발머계열

요약 원자가 방출하는 스펙트럼 계열의 하나로 가장 단파장에 해당하며 수소 원자의 가시광선 영역의 스펙트럼 계열이 있다. 뤼드베리의 식으로 원자의 양자론적인 측면에서 파장 값을 구할 수 있으며, 각 원자의 종류에 따라 다르게 나타난다.

1860년부터 1885년까지 분광학 측정을 통한 원자 방출에 대한 연구가 활발하였다. 1885년 스웨덴의 옴스트롬(Anders Åmstrom)이 수소원자의 4개의 가시광선 영역 방출선을 측정하였고, 스위스의 학교선생님이었던 발머(Johann Balmer)가 이를 조사하여 파장을 정확하게 예측하는 실험식을 발견하였다.

네 개의 가시영역 선은 656.3nm(빨강), 486.1nm(초록), 434.1nm(파랑), 410.2nm(보라)의 파장에서 발생하였고, 이를 발머 계열이라고 한다. 이 선의 파장을 다음과 같이 기술할 수 있다.

(n=3, 4, 5, …)

λ는 파장의 길이이고,  R은 길이^-1 차원의 상수이다. 이 값은 발머에 의해 R=0.0110/nm로 주어졌다.

뤼드베리(Johannes Rydberg)은 발머의 식을 수소원자의 모든 스펙트럼에 일반화할 수 있도록 수정하고 이를 뤼드베리 공식이라고 하였다. R은 뤼드베리 상수이다.

(n > n', n과 n'은 모두 정수)

발머의 발견에 이어 수소원자 스펙트럼에서 다른 선들이 발견되었다. 1908년 독일의 파센(Louis Paschen)은 n'=3인 적외선계열의 선을 발견하였으며, 1914년 미국의 라이먼(Theodore Lyman)은 n'=1인 자외선계열의 선을 발견하였다.