Γιόχαν Γιάκομπ Μπάλμερ

Πρότυπο:Πληροφορίες προσώπου Ο Γιόχαν Γιάκομπ Μπάλμερ (Πρότυπο:Lang-de 1 Μαΐου 1825 – 12 Μαρτίου 1898) υπήρξε Ελβετός μαθηματικός και φυσικός. Ανακάλυψε την σειρά Μπάλμερ για το άτομο του υδρογόνου στην φασματοσκοπία.

Βιογραφία

Ο Μπάλμερ γεννήθηκε στην Lausen της Ελβετίας και ήταν γιος ενός ανώτατου δικαστή που ονομαζόταν επίσης Γιόχαν Γιάκομπ Μπάλμερ. Η μητέρα του ήταν η Πρότυπο:Lang και ήταν ο μεγαλύτερος γιος. Κατά τη διάρκεια των σπουδών του διέπρεψε στα μαθηματικά, και έτσι αποφάσισε να επικεντρωθεί σε αυτόν τον τομέα όταν φοίτησε στο πανεπιστήμιο.

Σπούδασε στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης και στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, στη συνέχεια ολοκλήρωσε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας το 1849 με μια διατριβή για το κυκλοειδές. Στη συνέχεια, ο Γιόχαν πέρασε όλη του τη ζωή στη Βασιλεία, όπου δίδαξε σε ένα σχολείο για κορίτσια. Δίδαξε επίσης στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας. Το 1868 παντρεύτηκε την Πρότυπο:Lang σε ηλικία 43 ετών και μαζί απέκτησαν έξι παιδιά.

Παρά το γεγονός ότι ήταν μαθηματικός, ο Μπάλμερ είναι κυρίως γνωστός για την δουλειά του στις φασματικές σειρές. Η κύρια συνεισφορά του (που την έκανε σε ηλικία εξήντα ετών, το 1885) ήταν ένας εμπειρικός τύπος για τις ορατές φασματική γραμμές του ατόμου υδρογόνου, τη μελέτη της οποίας ανέλαβε στο πρόταση του Eduard Hagenbach που ήταν επίσης στην Βασιλεία.Πρότυπο:Rp Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις του Ώνγκστρεμ για τις γραμμές του υδρογόνου, κατέληξε στον τύπο για τον υπολογισμό του μήκους κύματος ως εξής:

$\lambda =h\frac{m^2}{m^2-n^2}$,

για $n=2$ και $m=3,4,5,6$, και $h=3.6456\cdot 10^{-7}\text{ m}=364.56\text{ nm}$.

Στο σημείωμα που δημοσίευσε το 1885, αναφερόταν στο $h$ ως ο "θεμελιώδης αριθμός υδρογόνου". Σήμερα το $h$ είναι γνωστό ως η σταθερά Μπάλμερ. Ο Μπάλμερ χρησιμοποίησε αυτόν τον τύπο για να υπολογίσει το μήκος κύματος για $m=7$:

$\lambda =(364.56\text{ nm})\cdot \frac{7^2}{7^2-2^2}\simeq 397.0\text{ nm}$.

Ο Hagenbach ενημέρωσε τον Μπάλμερ ότι ο Ώνγκστρεμ είχε παρατηρήσει μια γραμμή με μήκος κύματος $397\text{ nm}$. Αυτό το τμήμα του φάσματος εκπομπής υδρογόνου για τις μεταβάσεις σε επίπεδα ενέργειας ηλεκτρονίων με $m\ge 3$ και $n=2$, έγινε γνωστό ως σειρά Μπάλμερ.

Οι γραμμές Balmer αναφέρονται στις γραμμές εκπομπής που εμφανίζονται εντός της ορατής περιοχής του φάσματος εκπομπής υδρογόνου στα $410.29\text{ nm}$, $434.17\text{ nm}$, $486.27\text{ nm}$ και $656.47\text{ nm}$. Αυτές οι γραμμές προκαλούνται από ηλεκτρόνια σε διεγερμένη κατάσταση που εκπέμπουν ένα φωτόνιο και επιστρέφουν στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση του ατόμου υδρογόνου ($n=2$).

Δύο από τους συνεργάτες του Μπάλμερ, ο Hermann Wilhelm Vogel και ο William Huggins μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη άλλων γραμμών της σειράς Μπάλμπερ, παρατηρώντας το φάσμα του υδρογόνου σε λευκούς νάνους.

Ο τύπος του Balmer βρέθηκε αργότερα ότι ήταν μια ειδική περίπτωση του τύπου του Rydberg, που επινοήθηκε από τον Johannes Rydberg το 1888:

$\frac{1}{\lambda }=\frac{4}{h}(\frac{1}{m^2}-\frac{1}{n^2})=R_H(\frac{1}{m^2}-\frac{1}{n^2})$.

όπου $R_H$ είναι η σταθερά Rydberg, $m=2$ για τον τύπο του Μπάλμερ, και $n>m$.

Μια πιο ολοκληρωμένη εξήγηση του γιατί αυτοί οι τύποι λειτουργούσαν, ήρθε μετά τον θάνατο του Μπάλμερ με την παρουσίαση του ατομικού πρότυπου του Μπορ από τον Νιλς Μπορ το 1913.

Ο Γιόχαν Μπάλμερ πέθανε στην Βασιλεία σε ηλικία 72 ετών.

Ονομάστηκαν προς τιμήν του

• Ο τύπος του Μπάλμερ και η σταθερά h του Μπάλμπερ φέρουν το όνομά του, καθώς και η γραμμές και η σειρά Μπάλμερ.
• Ο κρατήρας Μπάλμερ στην Σελήνη.
• Ο Μικρός πλανήτης Μπάλμερ 12755 φέρει το όνομά του.