Spettro dell'atomo di idrogeno

L’esempio più chiaro sulla quantizzazione dell’energia è la spiegazione degli spettri atomici.
Newton fu il primo a dimostrare con un prisma che la luce bianca è lo spettro di molti colori che vanno dal rosso al violetto. Noi sappiamo che lo spettro elettromagnetico continua e che la regione a noi visibile si trova appunto tra l’infrarosso e l’ultravioletto. Tutti gli atomi assorbono luce solo di certe frequenze caratteristiche. L’insieme delle frequenze assorbite da un atomo o molecola è chiamato spettro d’assorbimento, ed è caratteristico di quel atomo o molecola.
Ad esempio l’atomo di idrogeno assorbe la radiazione ultravioletta, mostrato da questo spettro di assorbimento dell’atomo di idrogeno.
Se atomi o molecole sono riscaldati ad alte temperatura essi emettono luce ad una certa frequenza, ad esempio gli atomi di idrogeno quando sono riscaldati emettono luce verde. Un atomo dotato di un eccesso di energia, appunto quando è riscaldato emette luce dando luogo ad uno spettro d’emissione.
Se guardiamo lo spettro d’emissione dell’atomo d’idrogeno possiamo distinguere tre gruppi di linee d’emissione, che hanno il nome degli scienziati che li scoprirono, e sono la serie di Lyman che si trova nella regione dell’ultravioletto, la serie di Balmer che copre una buona parte del visibile e una piccola parte dell’ultravioletto, e la serie di Paschen che si trova nella regione dell’infrarosso. Più tardi Balmer provò che i numeri d’onda delle linee nello spettro Balmer dell’atomo di idrogeno, sono dati da una relazione empirica, più tardi Rydberg formulò un’espressione che dava la posizione di tutte le linee. La formula di Rydberg contiene una serie di fatti osservati riguardanti gli spettri atomici dell’idrogeno, e stabilisce che il numero d’onda di una linea spettrale è la differenza di due numeri, ciascuno inversamente proporzionale al quadrato di un intero.