氢原子光谱（ 氢 spectral series ）指的是氢原子内的 电子 在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长、能量之 光子 而得到的光谱。
简介
最简单的 原子光谱 ，由A.J. 埃斯特朗 首先从氢 放电管 中获得，后来W.哈根斯和H.C.沃格耳等人在拍摄 恒星光谱 中也发现了氢原子光谱线。到1885年，人们已在 可见光 和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条 谱线 ，谱线强度和间隔都沿着 短波 方向递减。其中可见光区有 4条, 分别用 表示。其波长的粗略值分别为6562.8┱、4861.3┱、4340.5┱和4101.7┱。1885年， 瑞士 物理学家J.J.巴耳末首先把上述光谱用 实验式 ：
表示出来，式中 B 为一 常数 。这组 谱线 称为巴耳末线系。当 n →∞时， λ → B ，为这个线系的极限，这时邻近二谱线的波长之差趋于零。下图是巴耳末线系的示意图。 1890年J.R. 里德伯 把巴耳末公式简化为式中 ,称为里德伯常数，其值为(1.096775854±0.000000083)×10%m-1 。后来又相继发现了氢原子的其他 谱线 系，都可以用类似的公式表示。把波长的 倒数 称 波数 ，单位是m-1 ，则氢原子光谱的各谱线系的波数都可用一个普遍公式表示：氢原子光谱 对于一个已知线系， m 为一定值，而 n 为比 m 大的一系列整数。此式称为广义巴耳末公式。氢原子光谱现已命名的6个线系如下： 西奥多·赖曼 系 紫外区 巴耳末系 可见光 区 弗里德里希·帕邢 系 红外区 布喇开 系 近红外区 芬德系 远红外区 汉弗莱系 m ＝6， n ＝7，8，9，... 远红外区 在广义巴耳末公式中，若令，为光谱项，则该式可写成 氢原子任一光谱线的 波数 可表示为两光谱项之差的规律称为并合原则，或称里兹组合原则。氢原子光谱对于核外只有一个 电子 的类 氢离子 (如He+ ，Li+2 等)广义巴耳末公式仍适用，只是核的电量和质量与氢原子核不同，要对 里德伯 常数 R 作相应的变动。当用分辨本领很高的分光仪器去观察氢原子的各条光 谱线 时，发现它们又由若干相近的谱线组成，这称为氢原子光谱线的 精细结构 。它来源于氢原子 能级 的细致分裂。分裂的主要原因是① 相对论 效应所引起的附加能量Δ E r；② 电子 自旋 和轨道相互作用所引起的附加能量Δ E ιε 。同时考虑以上两个因素后，算得氢原子的能级公式为 h 为 普朗克常数 с为真空中的 光速 R 为 里德伯 常数； n 为主 量子数 ； j 为总 角动量 量子数； α 称为 精细结构常数 ，其值很小，因此第二项远小于第一项。如果忽略第二项，上式就是玻尔氢原子理论的氢原子 能级 公式；若保留第二项，则每一 主量子数 为 n 的能级都按不同的总角动量量子数 j 表现出了它的 精细结构 。但这个公式中不含轨道角动量量子数 l 这说明按 量子力学 理论氢原子两个不同 l 而 n 、 j 相同的能级具有相同的能量，对 l 是简并的。精细结构还与 原子 序数有关， 氢能 级的精细结构分裂比其他原子（如钠）的小。早期用高分辨光谱仪器曾观察到氢的Hα线的部分 精细结构 ，分析后发现与量子力学理论有细小不符之处。氢原子光谱1947年 W.E.兰姆和 R.C.雷瑟福用 分子束 磁共振法研究氢原子 能级 的 精细结构 时测得22 S½比 22 P½高出0.033 ，现在称之为兰姆移位，它很快由 量子电动力学 得到了解释。
六个线系
氢原子由一个 质子 及一个 电子 构成，是最简单的原子，因此其光谱一直是了解物质结构理论的主要基础。研究其光谱，可借由外界提供其能量，使其电子跃至高能级后，在跳回低能级的同时，会放出能量等同两高低阶间能量差的 光子 ，再以 光栅 、 棱镜 或 干涉仪 分析其光子能量、强度，就可以得到其 发射光谱 。亦或以一已知能量、强度之光源，照射氢原子，则等同其 能级 能量差的光子会被氢原子吸收，因而在该能量形成 暗线 。另一个方法则是分析来自 外层空间 的氢 原子 ，要取得纯粹氢原子的光谱也非十分容易，主要是因为氢在大自然中倾向以双原子、分子存在，但科学家仍能借由 阴极射线管 使其分解成单一原子。
依其发现之科学家及 谱线 所在之能量区段可将其划分为以下系列，系列中各谱线则用α、β等希腊字母来命名：
来曼系列
主条目：来曼系
主量子数 n大于或等于2的 电子 跃迁到 的能阶，产生的一系列光谱线称为“来曼系列”。此系列谱线能量位于紫外光 波段 。
巴耳末系列
主条目： 巴耳末系
主量子数n大于或等于3的电子跃迁到n = 2的能阶，产生的一系列光谱线称为“巴耳末系”。巴耳末系有四条谱线处于 可见光 波段，所以是最早被发现的线系。
1885年， 约翰·巴耳末 （J.J. Balmer， 瑞士 ，1825-1898）将位于可见光波段，能量位于410.12奈米、434.01奈米、486.07奈米、656.21奈米等 谱线 ，以下列 实验式 表示：，m = 3、4、5、6...，此 方程 称为巴耳末公式方程。
帕申系列
主条目：帕申系
主量子数 n大于或等于4的 电子 跃迁到n = 3的能阶，产生的一系列光谱线称为“帕申系列”，由帕申于1908年发现，位于 远红外线 波段 。
布拉开系列
主条目：布拉开线系
主量子数n大于或等于5的电子跃迁到n = 4的能阶，产生的一系列光谱线称为“ 布拉格 系列”，由布拉格于1922年发现，位于红外光波段。
蒲芬德系列
主条目：蒲芬德系
主量子数n大于或等于6的电子跃迁到 的能阶，产生的一系列光谱线称为“蒲芬德系列”，由蒲芬德于1924年发现，位于红外光波段。
主条目：韩福瑞系
主量子数 n大于或等于7的 电子 跃迁到n = 6的能阶，产生的一系列光谱线称为“韩福瑞系列”，由韩福瑞于1953年发现，位于 远红外线 波段 。