Waterstofspectrum

Het waterstofspectrum is de verzameling van golflengten die een waterstofatoom kan uitzenden. Dit zijn discrete waarden van lichtfrequenties die bepaald worden door de formule van Johannes Rydberg

Energieniveaus

Waterstof is het eerste element in het periodiek systeem. Het atoom bevat één proton en één elektron. Dit elektron kan zich slechts op wel bepaalde energieniveaus bevinden (zie atoommodel van Bohr). Wanneer het elektron zich van een hoger naar een lager energieniveau begeeft zendt het een foton uit waarvan de energie gelijk is aan het verschil van de twee energieniveaus. Bijgevolg kan het atoom slechts licht uitzenden van zeer discrete frequenties het zogenaamde spectrum. Dit spectrum is specifiek voor elk atoom en is als het ware een vingerafdruk van elk element. Zo kan men over grote aftstanden de samenstelling van de sterren vaststellen door hun spectrum te ontleden. Zie hiervoor spectraallijn.

Al vrij vroeg observeerden wetenschappers bepaalde wetmatigheden in de frequenties, die achteraf terug te voeren waren op het energieniveau waarnaar de elektronen terugvielen. Zo zijn er de volgende reeksen:

Reeks naam	Energieniveau	Golflengtes
Lyman	1e	121 - ~90 nm
Balmer	2e	656 - ~350 nm
Paschen	3e	820 - ~1874 nm
Brackett	4e	1818 - ~4052 nm
Pfund	5e	2280 - ~7460 nm
Humphreys	6e	3749 - ~12377 nm

De golflengte 656 nm die bij terugval van niveau 3 naar 2 ontstaat is de zogenaamde Hα-lijn, die de karakteristieke rode kleur van emissienevels veroorzaakt.

Rol in de astronomie

De Balmerreeks wordt vaak gebruikt in de astronomie omdat er tal van objectjen zijn in het heelal die waterstof bevatten. Zo bijvoorbeeld om de ouderdom van sterren vast te stellen. Jonge sterren bevatten nog veel waterstof zodat zij roder stralen dan de oudere sterren die ten gevolge van kernfusie zwaardere elementen bevatten.

Zie ook

• Moleculaire wolk
• H-II-gebied
• Planetaire nevel
• Rydberg formule