Cuando la luz de una fuente como la superficie del Sol pasa a través del gas hidrógeno, las longitudes de onda que faltan en la luz emergente dan líneas oscuras en el espectro. ¿Por qué el hidrógeno absorbe esas longitudes de onda de luz?

El único electrón en el átomo de hidrógeno no puede tener valores de energía continua como un electrón libre. Imagine un electrón libre en cualquier acelerómetro donde podamos aumentar su energía cinética, por lo tanto, la energía total (Total = KE + energía de masa en reposo), continuamente por variación continua del potencial aplicado.

En cambio, el electrón del hidrógeno solo puede tener valores específicos. Esa es una de las consecuencias de la mecánica cuántica. Ahora la energía del estado fundamental del electrón de Hidrógeno es -13.6 eV. La siguiente energía que este electrón puede adquirir es -3.4 eV (Energía de la enésima órbita = -13.6 / n ^ 2 eV).

Por lo tanto, no hay opción para ningún valor intermedio de energía entre -13.6 y -3.4 eV. Por ejemplo, nunca puede tener una energía de E = 10.5 eV más o menos.

Ahora, la radiación que cae sobre este electrón necesita tener una energía exacta igual a la diferencia de energía de dos estados del electrón. Por lo tanto, la energía de la radiación con frecuencia v, debería ser igual a la diferencia de energía de cualquiera de los dos estados de hidrógeno. es decir

hv = E (n) – E (m)

h: constante de la tabla, E (n): energía del nivel n

Las radiaciones que satisfacen esta relación, son absorbidas por el electrón y resultan en una escalada del estado del electrón. Por lo tanto, solo unos pocos se absorben.

Las líneas de absorción ocurren en aquellas energías que son iguales a la diferencia de energía entre dos estados del electrón según lo permitido por la teoría atómica. Suponga que el electrón en el átomo de hidrógeno está en un nivel de energía que tiene energía A. Hay otro nivel de energía más alto disponible para él, digamos B. Una de las longitudes de onda contenidas en la luz blanca posee una riqueza que es exactamente igual a la BA. Entonces esta longitud de onda es absorbida. Puede preguntar si el electrón estaba en el nivel de energía B y por qué no mostraba una línea de emisión estimulada. La respuesta a eso es que todo en la naturaleza tiende a estar en el estado de energía mínima. Entonces, a menos que las condiciones sean diversas, el electrón en un átomo de hidrógeno siempre permanecerá en A.

En términos simples, la luz absorbida es solo de aquellas longitudes de onda que coinciden con las diferencias de energía entre los diversos estados de energía del electrón en un átomo de hidrógeno.
Para cada átomo hay un conjunto específico de posibles transiciones de energía posibles y absorbe y emite radiaciones de solo esas diferencias de energía.

Para más detalles: energías de hidrógeno y espectro

No existe un propósito real para que el hidrógeno absorba esas longitudes de onda. Es solo que el hidrógeno solo puede absorber esas ciertas longitudes de onda de luz como cualquier otro elemento absorbería ciertas longitudes de onda. Esa luz le da energía al electrón en Hidrógeno y se mueve a un estado de energía más alto.

Ha habido varias preguntas sobre espectros recientemente. Este es un buen resumen de algunas de las ideas principales:
csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/light/absorption.html
Puede hacer clic en “Bohr atom” al comienzo del enlace si necesita otra discusión al respecto.