¿Cómo emite el hidrógeno múltiples longitudes de onda en su espectro de línea de emisión al mismo tiempo cuando solo tiene un electrón?

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).

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.

No ves varias líneas al mismo tiempo. Cada “línea” representa un fotón separado emitido cuando el electrón salta de nuevo desde un estado salido a un estado inferior. Un solo átomo de H solo puede emitir un fotón a la vez.

Por supuesto, los tiempos no están necesariamente separados; y hay muchos átomos de H en cualquier experimento normal.

Seguramente su muestra consta de múltiples átomos de hidrógeno, y si emiten, lo más probable es que no estén todos en el mismo nivel de energía.

Porque estás viendo sextillones de átomos de hidrógeno al mismo tiempo.