El hidrógeno tiene un electrón, pero el electrón puede tener diferentes niveles de energía.
Las líneas en el espectro de absorción corresponden a energías de fotones que corresponden a tales transiciones (generalmente desde el estado fundamental a estados de energía más altos)
Las líneas en el espectro de emisión corresponden a la energía de los fotones emitidos cuando un electrón pasa de un estado excitado a un estado inferior (generalmente el estado fundamental).
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Ver la imagen de abajo.
La imagen muestra los primeros 7 niveles de energía del hidrógeno y la energía de ionización ([math] n = \ infty [/ math]), es decir, cuando el electrón se desprende del átomo.
Por ejemplo, la excitación del hidrógeno desde el estado fundamental ([matemática] n = 1 [/ matemática]) al primer estado excitado ([matemática] n = 2 [/ matemática]) requiere [matemática] 10.2 \ eV [/ matemática] de energía, es decir, un fotón de longitud de onda de aproximadamente [matemáticas] 120 \ nm [/ matemáticas], que es fuerte UV
Para excitar desde el primer estado excitado ([matemática] n = 2 [/ matemática]) al segundo ([matemática] n = 3 [/ matemática]) requiere [matemática] 1.9 \ eV [/ matemática], correspondiente a un fotón de [matemáticas] 652.5 \ nm [/ matemáticas] que es básicamente luz roja. Si el electrón vuelve de [matemática] n = 2 [/ matemática] a [matemática] n = 3 [/ matemática], emitirá un fotón de esa energía.