Série spectrale (spectroscopie)
Modèle:Voir homonymes L'émission spectrale de l'atome d'hydrogène est divisée en séries spectrales, c'est-à-dire plusieurs séries de lumières monochromatiques dont les longueurs d'onde sont en relation simple les unes des autres. Ces longueurs d'onde sont précisément prédites par la formule de Rydberg, qui ne dépend que d'une seule constante, la constante de Rydberg.
Les lignes spectrales qui sont observables sont causées par des électrons qui changent de niveau d'énergie au sein de l'atome. Ceci fut d'abord théorisé, en 1913, par Niels Bohr, avec le modèle qui porte son nom, mais seulement pour l'hydrogène et les hydrogénoïdes. Ultérieurement, ca.1925, ce sera la mécanique quantique qui offrira une explication générale, et en permettra l'étude prédictive.
Définition
L'étude du spectre d'émission d'un atome fait ressortir des raies dont les nombres d'ondes sont exprimés par une relation : Modèle:Retrait dans laquelle :
- Modèle:Formule est le nombre d'ondes,
- Modèle:Formule est la constante de Rydberg associée à l'atome,
- Modèle:Formule et Modèle:Formule sont des nombres entiers naturels correspondant aux nombres quantiques principaux des niveaux de départ et d'arrivée de la transition.
Un ensemble de raies pour lesquelles Modèle:Formule est constant constitue une « série ».
De façon alternative, on peut écrire :
où est la longueur d'onde.
Exemples de séries spectrales
Séries spectrales de l'hydrogène
Modèle:Article détaillé Les cinq principales séries spectrales de l'hydrogène sont : la série de Lyman pour Modèle:Formule ; celle de Balmer pour Modèle:Formule ; celle de Paschen pour Modèle:Formule ; celle de Brackett pour Modèle:Formule ; et celle de Pfund pour Modèle:FormuleModèle:Sfn.
Séries spectrales de l'hélium ionisé
L'hélium ionisé, HeModèle:Exp, correspond à un noyau d'hélium entouré d'un unique électron. Il s'agit donc d'un hydrogénoïde.
Les principes séries spectrales de l'hélium ionisé sont : la série de Rydberg pour Modèle:Formule ; et celle de Pickering pour Modèle:FormuleModèle:Sfn.