Spektrallinjene til Hydrogen (Rydbergs formel)

Av Birger Andresen

Rydbergs formel beregner bølgelengden til lys som sendes ut når et elektron i et hydrogenatom faller fra et høyere til et lavere energinivå. Tilsvarende bølgelengder absorberes av atomet når elektronet flytter seg fra et lavere til et høyere energinivå. Bølgelengden (l) er gitt ved

1/l = R*[(1/m2)-(1/n2)]

hvor n er et heltall større enn m, og R er Rydbergs konstant.

Følgende serier er de mest kjente :

  • Lyman-serien (m=1) hvor elektronet faller til eller fra grunnivået.
  • Balmer-serien (m=2) hvor elektronet faller til eller fra nest laveste energinivå.
  • Paschen-serien (m=3).
  • Brackett-serien (m=4).
  • Pfund-serien (m=5).

Disse seriene er vist på figuren nedenfor.

Hopp mellom to nabonivåer (n=m+1) kalles a -overgangen, hopp som passerer ett energinivå (n=m+2) kalles b -overgangen osv.

F.eks. n=4 gir Lyman g , Balmer b og Paschen a overgangene. Andre bølgelengder kan ikke et hydrogenatom i tredje energinivå over grunnivået sende ut. Men det kan i stedet absorbere alle (uendelig mange) bølgelengder i Brackett-serien (m=4 og n=5, 6, 7, 8, …).

Et hydrogenatom kan kun sende ut eller absorbere lys med de bølgelengdene som er gitt av Rydbergs formel. Dette resulterer i et emisjonsspektrum (lyse spektrallinjer) eller et absorpsjonsspektrum (mørke linjer) med akkurat disse fargene dersom kun hydrogen er tilstede. Disse overgangene er vist på figuren under.

Balmer-serien ligger i synlig lys, Lyman-serien i ultrafiolett lys og de andre i infrarøde delen av det elektromagnetiske spektrum.