Série de Balmer
Pour un article plus général, voir Spectre de l'atome d'hydrogène.En physique atomique, la série de Balmer est la série de raies spectrales de l'atome d'hydrogène correspondant à une transition électronique d'un état quantique de nombre principal n > 2 vers l'état de niveau 2.
L'identification de la série et la formule empirique donnant les longueurs d'onde est due à Johann Balmer (en 1885) sur la base du spectre visible. La justification a posteriori provient de la physique quantique.
Sommaire
1 Terminologie et notation
2 Mise en évidence
3 Principales raies et limite de la série
4 Correspondances avec les raies de Fraunhofer
5 Notes et références
6 Voir aussi
6.1 Bibliographie
6.2 Articles connexes
6.3 Liens externes
Terminologie et notation |
Chacune des raies de la série est appelée une raie de Balmer[1] et est notée par la lettre H. Les premières sont numérotées à l'aide de l'alphabet grec par ordre décroissant de longueur d'onde.
La limite de la série est appelée la limite de Balmer[2] et est notée H∞[3],[4],[5] [lire « H infini »].
Mise en évidence |
La série a été mise en évidence par Balmer en 1885. Il relève que les longueurs d'onde des raies alors connues sont les termes d'une suite qui converge vers 364,56 nanomètres. Il propose l'équation suivante qui permet de retrouver les longueurs d'onde des raies connues :
H = m2m2 – 22 h ,
où :
H est la longueur d'onde de la raie ;
m est un entier supérieur à 2 ;
h est une constante de proportionnalité (h = 3645,6).
L'équation, connue comme la formule de Balmer, est aussi notée :
λ = B m2m2 – 22 ,
où B est la constante de Balmer.
Elle est aujourd'hui notée à partir de la formule de Rydberg :
- λ=1RH(1/4−1/n2){displaystyle lambda ={frac {1}{R_{mathrm {H} }left(1/4-1/n^{2}right)}}}
où RH est la constante de Rydberg associée à l'hydrogène.
Principales raies et limite de la série |
| Transition | Notation usuelle | Notation de l'IUPAB | λ (Å) | Couleur | Commentaires |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 → 2 | Hα | L-M | 6 562,80[6] | rouge | |
| 4 → 2 | Hβ | L-N | 4 861,32[6] | bleu | |
| 5 → 2 | Hγ | L-O | 4 340,46[6] | violet | |
| 6 → 2 | Hδ | L-P | 4 101,73[6] | violet | |
| 7 → 2 | Hε | L-Q | 3 970,07[6] | proche ultraviolet | |
| 8 → 2 | H8 | 3 889 | |||
| 9 → 2 | H9 | 3 835 | |||
| ∞ → 2 | H∞ | — | ~ 3 646 | proche ultraviolet |
Correspondances avec les raies de Fraunhofer |
Les raies Hα, Hβ, Hγ et Hδ de la série de Balmer correspondent respectivement aux raies de Fraunhofer C, F, f — aussi notée G′ — et h — bien que h soit aujourd'hui la notation de la raie de l'atome de magnésium ionisé une fois à 2 802 ångströms de longueur d'onde[7],[8].
La limite de Balmer est la région de l'extrémité bleue du spectre, située à 3646 ångströms de longueur d'onde, près de laquelle la séparation entre les raies successives diminue et s'approche d'un continuum.
Notes et références |
- Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé « Formule de Balmer » (voir la liste des auteurs)
Bernard Salamito (dir.), Stéphane Cardini, Damien Jurine et Marie-Noëlle Sanz (avec la collaboration d'Anne-Emmanuel Badel et François Clausset), Physique tout-en-un PCSI, Paris, Dunod, coll. « J'intègre », août 2016, 5e éd., 1248 p., 24 cm (ISBN 2-10-074989-7 et 978-2-10-074989-8, OCLC 948827130, notice BnF no FRBNF45048161, présentation en ligne), p. 1022 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
Jean Heyvaerts, Astrophysique : étoiles, univers et relativité, Paris, Dunod, coll. « Science sup », août 2012, 2e éd. (1re éd. 2006), X-384 p., 24 cm (ISBN 2-10-058269-0 et 978-2-10-058269-3, OCLC 816556703, notice BnF no FRBNF42740481, présentation en ligne), p. 5 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) Vladimir G. Plekhanov, Isotopes in condensed matter, Berlin, Heidelberg et New York, Springer, coll. « Springer series in materials science » (no 162), 2013, 1re éd., XIV-290 p., 23 cm (ISBN 978-3-642-28722-0, 978-3-642-43573-7 et 978-3-642-28723-7, OCLC 892073461, DOI 10.1007/978-3-642-28723-7, présentation en ligne), p. 55 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) Kent A. Peacock, The quantum revolution: a historical perspective, Westport et Londres, Greenwood, coll. « Greenwood guides to great ideas in science », 2008, 1re éd., XVIII-220 p., 26 cm (ISBN 0-31333448-X, 978-0-31333448-1, 0-31308835-7 et 978-0-31308835-3, OCLC 173368682), p. 30 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) S. K. Dogra et H. S. Randhawa, Atomic and molecular spectroscopy, Delhi et Chennai, Pearson Education, juillet 2014(ISBN 933253353-9 et 978-933253353-0, présentation en ligne), p. 39 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) W. C. Martin et W. L. Wiese, Atomic spectroscopy: a compendium of basic ideas, notation, data, and formulas, National Institute of Standards and Technology, 2003 (1re éd. 1999) (lire en ligne [PDF]), § 19 : « Regularities and scaling », tableau : « Some transitions of the main spectral series of hydrogen ») [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) James B. Kaler, Stars and their spectra: an introduction to the spectral sequence, Cambridge et New York, Cambridge University Press, août 2011, 2e éd. (1re éd. 1989), XVIII-374 p., 23 cm (ISBN 0-521-899-54-0 et 978-0-521-899-54-3, OCLC 696605144, présentation en ligne), p. 71 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
(en) Kenneth R. Lang, Essential astrophysics, Berlin, Heidelberg et New York, Springer, coll. « Undergraduate lecture notes in physics », mai 2013, 1re éd., XXI-635 p., 23 cm (ISBN 3-642-35962-0, 978-3-642-35962-0, 3-642-35963-9 et 978-3-642-35963-7, OCLC 867748792, DOI 10.1007/978-3-642-35963-7, présentation en ligne), p. 163 [lire en ligne (page consultée le 8 septembre 2016)].
Voir aussi |
Bibliographie |
(de) Johann J. Balmer, « Notiz über die Spectrallinien des Wasserstoffs » [« Note sur les raies spectrales de l'hydrogène »], Annalen der Physik, vol. 261, no 5, 1885, p. 80-87 (DOI 10.1002/andp.18852610506, Bibcode 1885AnP...261...80B, lire en ligne [fac-similé], consulté le 7 septembre 2016).Les références de la publication sont Annalen der Physik und Chemie, 3e série, t. 25, 1885, art. 5, p. 80-87.
Articles connexes |
- Johann Jakob Balmer
- Modèle de Bohr
- Spectre de l'atome d'hydrogène
- Hα
Liens externes |
(en) Balmer series (série de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer line (raies de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer limit (limite de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer formula (formule de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer continuum (continuum de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer discontinuity (discontinuité de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer jump (saut de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Balmer decrement (décrément de Balmer) sur l'Etymological Dictionary of Astronomy and Astrophysics de l'Observatoire de Paris.
(en) Spectral series of hydrogen (animation et explications)
Portail de l’astronomie 
Portail de la physique 
Portail de l’optique
