خطوط طیفی هیدروژن

خطوط طیفی هیدروژن در مقیاس لگارتیمی.

در طیف تابشی اتم هیدروژن چند سری وجود دارد که بر اساس فرمول ریدبرگ بدست می‌آید. سری‌های طیفی در اخترشناسی برای بررسی حضور هیدروژن و محاسبه انتقال قرمز کاربرد دارند.

فیزیک

در فیزیک انتشار این امواج به این دلیل است که الکترون‌ها در مدارهای مانا در اطراف هسته هیدروژن می‌گردند و هنگامی که از مدار مانا با انرژی بیشتر به مدار با انرژی کمتر بروند. انرژی که فاصله بین این دو مدار است را تابش می‌کنند.

انتقال الکترون. انرژی‌های در مقیاس درست قرار ندارند

نام‌گذاری هر انتقال به صورت بیان نام سری و سپس حروف الفبای یونانی است به این ترتیب که از نزدیک‌ترین مدار اگر به مدار موردنظر رفت آلفا سپس بتا و دیگر حروف یونانی. مثلا انتقال از ۲ → ۱ «لیمان-آلفا» (Ly-α) نامیده می‌شود و ۷ → ۳ "پاشن-دلتا" (Pa-δ).

فرمول ریدبرگ

میزان انرژی جذب‌شده یا تابش‌شده میان الکترونی که در مدار مانا جابجا شود از فرمول ریدبرگ بدست می‌آید.:

${1 \over \lambda} = R \left( {1 \over (n^\prime)^2} - {1 \over n^2} \right) \qquad \left( R = 1.097373 \times 10^7 \ \mathrm{m}^{-1} \right)$

که n مدار اولیه است, n′ مدار نهایی است, و R ثابت ریدبرگ.

سری‌ها

سری لیمان اتم هیدروژن در محدوده فرابنفش قرار دارد.

لیمان (n′ = ۱)

نوشتار اصلی: سری لیمان

$n$	λ (nm)
2	122
3	103
4	97.2
5	94.9
6	93.7
$\infty$	91.1

به نام کاشف آن تئودور لیمان نامگذاری شده‌است و در محدوده فرابنفش قرار دارد.

سری بالمر (n′ = ۲)

نوشتار اصلی: سری بالمر

$n$	λ (nm)
3	656
4	486
5	434
6	410
7	397
$\infty$	365

به افتخار یوهان بالمر نام‌گذاری شده و چهارتای این خطوط در محدوده فرابنفش و بقیه آن در محدوده نور مرئی قرار می‌گیرد. خطوط مرئی آن در خطوط فرانهوفر نیز وجود دارند

چهار خط قابل مشاهده از سری بالمر بالمر-آلفا خط قرمز است.

سری پاشن (n′ = ۳)

$n$	λ (nm)
4	1870
5	1280
6	1090
7	1000
8	954
$\infty$	820

به نام فردریش پاشن هستند و در محدوده فروسرخ قرار می‌گیرند.

براکت (n′ = ۴)

$n$	λ (nm)
5	4050
6	2630
7	2170
8	1940
9	1820
$\infty$	1460

به نام فردریک براکت دانشمند آمریکایی که اولین بار در سال ۱۹۲۲ این خطوط را مشاهده کرد.

سری پفوند (n′ = ۵)

$n$	λ (nm)
6	7460
7	4650
8	3740
9	3300
10	3040
$\infty$	2280

در سال ۱۹۲۴ توسط آگست هرمان پفوند‌ برای نخستین بار مشاهده شد.

سری همفریس (n′ = ۶)

$n$	λ (nm)
7	12400
8	7500
9	5910
10	5130
11	4670
$\infty$	3280

توسط فیزیک‌دانان آمریکایی کورتیس همفریس کشف شد.

جستارهای وابسته

• اختر طیف‌سنجی
• قانون موزلی

منابع

• ویکی‌پدیای انگلیسی

پیوند به بیرون

• پویانمایی طیف اتمی هیدروژن