Исследования спектров излучения разреженных газов (т. е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу присущ определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным является спектр наиболее простого атома - атома водорода.
Швейцарский ученый И. Бальмер (1825-1898) подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода в видимой области спектра: (209.1)
где R' = 1,10107 м-1-постоянная Ридберга*. Так как v=c/A, то формула (209.1) может быть переписана для частот: (209.2)
где R = R'с = 3,291015 с-1 - также постоянная Ридбeрга.
Из выражений (209.1) и (209.2) вытекает, что спектральные линии, отличающиеся различными значениями л, образуют группу или серию линий, называемую серией Бальмера.С увеличением л линии серии сближаются; значениеn = определяет границу серии, ккоторой со стороны больших частот примыкает сплошной спектр.
В дальнейшем (в начале XX в.) в спектре атома водорода было обнаружено еще несколько серий. Вультрафиолетовой области спектра находится серия Лаймана:
В инфракрасной области спектра были также обнаружены: