Итак, что же такое атом? Изолированные атомы в виде разреженного газа или паров металлов испускают спектр, состоящий из отдельных спектральных линий (линейчатый спектр). Изучение атомных спектров послужило ключом к познанию строения атомов.
Прежде всего, в экспериментах было замечено, что линии в спектрах расположены не беспорядочно, а сериями. Расстояние между линиями в серии закономерно уменьшается по мере перехода от длинных волн к коротким.
Швейцарский физик Й. Бальмер в 1885 году установил, что длины волн серии в видимой части спектра водорода могут быть представлены формулой:
 , |
(6.1.1) |
где l0 = const, n = 3, 4, 5,…
В спектроскопии принято характеризовать спектральные линии не частотой, а величиной, обратной длине волны:
 . |
(6.1.2) |
Если преобразовать (6.1.1) с учетом (6.1.2), то получим:
 , |
(6.1.3) |
где 
– постоянная Ридберга, n = 3, 4, 5,…
В физике постоянной Ридберга называют и другую величину: 
= 3,29·1015c–1.
Формулу Бальмера (6.1.3) можно переписать в виде
 . |
(6.1.4) |
Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеется еще несколько серий:
Серия Лаймона 
, n = 2, 3, 4,…
Серия Пашена 
,n = 4, 5, 6,…
Серия Брэкета 
, n = 5, 6, 7,…
Серия Пфунда 
, n = 6, 7, 8,…
Обобщенная формула Й. Бальмера:
 или  , |
(6.1.5) |
где k = 1, 2, 3,… n = k + 1, k + 2,k + 3,….
Ясно было, что атом – сложная система, имеющая сложные атомные спектры (рис. 6.1).
Рис. 6.1
В конце XIX века учеными рассматривались многие модели атомов (рис. 6.2, а, б, в).
а б в
Рис. 6.2
В 1903 году Дж. Дж. Томсон, предложил модель атома: сфера, равномерно заполненная положительным электричеством, внутри которой находятся электроны (рис. 6.2, а). Атом в целом нейтрален: суммарный заряд сферы равен заряду электронов, однако спектр такого атома должен был быть сложным, но никоим образом не линейчатым, что противоречило экспериментам. Модель атома, изображенная на рис. 6.2, б, состояла из сферы, в центре которой находилось положительно заряженное ядро, а вокруг него располагались электроны. Эта модель также не вписывалась в эксперименты. Наиболее известна в то время была планетарная модель атома, предложенная Э. Резерфордом (рис. 6.2, в).
