Les raies de Balmer
Les premières raies spectrales de l'hydrogène qui furent étudiées sont situées dans le domaine visible du spectre, bien qu'elles aillent en se resserrant vers une limite située dans le proche ultraviolet. Cette série de raies s'appelle la série de Balmer. Les premières raies sont numérotées au moyen de l'alphabet grec. La première raie, Hα a une longueur d'onde 656,2 nm, elle est donc rouge; la seconde, Hβ, est bleue à 486,1 nm, la troisième, Hγ, est violette à 434,0 nm, et ainsi de suite, jusqu'à 364,6 nm. Cette dernière est la longueur d'onde limite de la série de Balmer.
Raies de Balmer
Les raies de Balmer observées en laboratoire.
Crédit :
tbd
Objectifs
L'hydrogène, constituant majoritaire, présente des signatures spectrales bien précises.
Le cas de l'hydrogène
L'atome le plus simple est celui de l'hydrogène, et c'est également celui qui possède le spectre le plus simple. On va décrire le spectre de cet élément, qui est par ailleurs l'élément le plus répandu dans l'univers.
Raies de l'hydrogène
Spectre de raies de l'atome d'hydrogène.
Crédit :
ASM
Les séries de Balmer, Paschen...
Les premières raies spectrales de l'hydrogène qui furent étudiées sont situées dans le domaine visible du spectre, bien qu'elles aillent en se resserrant vers une limite située dans le proche ultraviolet. Cette série de raies s'appelle la série de Balmer. Les premières raies sont numérotées au moyen de l'alphabet grec. La première raie, Hα a une longueur d'onde 656,2 nm, elle est donc rouge; la seconde, Hβ, est bleue à 486,1 nm, la troisième, Hγ, est violette à 434,0 nm, et ainsi de suite, jusqu'à 364,6 nm. Cette dernière est la longueur d'onde limite de la série de Balmer.
Quand le niveau inférieur est le niveau fondamental, la série de raies porte le nom de série de Lyman. Cette série de raies est située dans l'ultraviolet. La série de raies correspondant à un niveau inférieur de rang n=2 est située dans le visible et porte le nom de série de Balmer. La série de raies correspondant à un niveau inférieur de rang n=3 est située dans l'infrarouge : on l'appelle la série de Paschen.
Raies de l'hydrogène
Familles spectrales de l'hydrogène, définies par le niveau d'énergie inférieur.
Crédit :
ASM
Calcul de longueurs d'ondes
Difficulté : ☆
Temps : 15 minutes
Question 1)
Calculer la longueur d'onde des premières et dernières raies de Lyman, Balmer et Paschen de l'hydrogène et indiquer dans quel domaine du spectre électromagnétique ces ondes se situent.
L'expression suivante vous sera utile :
où n est l'état final c'est-à-dire 1 pour les raies de Lyman, 2 pour les raies de Balmer et 3 pour les raies de Paschen; m étant l'état initial (pour Lyman la première raie m = 2 et la dernière raie m = ∞).
QCM
