Hydrogen spectral series
পারমাণবিক হাইড্রোজেনের নির্গমন বর্ণালীকে রাইডবার্গ সূত্র দ্বারা প্রদত্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ বেশ কয়েকটি বর্ণালী সিরিজে বিভক্ত করা হয়েছে। এই পর্যবেক্ষিত বর্ণালী রেখাগুলি একটি পরমাণুর দুটি শক্তির স্তরের মধ্যে ইলেকট্রন পরিবর্তনের কারণে হয়। কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের বিকাশে রাইডবার্গ সূত্র দ্বারা সিরিজের শ্রেণিবিন্যাস গুরুত্বপূর্ণ ছিল। অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল স্পেকট্রোস্কোপি-তে হাইড্রোজেনের উপস্থিতি সনাক্ত করতে এবং লাল স্থানান্তর গণনা করার জন্য বর্ণালী সিরিজগুলি গুরুত্বপূর্ণ। পদার্থবিজ্ঞান একটি হাইড্রোজেন পরমাণু তার নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী একটি ইলেক্ট্রন নিয়ে গঠিত। ইলেক্ট্রন এবং পারমাণবিক প্রোটনের মধ্যে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শক্তি ইলেক্ট্রনের জন্য কোয়ান্টাম অবস্থার একটি সেটের দিকে পরিচালিত করে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব শক্তি রয়েছে। এই অবস্থাগুলি হাইড্রোজেন পরমাণুর বোর মডেল দ্বারা নিউক্লিয়াসের চারপাশে স্বতন্ত্র কক্ষপথ হিসাবে কল্পনা করা হয়েছিল। প্রতিটি শক্তি স্তর, বা ইলেক্ট্রন শেল, বা কক্ষপথ, একটি পূর্ণসংখ্যা দ্বারা মনোনীত করা হয়, যেমন চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে। বোর মডেলটি পরে কোয়ান্টাম মেকানিক্স দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল যেখানে ইলেক্ট্রন একটি কক্ষপথের পরিবর্তে একটি পারমাণবিক কক্ষপথ দখল করে, তবে হাইড্রোজেন পরমাণুর অনুমোদিত শক্তির মাত্রা পূর্ববর্তী তত্ত্বের মতোই ছিল। বর্ণালী নির্গমন ঘটে যখন একটি ইলেক্ট্রন উচ্চতর শক্তির অবস্থা থেকে নিম্ন শক্তির অবস্থায় রূপান্তরিত হয় বা লাফ দেয়। দুটি অবস্থাকে আলাদা করার জন্য, নিম্ন শক্তির অবস্থাকে সাধারণত হিসাবে চিহ্নিত করা হয়, এবং উচ্চতর শক্তির অবস্থাকে হিসাবে চিহ্নিত করা হয়। একটি নির্গত ফোটনের শক্তি দুটি অবস্থার মধ্যে শক্তির পার্থক্যের সাথে মিলে যায়। যেহেতু প্রতিটি অবস্থার শক্তি স্থির, তাই তাদের মধ্যে শক্তির পার্থক্য স্থির থাকে এবং রূপান্তর সর্বদা একই শক্তির একটি ফোটন তৈরি করবে। বর্ণালী রেখাগুলি অনুযায়ী সিরিজে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। প্রতিটি সিরিজের মধ্যে গ্রীক অক্ষর ব্যবহার করে ধারাবাহিকভাবে সিরিজের দীর্ঘতম তরঙ্গদৈর্ঘ্য/সর্বনিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি থেকে লাইনের নামকরণ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, লাইনটিকে "লাইম্যান-আলফা" (লাই-α) বলা হয়, এবং লাইনটিকে "পাসচেন-ডেল্টা" (পা-δ) বলা হয়। হাইড্রোজেন থেকে নির্গমন রেখা রয়েছে যা এই সিরিজের বাইরে পড়ে, যেমন 21 সেমি লাইন। এই নির্গমন রেখাগুলি হাইপারফাইন রূপান্তরের মতো অনেক বিরল পারমাণবিক ঘটনার সাথে মিলে যায়। সূক্ষ্ম কাঠামোর ফলে আপেক্ষিক সংশোধনের কারণে একক বর্ণালী রেখাগুলি দুই বা ততোধিক ঘনিষ্ঠভাবে গোষ্ঠীভুক্ত পাতলা রেখা হিসাবে উপস্থিত হয়। কোয়ান্টাম যান্ত্রিক তত্ত্বে, পারমাণবিক নির্গমনের বিচ্ছিন্ন বর্ণালী শ্রোডিঞ্জার সমীকরণের উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়েছিল, যা মূলত হাইড্রোজেনের মতো পরমাণুর শক্তি বর্ণালী অধ্যয়নের জন্য নিবেদিত, যেখানে সময়-নির্ভর সমতুল্য হাইজেনবার্গ সমীকরণ একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গ দ্বারা চালিত একটি পরমাণু অধ্যয়নের সময় সুবিধাজনক। একটি পরমাণু দ্বারা ফোটন শোষণ বা নির্গমনের প্রক্রিয়াগুলিতে, সংরক্ষণ আইনগুলি পুরো বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের জন্য ধারণ করে, যেমন একটি পরমাণু যোগ একটি ফোটন। অতএব ফোটন শোষণ বা নির্গমন প্রক্রিয়ায় ইলেক্ট্রনের গতি সর্বদা নিউক্লিয়াসের গতির সাথে থাকে এবং যেহেতু নিউক্লিয়াসের ভর সর্বদা সীমাবদ্ধ, তাই হাইড্রোজেনের মতো পরমাণুর শক্তি বর্ণালী অবশ্যই পারমাণবিক ভরের উপর নির্ভর করে। রাইডবার্গ সূত্র বোর মডেলের স্তরগুলির মধ্যে শক্তির পার্থক্য, এবং তাই নির্গত বা শোষিত ফোটনগুলির তরঙ্গদৈর্ঘ্য, রাইডবার্গ সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়ঃ যেখানে পারমাণবিক সংখ্যা, (প্রায়শই লেখা হয়) নিম্ন শক্তি স্তরের প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, (বা) উপরের শক্তি স্তরের প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, এবং রাইডবার্গ ধ্রুবক। (হাইড্রোজেন এবং ভারী ধাতুর জন্য)। তরঙ্গদৈর্ঘ্য সর্বদা ধনাত্মক হবে কারণ এটি নিম্ন স্তর হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং তাই এর চেয়ে কম। এই সমীকরণটি সমস্ত হাইড্রোজেনের মতো প্রজাতির জন্য বৈধ, অর্থাৎ। শুধুমাত্র একটি ইলেকট্রনযুক্ত পরমাণু এবং হাইড্রোজেন বর্ণালী রেখার নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে Z = 1 দ্বারা দেওয়া হয়। সিরিজ লাইম্যান সিরিজ (= 1) বোর মডেলে, লাইম্যান সিরিজে কোয়ান্টাম সংখ্যা n> 1-এর বাইরের কক্ষপথ থেকে কোয়ান্টাম সংখ্যা n '= 1-এর প্রথম কক্ষপথে ইলেকট্রনের রূপান্তর দ্বারা নির্গত রেখাগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এই সিরিজের নামকরণ করা হয়েছে এর আবিষ্কারক থিওডোর লাইম্যানের নামে, যিনি 1906-1914 থেকে বর্ণালী রেখা আবিষ্কার করেছিলেন। লাইম্যান সিরিজের সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য অতিবেগুনী ব্যান্ডে রয়েছে। বালমার সিরিজ (= 2) বালমার সিরিজে বাইরের কক্ষপথ n> 2 থেকে কক্ষপথ n '= 2-এ রূপান্তরের কারণে রেখাগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। 1885 সালে জোহান বালমারের নামে নামকরণ করা হয়, যিনি বালমার সূত্র আবিষ্কার করেছিলেন, যা বালমার সিরিজের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য একটি পরীক্ষামূলক সমীকরণ। বালমার রেখাগুলিকে ঐতিহাসিকভাবে "এইচ-আলফা", "এইচ-বিটা", "এইচ-গামা" ইত্যাদি হিসাবে উল্লেখ করা হয়, যেখানে এইচ হল হাইড্রোজেন উপাদান। বালমার রেখার মধ্যে চারটি প্রযুক্তিগতভাবে বর্ণালীর "দৃশ্যমান" অংশে রয়েছে, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য 400 এনএম-এর বেশি এবং 700 এনএম-এর চেয়ে কম। বালমার সিরিজের কিছু অংশ সৌর বর্ণালীতে দেখা যায়। এইচ-আলফা একটি গুরুত্বপূর্ণ রেখা যা জ্যোতির্বিজ্ঞানে হাইড্রোজেনের উপস্থিতি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। পাসচেন সিরিজ (বোর সিরিজ, = 3) জার্মান পদার্থবিজ্ঞানী ফ্রেডরিক পাসচেনের নামে নামকরণ করা হয়েছে যিনি 1908 সালে প্রথম এগুলি পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। প্যাসচেন রেখাগুলি সবই ইনফ্রারেড ব্যান্ডে অবস্থিত। এই সিরিজটি পরবর্তী (ব্র্যাকেট) সিরিজের সাথে ওভারল্যাপ করে, অর্থাৎ। ব্র্যাকেট সিরিজের সংক্ষিপ্ততম রেখার একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে যা প্যাসচেন সিরিজের মধ্যে পড়ে। পরবর্তী সমস্ত সিরিজ ওভারল্যাপ করে। ব্র্যাকেট সিরিজ (= 4) মার্কিন পদার্থবিজ্ঞানী ফ্রেডরিক সামনার ব্র্যাকেটের নামে নামকরণ করা হয়েছে যিনি 1922 সালে প্রথম বর্ণালী রেখা পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। ব্র্যাকেট সিরিজের বর্ণালী রেখাগুলি দূরবর্তী ইনফ্রারেড ব্যান্ডে অবস্থিত। পিফান্ড সিরিজ (= 5) 1924 সালে আগস্ট হারমান পিফান্ড দ্বারা পরীক্ষামূলকভাবে আবিষ্কৃত হয়। হামফ্রেইস সিরিজ (= 6) 1953 সালে মার্কিন পদার্থবিজ্ঞানী কার্টিস জে হামফ্রেইস দ্বারা আবিষ্কৃত হয়। আরও সিরিজ (> 6) আরও সিরিজগুলি নামহীন, তবে রাইডবার্গ সমীকরণ দ্বারা নির্ধারিত একই প্যাটার্ন এবং সমীকরণ অনুসরণ করে। সিরিজগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে এবং ক্রমবর্ধমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ঘটে। ক্রমবর্ধমান বিরল পারমাণবিক ঘটনার সাথে সামঞ্জস্য রেখে রেখাগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে ক্ষীণ হয়ে যাচ্ছে। 1972 সালে ম্যাসাচুসেটস আমহার্স্ট বিশ্ববিদ্যালয়ে পিটার হ্যানসেন এবং জন স্ট্রং দ্বারা ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পারমাণবিক হাইড্রোজেনের সপ্তম সিরিজটি প্রথম পরীক্ষামূলকভাবে প্রদর্শিত হয়েছিল। অন্যান্য সিস্টেমে সম্প্রসারণ রাইডবার্গ সূত্রের ধারণাগুলি একটি নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী একক কণা সহ যে কোনও সিস্টেমে প্রয়োগ করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ একটি হে + আয়ন বা একটি মিউওনিয়াম বহিরাগত পরমাণু। সিস্টেমের বোর ব্যাসার্ধের উপর ভিত্তি করে সমীকরণটি অবশ্যই সংশোধন করতে হবে; নির্গমন একটি অনুরূপ চরিত্রের হবে তবে শক্তির একটি ভিন্ন পরিসরে। পিকারিং-ফাউলার সিরিজটি মূলত পিকারিং এবং ফাউলার উভয়ের দ্বারা অর্ধ-পূর্ণসংখ্যা রূপান্তর স্তর সহ হাইড্রোজেনের একটি অজানা রূপের জন্য দায়ী করা হয়েছিল, তবে বোর তাদের সঠিকভাবে হি + নিউক্লিয়াস থেকে উদ্ভূত বর্ণালী রেখা হিসাবে স্বীকৃতি দিয়েছিলেন। অন্যান্য সমস্ত পরমাণুর নিরপেক্ষ আকারে কমপক্ষে দুটি ইলেকট্রন থাকে এবং এই ইলেকট্রনগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বর্ণালীর বিশ্লেষণকে এমন সহজ পদ্ধতিতে করে তোলে যা এখানে বর্ণনা করা হয়েছে অবাস্তব। রাইডবার্গ সূত্রের অনুমান পদার্থবিজ্ঞানে একটি বড় পদক্ষেপ ছিল, তবে অন্যান্য উপাদানগুলির বর্ণালীর সম্প্রসারণ সম্পন্ন হওয়ার অনেক আগে ছিল। আরও দেখুন অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল স্পেকট্রোস্কোপি দ্য হাইড্রোজেন লাইন (21 সেমি) ল্যাম্ব শিফট মোসেলির সূত্র কোয়ান্টাম অপটিক্স শ্রোডিঙ্গার সমীকরণের জন্য তাত্ত্বিক এবং পরীক্ষামূলক ন্যায্যতা রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক হাইড্রোজেন পদার্থবিজ্ঞান নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি হাইড্রোজেন