最简单的原子光谱

氢原子光谱 Hydrogen spectral series

  氢原子光谱指的是氢原子内之电子在不同能阶跃迁时所发射或吸收不同波长、能量之光子而得到的光谱。氢原子光谱为不连续的线光谱，自无线电波、微波、红外光、可见光、到紫外光区段都有可能有其谱线。

[编辑本段]历史

  1885年，瑞士数学教师约翰·雅各布·巴尔（J.J.Balmer）发现氢原子可见光波段的光谱，并给出经验公式[4]。

  1908年，德国物理学家弗里德里希·帕邢（Friedrich Paschen）发现了氢原子光谱的帕邢系[8]。1914年，莱曼系被发现物理学家西奥多·莱曼（Theodore Lyman）发现[3]；

  1922年，弗雷德里克·萨姆那·布拉克（ Frederick Sumner Brackett）发现布拉克线系，位于红外光波段[7]。

  1924年，物理学家奥古斯特·赫尔曼·蒲芬德（ August Herman Pfund）发现氢原子光谱的蒲芬德线系[6]。

  1953年，科斯蒂·汉弗莱（Curtis J. Humphreys）发现氢原子光谱的汉弗莱线系[5]。

[编辑本段]分类

  氢原子由一个质子及一个电子构成，是最简单的原子，因此其光谱一直是了解物质结构理论的主要基础。研究其光谱，可借由外界提供其能量，使其电子跃至高能阶后，在跳回低能阶的同时，会放出能氢原子光谱与电子跃迁量等同两高低阶间能量差的光子，再以光栅、棱镜或干涉仪分析其光子能量、强度，就可以得到其发射光谱。亦或以一已知能量、强度之光源，照射氢原子，则等同其能阶能量差的光子会被氢原子吸收，因而在该能量形成暗线。另一个方法则是分析来自外太空的要取得纯粹氢原子的光谱也非十分容易，主要是因为氢在大自然中倾向以双原子分子存在，但科学家仍能借由气体放电管使其分解成单一原子。依其发现之科学家及谱线所在之能量区段可将其划分为以下系列：