خطوط طیفی هیدروژن

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 (با فاصله بیشتر از هسته) در اطراف هسته هیدروژن می‌گردند و هنگامی که از مدار مانا با انرژی بیشتر به مدار با انرژی کمتر(مدار های پائین تر) بروند. انرژی مازاد را که فاصله بین این دو مدار است به صورت نوری ، 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. مثلاً 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:^[۱]

{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.^[۲]

سری‌ها

سری لیمان اتم هیدروژن در محدوده فرابنفش قرار دارد.

لیمان (n′ = ۱)

$n$	λ (nm)
۲	۱۲۲
۳	۱۰۳
۴	۹۷٫۲
۵	۹۴٫۹
۶	۹۳٫۷
$\infty$	۹۱٫۱

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

سری بالمر (n'= ۲)

$n$	λ (nm)
۳	۶۵۶
۴	۴۸۶
۵	۴۳۴
۶	۴۱۰
۷	۳۹۷
$\infty$	۳۶۵

به افتخار یوهان بالمر نام‌گذاری شده و دوتای 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)
۴	۱۸۷۰
۵	۱۲۸۰
۶	۱۰۹۰
۷	۱۰۰۰
۸	۹۵۴
$\infty$	۸۲۰

به نام فردریش پاشن هستند و در محدوده فروسرخ قرار می‌گیرند.^[۳]

براکت (n′ = ۴)

math>\infty</math> || ۱۶۰۰

$n$	λ (nm)
۵	۴۰۵۰
۶	۲۶۳۰
۷	۲۱۷۰
۸	۱۹۴۰
۹	۱۸۲۰

به نام فردریک براکت دانشمند آمریکایی که در سال ۱۹۲۲ این خطوط را مشاهده کرد و در محدوده فروسرخ قرار میگیرند.^[۴]

سری پفوند (n′ = ۵)

$n$	λ (nm)
۶	۷۴۶۰
۷	۴۶۵۰
۸	۳۷۴۰
۹	۳۳۰۰
۱۰	۳۰۴۰
$\infty$	۲۲۸۰

در سال ۱۹۲۴ توسط آگست هرمان فوند برای نخستین بار مشاهده شد در محدوده فروسرخ قرار میگیرند.^[۵]

سری همفریس (n′ = ۶)

$n$	λ (nm)
۷	۱۲۴۰۰
۸	۷۵۰۰
۹	۵۹۱۰
۱۰	۵۱۳۰
۱۱	۴۶۷۰
$\infty$	۳۲۸۰

توسط فیزیک‌دانان آمریکایی کورتیس همفریس کشف شد در محدوده فروسرخ قرار میگیرند.^[۶]

گسترۀ طول موج های هر رشته به صورت شماتیک

جستارهای وابسته

منابع

↑ Bohr, Niels (1985), "Rydberg's discovery of the spectral laws", in Kalckar, J. (ed.), N. Bohr: Collected Works, vol. 10, Amsterdam: North-Holland Publ., pp. 373–9
↑ "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006" (PDF). Committee on Data for Science and Technology (CODATA). مؤسسه ملی فناوری و استانداردها.
↑ Paschen, Friedrich (1908), "Zur Kenntnis ultraroter Linienspektra. I. (Normalwellenlängen bis 27000 Å. -E.)", Annalen der Physik, 332 (13): 537–570, Bibcode:1908AnP...332..537P, doi:10.1002/andp.19083321303, archived from the original on 17 December 2012, retrieved 1 July 2011
↑ Brackett, Frederick Sumner (1922), "Visible and infra-red radiation of hydrogen", Astrophysical Journal, 56: 154, Bibcode:1922ApJ....56..154B, doi:10.1086/142697
↑ Pfund, A. H. (1924), "The emission of nitrogen and hydrogen in infrared", J. Opt. Soc. Am., 9 (3): 193–196, doi:10.1364/JOSA.9.000193
↑ Humphreys, C.J. (1953), "Humphreys Series", J. Research Natl. Bur. Standards, 50

ویکی‌پدیای انگلیسی

پیوند به بیرون

پویانمایی طیف اتمی هیدروژن

[1] Bohr, Niels (1985), "Rydberg's discovery of the spectral laws", in Kalckar, J. (ed.), N. Bohr: Collected Works, vol. 10, Amsterdam: North-Holland Publ., pp. 373–9

[CODATA-2] "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006" (PDF). Committee on Data for Science and Technology (CODATA). مؤسسه ملی فناوری و استانداردها.

[3] Paschen, Friedrich (1908), "Zur Kenntnis ultraroter Linienspektra. I. (Normalwellenlängen bis 27000 Å. -E.)", Annalen der Physik, 332 (13): 537–570, Bibcode:1908AnP...332..537P, doi:10.1002/andp.19083321303, archived from the original on 17 December 2012, retrieved 1 July 2011

[4] Brackett, Frederick Sumner (1922), "Visible and infra-red radiation of hydrogen", Astrophysical Journal, 56: 154, Bibcode:1922ApJ....56..154B, doi:10.1086/142697

[5] Pfund, A. H. (1924), "The emission of nitrogen and hydrogen in infrared", J. Opt. Soc. Am., 9 (3): 193–196, doi:10.1364/JOSA.9.000193

[6] Humphreys, C.J. (1953), "Humphreys Series", J. Research Natl. Bur. Standards, 50

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]