Wanneer de elektronen van een atoom naar een lagere energietoestand bewegen, geeft het atoom energie vrij in de vorm van een foton. Afhankelijk van de energie die betrokken is bij het emissieproces, kan dit foton al dan niet optreden in het zichtbare bereik van het elektromagnetische spectrum. Wanneer het elektron van een waterstofatoom terugkeert naar de grondtoestand, bevindt het uitgestraalde licht zich in het ultraviolette bereik van het elektromagnetische spectrum. Daarom is het niet zichtbaar.

Structuur van het Atoomenergie

Het elektron in een waterstofatoom draait rond de kern op een bepaald energieniveau. Volgens het Bohr-model van het atoom worden deze energieniveaus gekwantiseerd; ze kunnen alleen integerwaarden hebben. Daarom springt het elektron tussen verschillende energieniveaus. Naarmate het elektron verder van de kern komt, heeft het meer energie. Wanneer het terugvalt naar een lagere energietoestand, geeft het deze energie vrij.

Verband tussen energie en golflengte

De energie van een foton is rechtevenredig met de frequentie en omgekeerd evenredig met de golflengte. Daarom hebben fotonen die worden uitgezonden als gevolg van grotere energietransities de neiging om kortere golflengten te hebben. De relatie tussen de overgang van een elektron en zijn golflengte is gemodelleerd in een vergelijking geformuleerd door Niels Bohr. De resultaten van Bohr's vergelijking komen overeen met waargenomen emissiegegevens.

Lyman-serie

De Lyman-serie is de naam voor overgangen van het elektron tussen een aangeslagen toestand en de grondtoestand. Alle uitgezonden fotonen in de Lyman-serie bevinden zich in het ultraviolette bereik van het elektromagnetische spectrum. De laagste golflengte is 93,782 nanometer, en de hoogste golflengte, van niveau twee tot één, is 121,566 nanometer.

Balmer-serie

De Balmer-serie is de waterstofemissiereeks met zichtbaar licht. De emissiewaarden voor de Balmer-reeks lopen uiteen van 383,5384 nanometer tot 656,2852 nanometer. Deze variëren van violet tot rood, respectievelijk. De emissielijnen in de Balmer-serie hebben betrekking op het elektron dat overgaat van een hoger energieniveau naar het tweede energieniveau van waterstof.