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巴耳末公式

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巴耳末公式是1885年由瑞士数学教师巴耳末提出的用于表示原子谱线波长的经验公式

其中λ是谱线的波长,B=3.6546×10-7m。,是一个常数。

巴耳末公式的提出经历了一个曲折的过程。在巴塞尔大学兼任讲师期间,年近60岁的巴耳末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。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,巴耳末在巴斯勒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。

巴耳末公式对光谱学和近代原子物理学的发展产生了重要影响。用巴耳末公式表达的一组谱线位于可见光区,为纪念巴耳末,人们把这组谱线系命名为巴耳末系。随后又发现了不同于巴耳末系的來曼系帕申系等线系,它们都符合比巴耳末公式更为普遍的里德伯公式

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