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4-2：　原子のスペクトル

種々のガスを入れた 放電管 や， 色々な物質で作った 電極の間に高電圧をかけて 放電 させたとき放射される光は， そのガスや物質に特有の 線スペクトル を示します． 下の写真がその例です．

スペクトルの例 太陽光線は連続スペクトル ですが，ところどころに フラウンホーファー線 という黒い吸収スペクトル が見られます． これについては 説明を省略します． 水素や水銀の線スペクトルは， この写真では １部が見えていますが， 画質が良くないので 残念ながら 残りは はっきり見えていません．

「バルマーの公式」 　下図 は 水素のスペクトルの中で 可視部から紫外線の部分に かけて現れる バルマー系列 と 呼ばれる一群の 線スペクトルです． (水素には この他に ライマン系列， パッシェン系列， ブラケット系列 などのスペクトル線の グループが 見られます．)

水素の線スペクトル

上図 の 水素のスペクトル線， α，β，γ，δ の 波長がそれぞれ と表されることを， スイスの女学校の 教師 バルマー (スイス: 1825 - 98) が発見し， これがバルマーの公式 で表されることに 気がつきました(1885)． また上図の α，β，γ，δ 以外の スペクトル線にも バルマーの公式が よく当てはまることが 分かっています．

「リュードベリーの公式」 　リュードベリー (スウェーデン) は，1890年， 水素だけでなく アルカリ元素の スペクトルに関しても， スペクトル線の波長 λ が 大変簡単な公式で 表されることを 発見しました． これが リュードベリーの公式 です．m，n は整数です． a，b は 物質ごとに，また系列ごとに 異なる値ですが， 系列内では定数です． R は リュードベリー定数 と呼ばれ， 水素に対する実験値から R = 10967776 /m が得られました． 　バルマーの公式も リュードベリーの公式の 特別な場合であり， a = b = 0， m = 2 とおいて と書かれます．

これら バルマーやリュードベリーの 実験公式を， 古典論で説明することは できません． 　物理学は何らかの 革命的な飛躍 を 遂げなければならなくなった ようです．

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