3. Расскажите о закономерностях в атомных спектрах водорода.

Решение:

Атомные спектры водорода являются линейчатыми, то есть состоят из отдельных, дискретных линий, соответствующих определённым длинам волн (или частотам) излучаемого или поглощаемого света. Основные закономерности в спектрах водорода были описаны эмпирическими формулами:

1. Серия Лаймана: Линии в ультрафиолетовой области спектра. Соответствуют переходам электрона на самый нижний энергетический уровень (n=1) с более высоких уровней (n=2, 3, 4, ...).
2. Серия Бальмера: Линии в видимой области спектра. Соответствуют переходам электрона на второй энергетический уровень (n=2) с более высоких уровней (n=3, 4, 5, ...).
3. Серия Пашена: Линии в инфракрасной области спектра. Соответствуют переходам электрона на третий энергетический уровень (n=3) с более высоких уровней (n=4, 5, 6, ...).
4. Серия Брэккета: Линии в инфракрасной области спектра. Соответствуют переходам электрона на четвёртый энергетический уровень (n=4) с более высоких уровней (n=5, 6, 7, ...).
5. Серия Пфунда: Линии в инфракрасной области спектра. Соответствуют переходам электрона на пятый энергетический уровень (n=5) с более высоких уровней (n=6, 7, 8, ...).

Формула Бальмера (частный случай общей формулы Ридберга) описывает длины волн серией Бальмера:

\[ \lambda = \frac{1}{R} \left( \frac{1}{2^2} - \frac{1}{k^2} \right)^{-1} \text{, где } R \text{ — постоянная Ридберга, } k = 3, 4, 5, ... \]