巴耳末 - 簡介

巴耳末（Johann Jakob Balmer，1825～1898），瑞士數(shù)學(xué)兼物理學(xué)家。1825年5月1日生于瑞士洛桑。1849年在巴塞爾由于擺線的論文獲博士學(xué)位。從1859年起一直在巴塞爾女子中學(xué)任數(shù)學(xué)教師，1865～1890年兼任巴塞爾大學(xué)講師。1898年3月12日在巴塞爾逝世，終年73歲。

巴耳末在巴塞爾大學(xué)兼課時，受到該校一位對光譜很有研究的物理教授哈根拜希的鼓勵，試圖尋找氫光譜的規(guī)律，終于在1884年6月25日在巴塞爾公開發(fā)表了氫光譜波長的公式（巴耳末公式），后刊載在1885年《物理、化學(xué)紀(jì)要》雜志上。

巴耳末 - 科學(xué)研究

巴耳末開始研究工作時，可見光區(qū)域的4條氫譜線已經(jīng)過埃姆斯特朗等人大量較精確的測定，紫外區(qū)的10條譜線也在恒星光譜中發(fā)現(xiàn)。但是，當(dāng)時這些數(shù)據(jù)是零散的，沒有規(guī)律的。巴耳末首先否定了把譜線類比聲音的做法，而從尋找可見光區(qū)域4條氫譜線的波長的公共因子和比例系數(shù)入手。他說：“看到前面敘述的三個波長（指Hα，Hβ，Hδ）的數(shù)字以后，就可以看出它們之間存在著一定的數(shù)字比例，就是說這些數(shù)字包含有一個公共因子�！�

為尋找這一公共因子，他走過了一段曲折的道路。最初，他用數(shù)字試探的方法尋找譜線之間的諧和關(guān)系，曾順利地找到了巴耳末認(rèn)為不十分小的一個因子（30.38mm／107），但是，這一因子反映不出各波長之間的實際規(guī)律，只好放棄。巴耳未擅長投影幾何，對建筑結(jié)構(gòu)、幾何素描有濃厚興趣，受透視圖中圓柱排列的啟示，他改用幾何方法。巧妙地利用幾何圖形為這些譜線的波長確定了另一個公共因子，其值為，然后用最簡便的方法表示這些波長的數(shù)量關(guān)系。公式算出的波長和當(dāng)時測得值的偏差最大不超過波長的1／40000。后來巴耳末又用公式推算出氫原子光譜的其他譜線，總共椎算出14條譜線的波長值，其結(jié)果和實驗測定值完全符合。公式得到了實驗的驗證。

巴耳末 - 經(jīng)驗公式

巴耳末公式是一個經(jīng)驗公式。它對原子光譜理論和量子物理的發(fā)展有很大的影響，為所有后來把光譜分成線系，找出紅外和紫外區(qū)域的氫光譜線系（如萊曼系、帕邢系、布拉開系等）作出了楷模，對N.玻爾建立氫原子理論也起了重要的作用。

巴耳末公式是1885年由瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末提出的用于表示氫原子譜線波長的經(jīng)驗公式

1/λ=R[1/（2^2）-1/（n^2）]

R=1.1×10⒎m^-1

n=3,4,5……

其中λ是譜線的波長，B=3.6546×10-7m。，是一個常數(shù)。

巴耳末公式的提出經(jīng)歷了一個曲折的過程。在巴塞爾大學(xué)兼任講師期間，年近60歲的巴耳末受到該校一位研究光譜的物理學(xué)教授哈根拜希（E.Hagenbach）的鼓勵，開始試圖尋找氫原子光譜的規(guī)律。當(dāng)時氫光譜見光區(qū)波段的4條譜線已經(jīng)過埃姆斯特朗等人的精確測定，通過觀測恒星光譜也發(fā)現(xiàn)了紫外波段的10條譜線，然而它們波長的規(guī)律尚不為人所知。巴耳末從尋找可見光波段4條譜線波長的公共因子和比例系數(shù)入手，否定了將譜線類比聲音的思路。受投影幾何的啟發(fā)，巴耳末利用幾何圖形為這些譜線的波長確定了一個公共因子，寫出了巴耳末公式。巴耳末公式計算出的波長與實際測量值的誤差不超過波長的1/40000，吻合得非常好。隨后巴耳末又繼續(xù)推算出當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)的氫原子全部14條譜線的波長，結(jié)果和實驗值完全符合。1884年6月25日，巴耳末在巴斯勒自然科學(xué)協(xié)會的演講中公布了這個公式，同年又將其發(fā)表在當(dāng)?shù)匾粋�刊物上，1885年又刊載在《物理、化學(xué)紀(jì)要》雜志上。幾年后，巴耳末又發(fā)表了有關(guān)氦光譜和鋰光譜的各譜線頻率之間的類似關(guān)系。

巴耳末公式對光譜學(xué)和近代原子物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。用巴耳末公式表達的一組譜線位于可見光區(qū)，為紀(jì)念巴耳末，人們把這組譜線系命名為巴耳末系。隨后又發(fā)現(xiàn)了不同于巴耳末系的賴曼系、帕刑系等線系，它們都符合比巴耳末公式更為普遍的里德伯公式。