हाइड्रोजन का रेखीय स्पेक्ट्रम

हाइड्रोजन के लाइन स्पेक्ट्रम को हाइड्रोजन परमाणु के बोह्र मॉडल द्वारा समझाया जा सकता है, जिसे 1913 में नील्स बोह्र द्वारा प्रस्तावित किया गया था। इस मॉडल के अनुसार, हाइड्रोजन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन अलग-अलग ऊर्जा स्तरों ग्रहण कर लेते हैं, और जब वे इन स्तरों के बीच संक्रमण करते हैं, तो वे विशिष्ट ऊर्जा के फोटॉन  उत्सर्जित करते हैं या विशिष्ट ऊर्जा के फोटॉन को अवशोषित करते हैं। हाइड्रोजन का लाइन स्पेक्ट्रम प्रकाश की तरंग दैर्ध्य या आवृत्तियों के विशिष्ट सेट को संदर्भित करता है जो हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित होते हैं।

हाइड्रोजन में, लाइन स्पेक्ट्रम में अलग-अलग रेखाओं या प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला होती है। सबसे प्रसिद्ध श्रृंखला लाइमन, बामर और पासचेन श्रृंखला हैं, जिनका नाम उनके संबंधित खोजकर्ताओं के नाम पर रखा गया है। हाइड्रोजन के रेखा स्पेक्ट्रम में वर्णक्रमीय रेखाओं की कई श्रृंखलाएँ होती हैं, जिनका नाम उन वैज्ञानिकों के नाम पर रखा गया है जिन्होंने सबसे पहले उनकी खोज की थी। सबसे प्रमुख श्रृंखला हैं:

लाइमन श्रृंखला

इस श्रृंखला में संक्रमण उच्च ऊर्जा स्तर से निम्नतम ऊर्जा स्तर (n=1) तक होता है। लाइमन श्रृंखला की रेखाएँ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी (यूवी) क्षेत्र में आती हैं।

बामर श्रृंखला

इस श्रृंखला में संक्रमण उच्च ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर (n=2) तक तक होता है। बामर श्रृंखला की रेखाएँ स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में आती हैं, जिनमें सबसे प्रमुख रेखा एच-अल्फा रेखा है, जो लाल है।

पाशन श्रृंखला

इस श्रृंखला में संक्रमण उच्च ऊर्जा स्तर से तीसरे ऊर्जा स्तर (n=3) तक तक होता है। पासचेन श्रृंखला की लाइनें इन्फ्रारेड (IR) क्षेत्र में आती हैं।

ब्रैकेट श्रृंखला

इस श्रृंखला में संक्रमण उच्च ऊर्जा स्तर से चौथे ऊर्जा स्तर (n=4) तक तक होता है। ब्रैकेट श्रृंखला की लाइनें भी इन्फ्रारेड (IR) क्षेत्र में आती हैं।

पफंड श्रृंखला

इस श्रृंखला में संक्रमण उच्च ऊर्जा स्तर से पांचवें ऊर्जा स्तर (n = 5) तक तक होता है। पफंड श्रृंखला की लाइनें भी अवरक्त क्षेत्र में हैं।

${\bar {\nu }}=109,677\left({\frac {1}{2^{2}}}\right)-\left({\frac {1}{n^{2}}}\right)cm^{-}1$

${\bar {\nu }}=R_{H}\left({\frac {1}{2^{2}}}\right)-\left({\frac {1}{n^{2}}}\right)cm^{-}1$

जहां

λ उत्सर्जित या अवशोषित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है,

R_H हाइड्रोजन के लिए Rydberg स्थिरांक है (लगभग 1.097 × 10⁷ प्रति मीटर),

n₁ और n₂ क्रमशः प्रारंभिक और अंतिम ऊर्जा स्तरों की मुख्य क्वांटम संख्या है।

109,677 cm^-1 के नाम को हाइड्रोजन का रिडबर्ग स्थिरांक कहते हैं

n = 1, 2, 3, 4 और 5 वाली रेखाओं की पांच श्रेणियां क्रमशः लाइमन श्रृंखला, बामर श्रृंखला, पाशन श्रृंखला, ब्रैकेट श्रृंखला, पफंड श्रृंखला कहलाती हैं।

हाइड्रोजन परमाणु की स्पेक्ट्रम रेखाएं

श्रृंखला	n1	n2	स्पेक्ट्रम क्षेत्र
लाइमन श्रृंखला	1	2, 3...	पराबैंगनी (UV)
बामर श्रृंखला	2	3, 4....	दृश्य (V)
पाशन श्रृंखला	3	4, 5....	अवरक्त (IR)
ब्रैकेट श्रृंखला	4	5, 6...	अवरक्त (IR)
पफंड श्रृंखला	5	6, 7....	अवरक्त (IR)

अभ्यास प्रश्न

• रिडबर्ग स्थिरांक का मान क्या है?
• बामर श्रेणी किस क्षेत्र से प्राप्त होती हैं?
• हाइड्रोजन का रेखीय स्पेक्ट्रम क्या है ? समझाइये।