氫的巴耳末線系

氫——宇宙中最簡單、也最豐富的原子——擁有一族整齊的譜線，恰好落在可見光裡，人眼能夠看見。這一族就是巴耳末線系，以瑞士中學教師約翰·巴耳末命名。一八八五年，遠在任何人理解其所以然之前，他就為這些波長找到了一個簡單的公式。

每一條巴耳末線，都是氫原子裡的電子在第二能階與某個更高能階之間跳躍時產生的。落到（或離開）第二能階，會放出（或需要）一個可見光光子。第一條也是最強的一條是 H-α，一條 656 奈米的深紅線；接著是藍綠區 486 奈米的 H-β；434 奈米紫色的 H-γ；如此下去，線條在朝 365 奈米的藍端極限攀升時越擠越密。

由於氫無處不在，巴耳末線是天文學中最有用的譜線之列。H-α 在星雲中發出燦爛的紅光，揭示出氣體在何處被年輕恆星點亮。在恆星的光譜裡，巴耳末吸收線的強度是一支靈敏的溫度計——它們在約一萬度的恆星中最強，那裡的條件恰好適合把電子布居到第二能階；而在遠比這更熱或更冷的恆星中則減弱。