巴耳末

人物簡介

巴耳末（Johann Jakob Balmer，1825～1898），瑞士數學兼物理學家。1825年5月1日生於瑞士洛桑。1849年在巴塞爾由於擺線的論文獲博士學位。從1859年起一直在巴塞爾女子中學任數學教師，1865～1890年兼任巴塞爾大學講師。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律，終於在1884年6月25日在巴塞爾公開發表了氫光譜波長的公式（巴耳末公式），後刊載在1885年《物理、化學紀要》雜誌上。

科學研究

巴耳末開始研究工作時，可見光區域的4條氫譜線已經過埃姆斯特朗等人大量較精確的測定，紫外區的10條譜線也在恆星光譜中發現。但是，當時這些數據是零散的，沒有規律的。巴耳末首先否定了把譜線類比聲音的做法，而從尋找可見光區域4條氫譜線的波長的公共因子和比例係數入手。他說：“看到前面敘述的三個波長（指Hα，Hβ，Hδ）的數字以後，就可以看出它們之間存在著一定的數字比例，就是說這些數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，他用數字試探的方法尋找譜線之間的諧和關係，曾順利地找到了巴耳末認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律，只好放棄。巴耳未擅長投影幾何，對建築結構、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，然後用最簡便的方法表示這些波長的數量關係。公式算出的波長和當時測得值的偏差最大不超過波長的1/40000。後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，其結果和實驗測定值完全符合。公式得到了實驗的驗證。