APPENDIX A


Emission Spectra for the First 7 Orbital Shells, (Down to the 3rd), of Hydrogen, (as so far Developed).


This Appendix presents calculated emission/absorption spectra for the first 7 ® 3 orbit shells of hydrogen. They include the effects of relativistic mass correction, magnetic dipole coupling and the Lamb Shift. The spectra are calculated using the formula


l( n )( m ) = hc

( Eor( m ) -Eor( n ) )
(A.1)

together with the Selection Rules.

For spectra in which the wavelength is greater than 2000Å, (A.1) is divided by Pair , the refractive index of air, to enable a direct comparison of the results with those in [5].

In (A.1), Eor(# ) is given by (4.2) within which nj is given by [9], Eq.(3.20). Rhy is determined from the generalised relationship


Rhy = c R¥ { Z mp +( J - Z )mN }

{ Z mp +( J - Z )mN +me }
(A.2)


In this and the other relationships referred to, the values of the parameters used are as shown in the following Table A.1.

ParameterNameValueUnitsRef.
hPlanck's Constant6.6260693E-27erg secs[11]
cVelocity of Light in Vacuum2.99792458E+10cm/sec[11]
RhyRydberg's Constant for HydrogenSee (A.2)sec-1 
R¥Rydberg's Constant for Infinite Nuclear Mass1.09737316E+5cm-1[11]
ZAtomic Number1 for Hydrogen   
JMass Number1 for Hydrogen   
mpProton Mass1.67262171E-24g sec2/cm[11]
mNNeutron Mass1.6749278E-24g sec2/cm[11]
meElectron Mass9.10913826E-28g sec2/cm[11]
eElectron/Proton Charge-/+ 4.8032044E-10esuSee Note 1
gpProton magnetic moment constant of proportionality2.79275-[2]
dpProton spin dipole

magnetisation constant of

proportionality

3.3558912-[9]
Pair Refractive Index of AirSee Table A.2-Calculated from [12]


Table A1 - Parameter Values.


Note 1:- Calculated from e = 1.60217653E-20 abcoulombs x c.

Also the following factors have been used to convert energy from ergs to cm-1.


Joules = 1E-7 ergs;         eV = 6.24150948E+18 Joules;         cm-1 = 8.065541E+3 eV


The values of Pair used, are shown in the following table, as calculated from [12].

WavelengthPair
38891.000283373820
39701.000282912237
41011.000282223812
43401.000281143049
48611.000279342657
65621.000276235841
95451.000274299185
100491.000274132698
109381.000273891534
128171.000273537699
187511.000273036604
194451.000273006377
216541.000272927044
262511.000272823218
373951.000272707134
405101.000272691823
465251.000272669382
745771.000272628864
750031.000272628349
1236821.000272605744
1905681.000272607289


Table A.2 - Pair vs Wavelength.


The only apparent anomaly in this table is that the last two entries appear reversed. This will accentuate any differences to [5] with respect to the emission spectra at the wavelengths concerned.

The calculated orbital energy levels and transition emission spectra are shown below in Table A.3 expressed as wavelengths in Ångstroms.

Orbital Energy - EORFrom
¯
To ® n 12 3
n*f0.50.51.51.50.51.51.52.52.5
ergscm-1nn*f  s(+)s(+)p(+)p(-)s(+)p(+)p(-)d(+)d(-)
-2.178709E-110.000010.5s(+)N.P.               
-5.446796E-1282258.91620.5s(+)N.P.N.P.N.P.N.P.         
-5.446731E-1282259.24721.5p(+)1215.6683N.P.N.P.N.P.         
-5.446803E-1282258.88221.5p(-)1215.6737N.P.N.P.N.P.         
-2.420791E-1297492.173930.5s(+)N.P.N.P.6,562.90896,562.7532N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-2.420772E-1297492.269931.5p(+)1025.72196,562.7270N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-2.420793E-1297492.164331.5p(-)1025.72306,562.7725N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-2.420765E-1297492.303532.5d(+)N.P.N.P.6,562.8530N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-2.420772E-1297492.269232.5d(-)N.P.N.P.6,562.86786,562.7121N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-1.361692E-12102823.80240.5s(+)N.P.N.P.4,861.37474,861.2893N.P.18,751.206118,750.8348N.P.N.P.
-1.361684E-12102823.84141.5p(+)972.53674,861.2883N.P.N.P.18,750.7294N.P.N.P.18,751.185418,751.0645
-1.361692E-12102823.79841.5p(-)972.53714,861.2986N.P.N.P.18,750.8827N.P.N.P.N.P.18,751.2179
-1.361681E-12102823.85542.5d(+)N.P.N.P.4,861.3621N.P.N.P.18,751.0184N.P.N.P.N.P.
-1.361684E-12102823.84142.5d(-)N.P.N.P.4,861.36544,861.2800N.P.18,751.067818,750.6966N.P.N.P.
-1.361680E-12102823.86243.5f(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.18,751.1119N.P.
-1.361681E-12102823.85543.5f(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.18,751.136018,751.0151
-8.714811E-13105291.57850.5s(+)N.P.N.P.4,340.49984,340.4317N.P.12,818.137612,817.9641N.P.N.P.
-8.714772E-13105291.59851.5p(+)949.74304,340.4347N.P.N.P.12,817.9476N.P.N.P.12,818.160712,818.1042
-8.714815E-13105291.57651.5p(-)949.74324,340.4388N.P.N.P.12,817.9833N.P.N.P.N.P.12,818.1399
-8.714758E-13105291.60552.5d(+)N.P.N.P.4,340.4948N.P.N.P.12,818.0940N.P.N.P.N.P.
-8.714772E-13105291.59852.5d(-)N.P.N.P.4,340.49624,340.4281N.P.12,818.105512,817.9320N.P.N.P.
-8.714751E-13105291.60853.5f(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.12,818.1436N.P.
-8.714758E-13105291.60553.5f(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.12,818.149212,818.0927
-8.714747E-13105291.61054.5g(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-8.714751E-13105291.60854.5g(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-6.051944E-13106632.09660.5s(+)N.P.N.P.4,101.76604,101.7052N.P.10,938.126210,937.9999N.P.N.P.
-6.051922E-13106632.10761.5p(+)937.80344,101.7092N.P.N.P.10,937.9982N.P.N.P.10,938.153410,938.1123
-6.051946E-13106632.09561.5p(-)937.80354,101.7113N.P.N.P.10,938.0128N.P.N.P.N.P.10,938.1268
-6.051914E-13106632.11162.5d(+)N.P.N.P.4,101.7635N.P.N.P.10,938.1085N.P.N.P.N.P.
-6.051922E-13106632.10762.5d(-)N.P.N.P.4,101.76414,101.7033N.P.10,938.113210,937.9868N.P.N.P.
-6.051910E-13106632.11363.5f(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.10,938.1464N.P.
-6.051914E-13106632.11163.5f(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.10,938.148710,938.1076
-6.051908E-13106632.11464.5g(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-6.051910E-13106632.11364.5g(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-6.051907E-13106632.11565.5h(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-6.051908E-13106632.11465.5h(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446321E-13107440.38570.5s(+)N.P.N.P.3,970.10083,970.0438N.P.10,049.396110,049.2895N.P.N.P.
-4.446308E-13107440.39171.5p(+)930.74833,970.0483N.P.N.P.10,049.2925N.P.N.P.10,049.423510,049.3888
-4.446323E-13107440.38471.5p(-)930.74833,970.0495N.P.N.P.10,049.3000N.P.N.P.N.P.10,049.3962
-4.446303E-13107440.39472.5d(+)N.P.N.P.3,970.0994N.P.N.P.10,049.3871N.P.N.P.N.P.
-4.446308E-13107440.39172.5d(-)N.P.N.P.3,970.09973,970.0428N.P.10,049.389510,049.2829N.P.N.P.
-4.446301E-13107440.39573.5f(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.10,049.4200N.P.
-4.446303E-13107440.39473.5f(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.10,049.421110,049.3864
-4.446300E-13107440.39574.5g(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446301E-13107440.39574.5g(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446299E-13107440.39675.5h(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446300E-13107440.39675.5h(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446298E-13107440.39676.5i(+)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
-4.446299E-13107440.39676.5i(-)N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.N.P.
N.P. = Not Permitted by the Selection Rules.


Table A.3 - Line Spectra for the First Seven to Three Orbital Shells of Hydrogen



The spreadsheet that produced Table A.3 covers a wider orbit shell range and is available for download as:-

Hydrogen Spectra

This spreadsheet is cell locked but contains a small area highlighted at the bottom of the 1st sheet wherein a spot check of any desired transition can be performed via the input of just six parameters in six unlocked cells. Ionisation levels can also be checked here.

Two other sheets are incorporated in this spreadsheet

(i) the relevant orbital energy levels and spectral wavelengths from [5], and

(ii) the differences in the values in (i) and the top sheet.

Note that this spreadsheet is a working document that has "evolved" as the development in this series of papers proceeded. Presentation has not therefore been aesthetically optimised.



P5 Version 1.1.1
Ó P.G.Bass, April 2008

On to the Next Section - Appendices B and C

Back to the Introduction to this Paper - Relativistic Energy Correction Terms, (inc. The lamb Shift)

Back to the Home Page for this Site - Home