Série de Lyman

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En physique, 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 longueurs d'ondes.

n est le nombre quantique principal désignant le niveau d’énergie de l’électron. Les états de transitions sont nommés par des lettres grecques :

de n = 2 vers n =1 : α-Lyman
de n = 3 vers n =1 : β-Lyman
de n = 4 vers n =1 : γ-Lyman
etc…

La première raie du spectre ultraviolet de la série de Lyman fut découverte en 1906 par un physicien de Harvard Théodore 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 :

Historiquement, l’explication de la nature d’un tel spectre posa de sérieux problèmes en physique, personne ne pouvait prédire la longueur d’onde du spectre de l'hydrogène jusqu'à ce que Johannes Rydberg propose une formule empirique qui résoud le problème en 1888. Étant enseignant, il testa plusieurs formules afin d'en trouver une correspondant aux raies connues. Il put alors prédire les raies non encore découvertes avec cette même formule :

${1 \over \lambda} = R \left( {1 \over 1^2} - {1 \over n^2} \right) \qquad \left( R = 1.0972 \times 10^7 \mbox{m}^{-1} \right)$