수소 스펙트럼 계열. hydrogen spectral series ★

수소 스펙트럼 계열. hydrogen spectral series

수소의 방출 스펙트럼. 수소의 선 스펙트럼

 

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▶ 참고: 제6장 원자의 전자 구조. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15222 ]

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[ 그림 출처 Wikimedia ] Electron shell transitions of hydrogen.

 

> n = 1 = K껍질 (K shell)

> n = 2 = L껍질 (L shell)

> n = 3 = M껍질 (M shell)

> n = 4 = N껍질 (N shell)

> n = 5 = O껍질 (O shell)

> n = 6 = P껍질 (P shell)

> n = 7 = Q껍질 (Q shell)

 

 

 

 

A. 라이먼 계열 (Lyman series): 자외선 영역

n >= 2 → n = 1

 

n=2 → n=1 전이 시 방출 파장: 122 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/4180 )

n=3 → n=1 전이 시 방출 파장: 103 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/5947 )

 

 

 

[참고] ΔE = hν = hc / λ 이므로,

( 참고: E = hν https://ywpop.tistory.com/4964 )

 

파장(λ)이 짧을수록, 에너지 차이(ΔE)는 크다.

( 즉, 파장(λ)이 작을수록, 진동수(ν)가 클수록,

에너지 준위 차이(ΔE)는 크다. )

 

라이먼 계열의 파장이 가장 짧다.

→ 라이먼 계열의 에너지 차이가 가장 크다.

 

 

 

 

B. 발머 계열 (Balmer series): 가시광선 영역

n >= 3 → n = 2

 

n=3 → n=2 전이 시 방출 파장: 656 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/3122 )

n=4 → n=2 전이 시 방출 파장: 486 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/15149 )

n=5 → n=2 전이 시 방출 파장: 434 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/14841 )

n=6 → n=2 전이 시 방출 파장: 410 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/15150 )

n=7 → n=2 전이 시 방출 파장: 397 nm ( 자외선 영역, 관찰 안 됨. )

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7431 ] 수소 원자의 4개의 선 스펙트럼

 

 

 

 

[ 그림 출처 Wikimedia ] Visible lines in the hydrogen emission spectrum.

왼쪽부터 410 nm, 434 nm, 486 nm, 656 nm.

 

 

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C. 파셴 계열 (Paschen series): 적외선(근적외선) 영역

n >= 4 → n = 3

 

n=4 → n=3 전이 시 방출 파장: 1875 nm ( 예제 https://ywpop.tistory.com/14385 )

 

 

 

 

D. 브래킷 계열 (Brackett series): 적외선(원적외선) 영역

n >= 5 → n = 4

 

예) n=5 → n=4 전이 시 방출 파장: 4051 nm

 

 

 

 

[ 관련 자료 https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series ] Hydrogen spectral series

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7258 ] 선 스펙트럼이 발생하는 이유

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7431 ]

수소 원자의 전자는 1개인데 왜 수소 원자의 선 스펙트럼의 선은 4개인가요?

 

 

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수소 원자의 전자 전이는 위 그림에 나오듯이 모든 계열에서 발생합니다.

현대의 분광기기로 측정하면, 모든 계열의 스펙트럼을 관찰할 수 있습니다.

atomic hydrogen emission spectrum

( 참고 https://www.chemguide.co.uk/atoms/properties/hspectrum.html )

 

 

 

학생들이 발머 계열만 발생한다고 착각할 수 있는 이유는

1) 초창기(옛날) 분광기기의 출력장치는 사진 필름(건판)이다.

2) 발머 계열만 사람 눈에 보이는 가시광선 영역이다.

3) 사진이 보여줄 수 있는 영역도 가시광선 영역(빨주노초파남보)이다.

( 위 검은색 바탕의 스펙트럼은 수소 원자가 방출하는 빛에 의해

노출된(노광된) 필름을 인화한 사진이라고 보면 됩니다. )

4) 교과서에는 옛날 초창기 스펙트럼만 보여준다, 이렇게 자세히 설명도 하지 않고...

---> 이 때문에 발머 계열만 발생한다고 착각할 수도 있습니다.

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/10128 ] 그림은 수소 원자에서 L껍질로 전자가 전이할 때 방출되는 빛의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

 

 

 

 

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