Dans le spectre d'émission d'un atome, on peut trouver des raies dont les nombres d'ondes (inverse des longueurs d'onde, o = 1/λ) sont exprimés par une relation du type :σ
= R(1/n2 — 1/m2),
dans laquelle R est une constante, dite de Rydberg, dont la valeur dépend de l'élément étudié (pour l'hydrogène R = 109 678,75 cm—1), et où m et n sont des nombres entiers que la théorie de Bohr permet d'identifier avec les nombres quantiques principaux des niveaux de départ et d'arrivée de la transition. Un ensemble de raies pour lequel n est constant constitue une série.
Dans le cas de l'hydrogène, les premières séries ont reçu un nom. On parle ainsi de la série de Lyman pour n = 1, de Balmer pour n = 2, de Paschen pour n = 3, de Brackett pour n = 4 et de Pfund pour n = 5. Les longueurs d'onde des raies diminuent dans une série si m augmente, et passent de l'ultraviolet dans la série de Lyman à l'infrarouge lointain dans celle de Pfund.
Pour l'hélium ionisé, la série arrivant au niveau n = 3 s'appelle série de Rydberg, celle du niveau n = 4 série de Pickering.
Dans le cas des alcalins, il faut faire intervenir le nombre quantique azimutal 1 et, suivant sa valeur, on aura les séries fine (en anglais sharp) si l = 0, principale si l = 1, diffuse si l = 2... L'initiale du nom de ces séries donne la lettre utilisée dans la notation des termes spectraux (S, P, D...).
Outre le rôle fondamental qu'elles ont joué pour la compréhension de la structure des atomes (travaux de Rydberg et de Balmer), les séries restent un instrument indispensable dans l'étude et la classification des spectres atomiques.
Pierre MOYEN
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