수소 스펙트럼 계열

수소의 방출 스펙트럼(영어: Hydrogen spectral series)은 스펙트럼 선들의 개수로 나뉜다. 물리학에서는 수소의 스펙트럼은 전자와 에너지 레벨 사이의 입자 점프들과 일치한다. 수소원자의 가장 간단한 모델은 보어 모델로 주어진다. 전자가 높은 에너지에서 낮은 에너지로 점프할 때 뚜렷한 파장의 광자는 뤼드베리 공식에 의해 방출된다.

${\displaystyle {1 \over \lambda }=R\left({1 \over (n^{\prime })^{2}}-{1 \over n^{2}}\right)\qquad \left(R=1.097373\times 10^{7}\ \mathrm {m} ^{-1}\right)}$

수소의 전자 전이와 그로 인한 파장. 에너지 수준 간의 차이는 그림에서처럼 일정하지 않다.

(n은 처음에너지 레벨이고 n'는 마지막 에너지 레벨이다. 그리고 R은 뤼드베리 상수)

스펙트럼 선들은 n'을 따라 그룹지어진다. 선들은 묶음의 긴파장/작은 진동수로부터 순차적으로 이름 붙여진다. 각각 그리스 문자로 쓰여진다. 예를 들면 2->1 선은 "리만 알파" (Ly-α), 7->3 선은 "파셴 델타" (Pa-δ)로 불린다. 몇몇 수소 스펙트럼 선들은 이 묶음들의 바깥으로 떨어진다. 이 같은 것을 21cm 선이라 하고 매우 희귀한 미세한 흔들림과 같은 사건이다.

계열

수소 스펙트럼.

수소 스펙트럼의 모든 파장 영역은 다음과 같다.

라이먼 계열 (n′ = 1)

 이 부분의 본문은 라이먼 계열입니다.

${\displaystyle n}$	2	3	4	5	6	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	122	103	97.2	94.9	93.7	91.1

1906년에서 1914년에 라이먼이 자외선 영역으로 관측.

발머 계열 (n′ = 2)

 이 부분의 본문은 발머 계열입니다.

${\displaystyle n}$	3	4	5	6	7	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	656	486	434	410	397	365

1885년 요한 발머가 가시광선 영역에서 관측.

발머 계열의 4개의 수소 스펙트럼 선. 왼쪽부터 410 nm, 434 nm, 486 nm, 656 nm의 빛이 관측된다.

파셴 계열 (n′ = 3)

 이 부분의 본문은 파셴 계열입니다.

${\displaystyle n}$	4	5	6	7	8	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	1870	1280	1090	1000	954	820

1908년 프리드리히 파셴이 근적외선 영역에서 관측.

브래킷 계열 (n′ = 4 )

 이 부분의 본문은 브래킷 계열입니다.

${\displaystyle n}$	5	6	7	8	9	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	4050	2630	2170	1940	1820	1460

1922년 프레드릭 순머 브래킷이 원적외선 영역에서 관측.

푼트 계열 (n′ = 5)

 이 부분의 본문은 푼트 계열입니다.

${\displaystyle n}$	6	7	8	9	10	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	7460	4650	3740	3300	3040	2280

1924년 푼트가 마이크로파 영역에서 관측.

험프리 계열 (n′ = 6)

 이 부분의 본문은 험프리 계열입니다.

${\displaystyle n}$	7	8	9	10	11	${\displaystyle \infty }$
λ (nm)	12400	7500	5910	5130	4670	3280

험프리가 마이크로파 이상의 영역에서 관측.

그 이상 (n′ > 6)

이름지어지지 않음. 그러나 뤼드베리 방정식과 같은 패턴이다.

같이 보기

• 천문 분광법
• 보어의 이론과 발머-뤼드베리 방정식
• 모즐리의 법칙
• 이론적 슈뢰딩거 방정식에 대한 실험 정당화

외부 링크

• (영어) Bigs animation Spectral series of hydrogen