Série de Lyman

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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 raies spectrales dans l'ultraviolet.

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 K-L?
de n = 3 vers n = 1
(couche M vers couche K)
β-Lyman 1 K-M3
de n = 4 vers n = 1
(couche N vers couche K)
γ-Lyman 2 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 :

La série de Lyman

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

 {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)

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[modifier | modifier le code]

Source[modifier | modifier le code]