化学徒の備忘録(かがろく)|化学系ブログ

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水素のスペクトル線とバルマー系列

水素原子のスペクトル線

水素ガスを入れた放電管に高電圧をかけると、放電して光が放出される。この光を分光器で波長毎に分けると、飛び飛びの波長のスペクトル線となっていることが観測される。これは、水素原子のスペクトル線であり、この波長\lambdaは以下の式によって、求めることができる。

 \displaystyle \frac{1}{ \lambda} = R \left( \frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2} \right) (n \gt m \gt 0)

この式はバルマーが発見した式を、リュードベリが一般化したスペクトル式である。mnは各スペクトル線に割り当てられる整数である。Rリュードベリ定数といわれ、R = 1.097373 \times 10^7 m^{-1} である。

水素のスペクトル線はバルマー系列といわれ、m=2n=3, 4, 5, 6に相当する4本の線が可視光線の領域に観測される。さらに紫外領域まで含めると、nが7以上に対応する線も観察され、nは∞まで続く。

m=2以外のスペクトル線系列も、紫外線や赤外線などの波長領域に観測されている。