سلسلة أساسية

السلسلة الأساسية هي مجموعة من الخطوط الطيفية في مجموعة ناتجة عن الانتقال بين مدارات d و f في الذرات .

اكتُشفت هذه السلسلة في الأصل في نطاق الأشعة تحت الحمراء بواسطة فاولر، وبشكل مستقل بواسطة أرنو بيرغمان . ^{[ 1 ]} وقد نتج عن ذلك تسمية سلسلة بيرغمان، والتي استُخدمت للإشارة إلى مجموعة الخطوط هذه في الطيف. إلا أن الاسم تغيّر لاحقًا، إذ اكتشف بيرغمان سلاسل أخرى من الخطوط، كما اكتشف باحثون آخرون سلاسل مماثلة، عُرفت فيما بعد بالسلسلة الأساسية. ^{[ 2 ]} رصد بيرغمان الليثيوم عند 5347  سم⁻¹ ، والصوديوم عند 5416 سم⁻¹ ^، والبوتاسيوم عند 6592 ^سم⁻¹ . [ ^{2 ] لاحظ} بيرغمان أن خطوط هذه السلسلة في طيف السيزيوم كانت مزدوجة. وقد أُعلن عن اكتشافه في كتاب " ^{مساهمات} في معرفة أطياف انبعاث الأشعة تحت الحمراء للقلويات" ، الذي نُشر في يينا عام 1907. ^{[ 3 ]} أطلق كارل رونج على هذه السلسلة اسم "السلسلة الجديدة"، وتوقع أن تكون خطوط البوتاسيوم والروبيديوم في أزواج. ^{[ 3 ]} عبّر عن ترددات خطوط المتسلسلة بصيغة رياضية، وتوقع وجود صلة بين نهاية المتسلسلة والمتسلسلات الأخرى المعروفة. في عام 1909، وضع ويليام هيكس صيغًا تقريبية للمتسلسلات المختلفة، ولاحظ أن هذه المتسلسلة لها صيغة أبسط من غيرها، فأطلق عليها اسم "المتسلسلة الأساسية" ورمز لها بالحرف F. ^{[ 1 ] [ 4 ]}  

يعود سبب تشابه الصيغة مع حسابات طيف الهيدروجين إلى صغر العيب الكمي . لا يوجد أساس فيزيائي لتسمية هذه السلسلة بالأساسية. ^{[ 5 ]} وُصفت السلسلة الأساسية بأنها ذات اسم غير دقيق. ^{[ 6 ]} وهي آخر سلسلة طيفية تحمل تسمية خاصة. ^{[ 6 ]} تُعرف السلسلة التالية التي تتضمن انتقالات بين المدارات الفرعية F و G باسم سلسلة FG. ^{[ 6 ]}

يتم حساب ترددات الخطوط في السلسلة باستخدام هذه الصيغة:

${\displaystyle \nu ={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}-{\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}{\text{, حيث }}m=4,5,6,...,}$

R هو ثابت ريدبيرج ،${\displaystyle T_{BS}={\frac {R}{\left[3+d\right]^{2}}}}$يمثل الحد الأقصى للمتسلسلة، والمُمثل بالرمز ثلاثي الأبعاد ، و${\displaystyle {\frac {R}{\left[m+f\right]^{2}}}}$يُرمز لها بـ mF . ويمكن التعبير عن الصيغة المختصرة كما يلي:${\displaystyle \nu =3D-mF}$حيث تكون قيم m أعدادًا صحيحة من 4 فصاعدًا. ^{[ 7 ]} يُطلق على الرقمين المفصولين بعلامة "−" اسم الحدين، وهما يمثلان مستوى طاقة الذرة.

حد السلسلة الأساسية هو نفسه مستوى الأبعاد الثلاثة. ^{[ 5 ]}

قد تحمل هذه المصطلحات تسميات مختلفة، مثل mF للأنظمة أحادية الخط، وmΦ للأنظمة ثنائية الخط، وmf للأنظمة ثلاثية الخط. ^{[ 8 ]}

تنقسم الخطوط في السلسلة الأساسية إلى ثنائيات مركبة، نظرًا لاختلاف احتمالات الدوران في الغلافين الفرعيين D و F. يكون انقسام الغلاف الفرعي D ضئيلاً للغاية، وانقسام الغلاف الفرعي F أقل ضآلة، لذا يصعب تحديد البنية الدقيقة في السلسلة الأساسية مقارنةً بالسلسلة الحادة أو المنتشرة . ^{[ 7 ]}

العيب الكمي لليثيوم هو 0. ^{[ 5 ]}

تظهر خطوط السلسلة الأساسية للصوديوم في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة.

تظهر خطوط السلسلة الأساسية للبوتاسيوم في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة.

تظهر خطوط السلسلة الأساسية للروبيديوم في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. ينتقل إلكترون التكافؤ من مستوى 4d لأن مستوى 3d موجود في غلاف داخلي. وقد رُصدت هذه الخطوط بواسطة ر. فون لامب. مستويات الطاقة ذات الصلة هي 4p 6 4d ^j = ^5/2 19355.282 سم⁻¹ و j = 3/2 19355.623 ^{سم⁻¹ ، ومستويات} f الأولى عند 4p ⁶ 4f j ⁼ 5/2 ^26792.185 سم⁻¹ ^و j = 7/2 26792.169 سم⁻¹ ^{. [} 11 ]