Série de Lyman

La série de Lyman correspond à l'ensemble des transitions électroniques des états excités de l'atome d'hydrogène vers son état essentiel et se traduit par l'émission d'une série de longueurs d'ondes en physique.

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Spectroscopie - Physique quantique - Hydrogène - Atome - Physique atomique

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La série de Lyman correspond à l'ensemble des transitions électroniques des états excités (n ≥ 2) de l'atome d'hydrogène vers son état essentiel (n = 1) et se traduit par l'émission d'une série de longueurs d'ondes en physique.

Le nombre n est le nombre quantique principal désignant le niveau d'énergie de l'électron. Les états de transitions sont appelés par des lettres grecques :

Transition	Notation de Lyman	Notation de Siegbahn	Notation IUPAC
de n = 2 vers n = 1 (couche L vers couche K)	α-Lyman	Kα	K-L_?
de n = 3 vers n = 1 (couche M vers couche K)	β-Lyman	Kβ₁	K-M₃
de n = 4 vers n = 1 (couche N vers couche K)	γ-Lyman	Kβ₂	K-N_?
…

La première raie du spectre ultraviolet (UV) de la série de Lyman fut découverte en 1906 par un physicien de Harvard Theodore Lyman qui étudiait le spectre UV en électrisant des molécules d'hydrogène. Le reste des raies du spectre fut découvert par ce même chercheur entre 1906 et 1914.

Le spectre de radiation émis par l'hydrogène est non continu. On retrouve ici une illustration de la première série de raies émises par l'hydrogène :

Historiquement, l'explication de la nature d'un tel spectre posa de sérieux problèmes en physique, personne ne pouvait prédire la longueur d'onde du spectre de l'hydrogène jusqu'à ce que Johannes Rydberg propose une formule empirique qui résout le problème en 1888. Il testa plusieurs formules afin d'en trouver une correspondant aux raies connues. Il put alors prédire les raies non toujours découvertes avec cette même formule :

${1 \over \lambda} = R \left( {1 \over 1ˆ2} - {1 \over nˆ2} \right) \qquad \left( R = 1 72 \times 10ˆ7 \mbox{m}ˆ{-1} \right)$

où n est un entier naturel supérieur ou identique à 2.

Ainsi par conséquent, les raies observées correspondent à des longueur d'onde telles que n = 2 jusqu'à n = $\infty$ de gauche à droite.

Les longueurs d'ondes en nanomètres (nm) dans la série de Lyman sont :

Transition		longueur d'onde
2-1	:	121, 5
3-1	:	102, 5
4-1	:	97, 2
5-1	:	94, 9
6-1	:	93, 7
7-1	:	93, 0
8-1	:	92, 6
9-1	:	92, 3
10-1	:	92, 1
11-1	:	91, 9
Limite : 91, 15 nm

Voir aussi

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