Фундаментальна серія — спектральна серія, що утворюються внаслідок переходу між d- та f-орбіталями в атомах. Назва серії пов'язана з тим, що формула для її ліній більше нагадує спектр водню завдяки меншому квантовому дефекту. Фізичних підстав називати цю серію фундаментальною немає, і деякі автори вважають її назву невдалою . Це остання спектроскопічна серія, яка отримала спеціальне позначення. Наступну серію, що включає переходи між F- і G-підоболонками, називають просто FG-серією.

Історія Спочатку цю серію в інфрачервоному діапазоні відкрив Фаулер і незалежно від нього Арно Бергман. Через це для такого набору спектральних ліній почали вживати назву «серія Бергмана». Однак згодом назву змінили, оскільки Бергман відкрив також інші серії ліній, а інші дослідники встановили існування додаткових подібних серій. Їх почали називати фундаментальними серіями. Бергман спостерігав лінії літію на 5347 см−1, натрію на 5416 см−1 і калію на 6592 см−1. Він також помітив, що лінії серії у спектрі цезію є подвійними. Про своє відкриття він повідомив у праці 1907 року «Внесок до вивчення інфрачервоних емісійних спектрів лужних металів» (). Карл Рунге назвав цю серію «новою серією». Він передбачив, що лінії калію та рубідію утворюватимуть пари. Рунге записав формулу для частот ліній серії та передбачив зв'язок межі серії з іншими відомими серіями. 1909 року вивів наближені формули для різних серій і помітив, що ця серія має простішу формулу, ніж інші, тому назвав її «фундаментальною серією» та позначив літерою F.

Опис Частоти ліній серії задані формулою:

де R — стала Рідберга,  — межа серії, яку позначають як 3D, а позначають як mF. Скорочений запис формули має вигляд , де значення m — цілі числа, починаючи з 4. Два числа, розділені знаком «−», називають термами; вони відповідають енергетичним рівням атома.

Межа фундаментальної серії збігається з рівнем 3D.

Терми можуть мати різні позначення: mF для систем з одиночними лініями, mΦ для дублетів і mf для триплетів.

Лінії фундаментальної серії розщеплюються на складні дублети через те, що D- і F-підоболонки мають різні можливі спіни. Розщеплення D-підоболонки є дуже малим, а F-підоболонки — ще меншим, тому тонку структуру фундаментальної серії важче розрізнити, ніж у різкій або дифузній серії.

Літій Квантовий дефект для літію дорівнює 0.

Натрій

Лінії фундаментальної серії натрію розташовані в ближньому інфрачервоному діапазоні. Фундаментальна серія натрію Перехід Довжина хвилі 1, Å 3d-4f 18465,3 3d-5f 12679,2 3d-6f 10834,9 3d-7f 9961,28 3d-8f 9465,94 3d-9f 9153,88 3d-10f 8942,96 3d-11f 8796

Калій Фундаментальні лінії калію розташовані в ближньому інфрачервоному діапазоні. Фундаментальна серія калію Перехід Довжина хвилі, 1 Å Довжина хвилі, 2 Å 3d-4f 15163,1 15168,4 3d-5f 11022,3 3d-6f 9565,6 9597,76 3d-7f 8902,2 8902,4 3d-8f 8503,5 8505,3 3d-9f 8250,2 8251,7

Рубідій Лінії фундаментальної серії рубідію розташовані в ближньому інфрачервоному діапазоні. Валентний електрон в них переходить з рівня 4d, оскільки 3d міститься у внутрішній оболонці. Їх спостерігав Р. фон Ламб. Відповідні енергетичні рівні: 4p64d j=5/2 19 355,282 см−1 та j=3/2 19 355,623 см−1, а перші f-рівні при 4p64f j=5/2 26 792,185 см−1 та j=7/2 26 792,169 см−1. Фундаментальна серія рубідію Перехід Довжина хвилі 1, Å, 5/2–7/2 Довжина хвилі 2, Å, 3/2-5/24d-4f 13 446 486 13 447,0764d-5f 10 078,039 10 078,4734d-6f 8 870,943 8 871,2814d-7f 8 273,684 8 273,9814d-8f 7 927,440

Цезій Фундаментальна серія цезію Перехід Довжини хвиль, Å 5/2–7/2 5/2-5/2 3/2-5/25d-4f 10 126,376 7 10 126,188 10 027,103 35d-5f 8 079,036 3 8 078,936 8 015,726 35d-6f 7 279 956 8 7 279,889 7 228,533 65d-7f 6 870,454 4 6 824,651 35d-8f 6 628,657 6 6 586,021 65d-9f 6 472,619 6 6 431,966 25d-10f 6 365,522 6 6 326,203 45d-11f 6 288 592 7 6 250,214 95d-12f 6 231 349 0 6 193,668 95d-13f 6 187,544 2 6 150,385d-14f 6 153 238 1 6 116,52

Примітки