L'atomo d'idrogeno
L'idrogeno è il più semplice e il più abbondante degli elementi dell'Universo.
Il modello «classico» dell'atomo d'idrogeno è un elettrone in orbita attorno a un nucleo, costituito solamente da un
protone.
Gli elettroni sono a delle distanze precise dal nucleo. A riposo (n=1), l'orbita dell'elettrone ha un raggio di 10-11 metri (raggio classico di Bohr). L'elettrone può anche trovarsi su delle orbite più grandi, associate a dei numeri interi n = 2, 3, 4...n = ∞
Il nucleo ha un raggio di 10-15 metri. L'atomo a riposo è quindi 10000 volte più grande del nucleo. Se il nucleo avesse le dimensioni di una monetina di 10 centesimi, l'atomo avrebbe le dimensioni di un campo da calcio.
L'atomo può passare dallo stato fondamentale (n=1) a uno stato eccitato assorbendo un fotone di luce. Può anche ritornare allo stato fondamentale emettendo della luce il cui colore (lunghezza d'onda) dipenderà dai livelli de'energia dell'atomo.
Il passaggio dal livello n2 al livello n1 corrisponde a una emissione/assorbimento di lunghezza d'onda λ, tale che
con R=1.1x107 m-1
Osservatorio di Parigi / ASM
Se l'atomo riceve sufficientemente d'energia, l'elettrone passa dal livello n = 1 al livello = infinito. L'atomo perde il suo elettrone e diventa uno ione. La lunghezza d'onda corrispondente è 0.91 *10-6m cioè dell'ultravioletto.
ENS-Lyon, F. Trouillet
Nello strato esterno di una stella, gli atomi d'idrogeno illuminati dalla stella, assorbono unicamente i colori che li fanno passare da un livello ad un altro. Questo meccanismo definisce i raggi spettrali che si trovano nello spettro della stella.