수소 스펙트럼 계열. hydrogen spectral series ★

수소 스펙트럼 계열. hydrogen spectral series

수소의 방출 스펙트럼. 수소의 선 스펙트럼

 

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[ 그림 출처: commons.wikimedia.org ]

 

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

예) n=2 → n=1 전이 시 방출 파장: 122 nm

 

[참고] ΔE = hν = hc / λ 이므로,
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 ( 계산 설명 https://ywpop.tistory.com/3122 )

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

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

n=6 → n=2 전이 시 방출 파장: 410 nm ( 관련 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 ]

 

[ 그림 출처: commons.wikimedia.org ] 왼쪽부터 410 nm, 434 nm, 486 nm, 656 nm.

 

 

 

 

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

n>=4 → n=3

예) n=4 → n=3 전이 시 방출 파장: 1875 nm

 

 

 

 

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

n>=5 → n=4

예) n=5 → n=4 전이 시 방출 파장: 4051 nm

 

 

 

 

[ 자료 출처 https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series ]

 

 

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

 

 

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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
( 자료 http://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 ]

 

 

 

 

[키워드] 수소 스펙트럼 기준문서, 수소 원자 스펙트럼 기준문서, 수소 방출 스펙트럼 기준문서, 가시광선 영역 기준문서, 발머계열 기준문서