Série de Lyman

La série de Lyman correspond à toutes les transitions électroniques des états excités (n ≥ 2) de l'atome d'hydrogène vers son état fondamental (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 nommés 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 encore découvertes avec cette même formule :

${1 \over \lambda} = R \left( {1 \over 1^2} - {1 \over n^2} \right) \qquad \left( R = 1.0972 \times 10^7 \mbox{m}^{-1} \right)$

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

Ainsi donc, les raies observées correspondent à des longueur d'onde telles que n = 2 jusqu'à n = $\infty$ (de droite à gauche sur le spectre ci-dessus).

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

Transition		longueur d'onde (nm)
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

• Forêt Lyman-α
• Hα
• Modèle de Bohr
• Spectre de l'atome d'hydrogène
• Formule de Rydberg
• Johann Jakob Balmer
• Transition électronique

Source

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Lyman series  » (voir la liste des auteurs)