氢原子光谱

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  氢原子光谱(hydrogen, atomic spectrum of),氢原子能级之间跃迁所发射或吸收的光谱。是最简单的原子光谱。到1885年已经观察到氢原子的14条谱线,其中较强的4条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ在可见光区,J.J.巴耳末将它们的波长用经验公式表示。1890年J.R.里德伯把巴耳末写的公式改写成用波长的倒数表示,仍称巴耳末公式:

    氢原子光谱1.jpg

  RH称为里德伯常量 ,其精确值为RH=1.097×107米-1。以后相继发现了氢原子的其他谱线系,都可以用类似的公式表示,把波长的倒数称为波数氢原子光谱2.jpg,则氢原子光谱可概括为一个普通公式氢原子光谱2.jpg,=氢原子光谱3.jpg称为广义巴耳末公式,各谱线系分别为

  莱曼系(1906)m=1 n=2,3,4,…

  巴耳末系(1885)m=2 n=3,4,5,…

  帕邢系(1908)m=3 n=4,5,6,…

  布拉开系(1922)m=4 n=5,6,7,…

  普丰德系(1924)m=5 n=6,7,8,…

  汉弗莱系(1953)m=6 n=7,8,9,…

  用色散率和分辨本领更高的分光仪器观察氢原子光谱线时,发现它们又由若干相近的谱线组成,称为氢原子光谱的精细结构。

  氢原子的光谱规律最先由N.玻尔用量子论作出很好的解释,量子力学建立(1926)对氢原子光谱也作出成功的说明,P.A.M.狄拉克用相对论波动方程对氢原子光谱的精细结构作出进一步解释,量子电动力学对氢原子光谱的兰姆移位作出精确的计算。氢原子是最简单的原子,核内只有一个质子,核外只有一个电子,其最为简单的原子光谱提供了便于理论研究和实验检验理论的最好课题。物理学家曾多次对氢原子光谱仔细研究,推动了量子理论的发展。