Le spectre de l'atome d'hydrogène
Publié : 30 nov. 2022, 08:21
Tout le monde (presque 
) connaît la raie H alpha à 656,3nm
Pourquoi alpha ? parce qu'il y en a d'autres baptisées logiquement beta, gamma , delta,....
On peut observer ces raies au laboratoire en étudiant le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène, ou bien dans le spectre des étoiles.
On les trouve également en absorption dans le spectre de la lumière solaire (raies de Fraunhofer C F G h ...)
Il existe un nombre infini de raies faisant partie d'une série dite série de Balmer
4 raies dans le visible: H alpha 656,279 nm H beta 486,133 nm H gamma 434,047 nm H delta 410,174 nm
Les raies se resserrent vers une limite située dans le proche ultraviolet à 364,56 nm
Il y a eu une approche empirique pour chercher à représenter les longueurs d'onde par une formule.
Balmer mathématicien suisse, y est parvenu en 1885 en proposant la formule qui porte son nom:
avec lambda0 = 364,56 nm
ce qui fait que l'on obtient la raie Halpha pour n=3, la raie Hbeta pour n= 4, etc...et la limite de la série pour n tendant vers l'infini.
On peut déjà subodorer que la formule devrait pouvoir se généraliser......
Cette formule peut être écrite sous une forme plus symétrique, qui va permettre de faire le lien avec le modèle théorique de l'atome :
(on appelle nombre d'onde l'inverse de la longueur d'onde)
R s'appelle constante de Rydberg elle vaut 4/lambda0 = 1,0967758*10^7 m^(-1)
En 1908 Walter Ritz physicien suisse qui travaillait avec Rydberg physicien suédois, généralisa la formule précédente
qui fonctionne avec x >= n
Vous allez dire, ben y s'est pas foulé
mais pourtant c'était une idée géniale 
En effet si la série de Balmer s'obtient avec x = 2 , qu'obtient-on en prenant x=1 ? x= 3, 4, .....
Au fil des années on s'aperçut que la formule de Ritz permettait de retrouver les séries de raies découvertes dans l'ultraviolet et dans l'infrarouge
Entre 1906 et 1914 Théodore LYMAN découvrit plusieurs centaines de raies dans l'ultraviolet, dont celles correspondant à x=1,
qui constituent la série de Lyman
L alpha= 121,57nm L beta=102,583 nm ..... limite de série à 91,1 nm
En 1908 Friedrich PASCHEN fut le premier à observer les raies dans l'infrarouge; la série de Paschen s'obtient en prenant x= 3
P alpha= 1875,11 nm P beta= 1281,81 nm .......limite de série 820,36 nm
x= 4 série de Brackett du nom de Frederick BRACKETT qui l'observa en 1922
Elle s'étend de 1458 nm à 4052,5nm
x=5 série de Pfund observée en 1924
de 2279 nm à 7476 nm
x= 6 série de Humpheys observée en 1952 de 3280 nm à 12368 nm
x= 7 série de Hansen-Strong observée seulement en 1973, dans l'infrarouge lointain
(Va falloir calculer nous mêmes les longueurs d'onde , car je ne les ai pas encore trouvées sur le web )
On remarquera que sauf pour les séries de Lyman et Balmer, les raies des différentes séries se chevauchent, ce qui ne facilite pas leur identification...
Vue d'ensemble:
) connaît la raie H alpha à 656,3nmPourquoi alpha ? parce qu'il y en a d'autres baptisées logiquement beta, gamma , delta,....
On peut observer ces raies au laboratoire en étudiant le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène, ou bien dans le spectre des étoiles.
On les trouve également en absorption dans le spectre de la lumière solaire (raies de Fraunhofer C F G h ...)
Il existe un nombre infini de raies faisant partie d'une série dite série de Balmer
4 raies dans le visible: H alpha 656,279 nm H beta 486,133 nm H gamma 434,047 nm H delta 410,174 nm
Les raies se resserrent vers une limite située dans le proche ultraviolet à 364,56 nm
- sbalmer.jpg (21.28 Kio) Consulté 8464 fois
Balmer mathématicien suisse, y est parvenu en 1885 en proposant la formule qui porte son nom:
- FBalmer.jpg (3.1 Kio) Consulté 8442 fois
ce qui fait que l'on obtient la raie Halpha pour n=3, la raie Hbeta pour n= 4, etc...et la limite de la série pour n tendant vers l'infini.
On peut déjà subodorer que la formule devrait pouvoir se généraliser......
Cette formule peut être écrite sous une forme plus symétrique, qui va permettre de faire le lien avec le modèle théorique de l'atome :
(on appelle nombre d'onde l'inverse de la longueur d'onde)
- FRydberg.jpg (4.25 Kio) Consulté 8442 fois
En 1908 Walter Ritz physicien suisse qui travaillait avec Rydberg physicien suédois, généralisa la formule précédente
- RRitz.jpg (4.28 Kio) Consulté 8441 fois
Vous allez dire, ben y s'est pas foulé
mais pourtant c'était une idée géniale En effet si la série de Balmer s'obtient avec x = 2 , qu'obtient-on en prenant x=1 ? x= 3, 4, .....
Au fil des années on s'aperçut que la formule de Ritz permettait de retrouver les séries de raies découvertes dans l'ultraviolet et dans l'infrarouge
Entre 1906 et 1914 Théodore LYMAN découvrit plusieurs centaines de raies dans l'ultraviolet, dont celles correspondant à x=1,qui constituent la série de Lyman
L alpha= 121,57nm L beta=102,583 nm ..... limite de série à 91,1 nm
En 1908 Friedrich PASCHEN fut le premier à observer les raies dans l'infrarouge; la série de Paschen s'obtient en prenant x= 3P alpha= 1875,11 nm P beta= 1281,81 nm .......limite de série 820,36 nm
x= 4 série de Brackett du nom de Frederick BRACKETT qui l'observa en 1922Elle s'étend de 1458 nm à 4052,5nm
x=5 série de Pfund observée en 1924de 2279 nm à 7476 nm
x= 6 série de Humpheys observée en 1952 de 3280 nm à 12368 nm x= 7 série de Hansen-Strong observée seulement en 1973, dans l'infrarouge lointain (Va falloir calculer nous mêmes les longueurs d'onde , car je ne les ai pas encore trouvées sur le web
)On remarquera que sauf pour les séries de Lyman et Balmer, les raies des différentes séries se chevauchent, ce qui ne facilite pas leur identification...
Vue d'ensemble:
- all-raies.jpg (35.99 Kio) Consulté 8415 fois
entracte 
j'adore
va y avoir de l'infrarouge 