19.2.Линейчатый спектр атома водорода.

Исследования спектров излучения разреженных газов (т.е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу соответствует определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр наиболее простого атома – водорода.

Швейцарский ученый И. Бальмер подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра

, (19-1)

где R1,1010⁷ м^–1 – постоянная Ридберга. Так как , то формулу (19-1) можно записать в виде

, (19-2)

где R2cR2,0710¹⁶ рад/с – называется также постоянной Ридберга.

Спектральные линии, отличающиеся значениями n, образуют группу линий, называемой серией Бальмера. С увеличением n линии серии сближаются; значение n определяют границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает сплошной спектр. В дальнейшем в спектре атома водорода было обнаружено еще несколько серий. В ультрафиолетовой области спектра находится серия Лаймана

. В инфракрасной области были также обнаруженысерия Пашена

,

серия Брэкета и др. Все приведенные выше серии в спектре водорода могут быть описаны одной формулой, называемой обобщенной формулой Бальмера

, (19-3)

где определяет серию,определяет отдельные линии серии.

Функциональный вид сериальных формул, которые сводятся к одной обобщенной формуле (19-3), свидетельствует о наличии закономерности, объяснить которую в рамках классической физики оказалось невозможным.