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Quando gli elettroni di un atomo si spostano in uno stato di energia inferiore, l'atomo rilascia energia sotto forma di un fotone. A seconda dell'energia coinvolta nel processo di emissione, questo fotone può o meno verificarsi nella gamma visibile dello spettro elettromagnetico. Quando un elettrone di atomi di idrogeno ritorna allo stato fondamentale, la luce emessa si trova nella gamma ultravioletta dello spettro elettromagnetico. Pertanto, non è visibile.
Struttura dell'atomo
L'elettrone in un atomo di idrogeno orbita attorno al nucleo a un livello di energia specifico. Secondo il modello di Bohr dell'atomo, questi livelli di energia sono quantizzati; possono avere solo valori interi. Pertanto, l'elettrone salta tra diversi livelli di energia. Man mano che l'elettrone si allontana dal nucleo, ha più energia. Quando ritorna a uno stato di energia inferiore, rilascia questa energia.
Rapporto tra energia e lunghezza d'onda
L'energia di un fotone è direttamente proporzionale alla sua frequenza e inversamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda. Pertanto, i fotoni che vengono emessi a causa di transizioni di energia più grandi tendono ad avere lunghezze d'onda più brevi. La relazione tra la transizione di un elettrone e la sua lunghezza d'onda è modellata in un'equazione formulata da Niels Bohr. I risultati dell'equazione di Bohrs corrispondono ai dati di emissione osservati.
Serie Lyman
La serie Lyman è il nome per le transizioni dell'elettrone tra uno stato eccitato e lo stato fondamentale. Tutti i fotoni emessi nella serie Lyman si trovano nella gamma ultravioletta dello spettro elettromagnetico. La lunghezza d'onda più bassa è 93.782 nanometri e la lunghezza d'onda più alta, dal livello due a uno, è 121.566 nanometri.
Serie Balmer
La serie Balmer è la serie di emissioni di idrogeno che coinvolge la luce visibile. I valori di emissione per la serie Balmer vanno da 383.5384 nanometri a 656.2852 nanometri. Questi vanno dal viola al rosso, rispettivamente. Le linee di emissione della serie Balmer implicano il passaggio dell'elettrone da un livello di energia più elevato al secondo livello di energia degli idrogeni.