotonu emitowanego lub absorbowanego przez swobodny, znajdujący się w próżni atom wodoru przy przejściu elektronu z jednego poziomu energii na inny określa wzór Rydberga, będący uogólnieniem wzoru Balmera:

${\displaystyle {\frac {1}{\lambda }}=R_{\infty }\left({\frac {1}{n_{1}^{2}}}-{\frac {1}{n_{2}^{2}}}\right),}$

gdzie:

• ${\displaystyle \lambda }$ – długość fali promieniowania,
• ${\displaystyle n_{2}}$ – główna liczba kwantowa orbitalu o większej energii, z którego przechodzi elektron emitując foton, lub na który wchodzi elektron absorbując foton,
• ${\displaystyle n_{1}}$ – główna liczba kwantowa orbitalu o mniejszej energii, na który przechodzi elektron podczas emisji fotonu, lub z którego przechodzi podczas absorpcji fotonu,
• ${\displaystyle R_{\infty }}$ – stała Rydberga dla nieruchomego jądra o nieskończonej masie:

${\displaystyle R_{\infty }={\frac {2\pi ^{2}m_{e}e^{4}}{h^{3}c}},}$

gdzie:

${\displaystyle m_{e}}$ – masa elektronu,

${\displaystyle e}$ – ładunek elementarny (ładunek elektronu),

${\displaystyle h}$ – stała Plancka,

${\displaystyle c}$ – prędkość światła w próżni.

Serie widmowe emisyjne w atomie wodoru to, według orbitalu o niższej energii:

1. seria Lymana, przejście na orbital n = 1 (inaczej seria K)
2. seria Balmera, przejście na orbital n = 2 (inaczej seria L)
3. seria Paschena, przejście na orbital n = 3 (inaczej seria M)
4. seria Bracketta, przejście na orbital n = 4 (inaczej seria N)
5. seria Pfunda, przejście na orbital n = 5 (inaczej seria O)
6. seria Humphreysa, przejście na orbital n = 6 (inaczej seria P)

Analogicznie powstają serie widmowe absorpcyjne, przy czym elektron w tym przypadku przechodzi z podanych wyżej orbitali na orbitale o wyższej energii.

• diagram Grotriana
• model budowy atomu Bohra