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约翰·巴耳末

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约翰·巴耳末

约翰·巴耳末Johann Balmer,1825年5月1日-1898年3月12日),瑞士数学家、物理学家。主要贡献是建立了原子光谱波长的经验公式——巴耳末公式

生平[编辑]

巴耳末1825年诞生在瑞士巴塞尔乡村的劳森(Lausen),是家中的长子。大学时期曾留学德国卡尔斯鲁厄大学柏林大学,攻读数学,1846年回到瑞士,担任中学时期的母校巴塞尔中学的工程制图教师。1849年巴耳末以关于摆线的论文在瑞士巴塞尔大学获得博士学位。1859年起在瑞士巴塞尔女子中学担任数学教师,1865年到1890年期间兼任瑞士巴塞尔大学讲师。1868年和克里斯廷(Christine Pauline Rinck)结婚,先后生育了6个孩子。1887年巴耳末出版了一本专著《投影几何学教程》。1898年在巴塞尔逝世,终年73岁。

巴耳末在巴塞尔大学兼任讲师期间,受到该校一位研究光谱的物理学教授哈根拜希(E.Hagenbach)的鼓励,开始试图寻找氢原子光谱的规律。当时氢光谱见光区波段的4条谱线已经过埃姆斯特朗等人的精确测定,通过观测恒星光谱也发现了紫外波段的10条谱线,然而它们波长的规律尚不为人所知。巴耳末从寻找可见光波段4条谱线波长的公共因子和比例系数入手,否定了将谱线类比声音的思路。受投影几何的启发,巴耳末利用几何图形为这些谱线的波长确定了一个公共因子,写出了巴耳末公式

\lambda=B\frac{n^{2}}{n^{2}-4}\qquad n=3,4,5\cdots

其中λ是谱线的波长,B=3.6546×10-7m。

巴耳末公式计算出的波长与实际测量值的误差不超过波长的1/40000,吻合得非常好。随后巴耳末又继续推算出当时已发现的氢原子全部14条谱线的波长,结果和实验值完全符合。1884年6月25日,巴耳末在巴塞尔自然科学协会的演讲中公布了这个公式,同年又将其发表在当地一个刊物上,1885年又刊载在《物理、化学纪要》杂志上。几年后,巴耳末又发表了有关光谱和光谱的各谱线频率之间的类似关系。

巴耳末原为一名默默无闻的数学教师,直到年届60岁才取得重要的成就,被视为“大器晚成”的代表。他的事迹也因此为人们所称道。巴耳末对于原子光谱的工作,特别是巴耳末公式的建立,对近代原子物理学的发展产生了重大影响。为纪念巴耳末,人们把氢光谱中符合巴耳末公式的谱线系命名为巴耳末系月球表面的一个环形山也以他的名字命名為巴耳末

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