Сызықтық спектрлер

Сиретілген газдар немесе кез келген химиялық элементтің буларын қыздырғанда жарық шығара бастайды. Егер осы жарықтың жіңішке шоғын призма арқылы өткізіп, спектрге жіктейтін болса, әр түсті, жіңішке жарқыраған айқын сызықтар көрінеді (түрлі-түсті қосымадағы 7,8-суреттер). Осындай сызықтардың жиынтығын сызықтық спектр деп атайды. Зерттеулер әр газдың тек өзіне ғана тән сызықтық спектрі болатынын көрсетті.

Спектрдің әрбір сызығына қандай да бір нақты толқын ұзындығы, яғни жиілік сәйкес келеді. Олай болса, сиретілген газдар тек толқын ұындықтары (жиіліктері) белгілі бір нақты мәндерге тең электро-магниттік толқындар ғана шығарады. Heгe бұлай? He себепті берілген газдың спектрі жиіліктердің ν₁,ν₂,ν₃... дискретті мәндерінің жиынтығынан тұрады? Бұл мәндер немен анықталады? Бұл маңызды сұрақтарға жауапты атомдардың ішкі құрылымынан іздеу керек. Себебі кез келген сиретілген газ молекулалары жеке атомдардан тұрады, сондықтан сәулелену атомдардың ішінде жүретін процестерге байланысты болуы керек.

Барлық сызықтық спектрлердің ішіндегі ең қарапайымы сутегінің спектрі. Спектрдің көрінетін бөлігі небары төрт сызықтан тұрады. Сондықтан тәжірибе жүзінде ең толық зерттелген — осы сутегінің спектрі. Тәжірибелердің нәтижелерін зерделей отырып швейцариялық ғалым Бальмер сутегі спектрінің көрінетін бөлігіндегі барлық сызықтардың жиілігін анықтайтын формуланы тапты:

ν=R(1/2²-1/n²),

мұндағы R = 1,0968 • 10⁻⁷м⁻¹ — Ридберг тұрақтысы, n = 3, 4, 5, 6, ... . Бұл — Бальмер формуласы. Бальмер формуласымен анықталатын спектрлік сызықтардың бір-бірінен өзгешелігі n-нің мәнінде, ал олардың жиынтығы Бальмер сериясы деп аталады.

Кейінірек сутегі спектрінің ультракүлгін және инфрақызыл бөліктерінен тағы бірнеше сериялар табылды. Бұл сериялардағы сызықтардың жиіліктерін де Бальмер формуласына ұксас өрнектермен анықтауға болады. Барлық сериялар үшін жазылған өрнектерді біріктіре отырып, Бальмер мынадай жалпы формула жазды:

ν=R(1/m²-1/n²)

мұндағы m = 1,2,3,..., n = (m+1), (m+2), (m+3)...