Balmerin sarja
Balmerin sarja tai Balmerin viivat on yksi kuudesta nimetystä sarjasta, jotka kuvaavat vetyatomin emissiospektrin spektriviivoja. Balmerin sarja on näistä ainoa, jossa aallonpituudet ovat näkyvän valon aallonpituusalueella.
Balmerin sarja käsittää sen spektrin, joka aiheutuu elektronin siirtymisestä vetyatomin korkeammilta viritystiloilta toiseen stationaariseen tilaan. Tällöin vetyatomi emittoi fotonin, jolloin näkyvän valon alueella vedyn lähettämä spektri sisältää neljää aallonpituutta (410 nm, 434 nm, 486 nm, 656 nm). [1] Mitä ylemmältä energiatasolta elektroni tippui, sitä pienempi on emittoituneen fotonin aallonpituus.
Sarja lasketaan Balmerin lain avulla, joka on Johann Balmerin vuonna 1885 keksimä empiirinen kaava. Kun vetyatomissa elektroni laskeutuu energiatasolta energiatasolle , voidaan emittoituneen fotonin aallonpituuden suhteen esittää yhtälö
- ,
missä on Rydbergin vakio. [2]
Balmerin sarja sai teoreettisen selityksensä, kun Niels Bohr vuonna 1913 esitti Bohrin atomimallin. Sen mukaan tämä säännönmukaisuus johtuu elektronin energian kvantittumisesta.
Balmerin sarjaan kuuluvien lisäksi vetyatomilla on todettu olevan muitakin spektriviivoja, mutta ne ovat näkyvän valon aallonpituusalueen ulkopuolella. Niissä kaikissa aallonpituudet saadaan lausekkeesta
:,
missä n1 ja n2 ovat kokonaislukuja. Luvun n1 mukaan nämä ryhmitellään nimettyihin sarjoihin, jotka ovat:
- Lymanin sarja, jossa n1 = 1
- Balmerin sarja, jossa n1 = 2
- Paschenin sarja, jossa n1 = 3
- Brackettin sarja, jossa n1 = 4
- Pfundin sarja, jossa n1 = 5
Lymanin sarjan spektriviivojen aallonpituudet ovat ultraviolettialueella, Balmerin sarjan näkyvän valon alueella, muiden infrapuna-alueella.
Lähteet
muokkaa- ↑ Young & Freedman: ”38.3”, University Physics with Modern Physics, 11. painos, s. 1452. Pearson, 2004. ISBN 0-321-20469-7 (englanniksi)
- ↑ Balmer series (html) daviddarling.info. (englanniksi)