Физика атома. Водород

Помогите. Я не понимаю учителя.
Сколько линий будет наблюдаться в спектре водорода при передаче атомам энергии, достаточной для перехода из основного состояния в третье возбужденное?
А. 1. Б. 3. В. 4. Г. 6. Д. 9.

Наверное, имеется в виду третье без учета тонкой структуры, то есть состояние [m]3s^1[/m], но в первом приближении он по энергии равен [m]3p^1[/m] и [m]3d^1[/m]. Энергии достаточно, чтобы электронам "взлететь" на эти уровни, но они могут возбудиться и на низшие [m]2s^1[/m] и [m]2p^1[/m].
Ну вот. А релаксировать (уже без участия всякого внешнего воздействия) они по правилам отбора могут только с [m]\Delta l=+-1[/m]. Но это особо значения не имеет в данном случае. Суть в том, что с третьего уровня они будут релаксировать на второй и первый (основное состояние), а со второго — на первый. Поэтому, если у вас атом водорода без тонкой структуры, то линий будет три.
На рисуночке все три красных стрелочки — это одна и та же линия в спектре, а две фиолетовых — две разных.

Единственное, я немножко сомневаюсь, что у вас может значить третье возбужденное состояние. Если это [m]4s^1[/m] (то есть [m]1s^1[/m] — основное, [m]2s^1[/m] — первое, [m]3s^1[/m] — второе), то тогда их будет как раз-таки шесть (4->1, 4->2, 4->3, 3->2, 3->1, 2->1).
Извиняюсь, просто немножко неясно условие :(

Я так понимаю, если электрон переходит из одного состояния в другое, то он испускает лишь одну линию спектра. Но вы ведь привели все возможные случаи перехода из 3-го состояния в основное. Разве электрон переберет эти 6 случаев? Он же все-таки один раз перейдет с какого-то на какой-то и все... Или я неправ?

Да нет, тут говорится о большом количестве вещества. Все атомы получают определенную энергию извне. С определенной вероятностью они возбуждаются. Какая-то часть электронов возбудится в одно состояние, какая-то в другое. И релаксировать (то есть самопроизвольно переходить на нижние уровни) они будут каждый отдельно. А поскольку их огромное количество, то в спектре будет присутствовать много фотонов, излученных в результате каждого из этих переходов. Поэтому линий в спектре будет много. Это же спектр вещества, то есть огромного количества атомов.
Поэтому квантовая механика и работает по сути. Все квантовые явления описываются только вероятностно. То есть, с этой вероятностью произойдет это событие, а с этой — это. Но поскольку событий происходит неимоверное количество (например, количество молекул в моле вещества [m]N_A ~ 10^23[/m]), то отношение их количеств будет в точности равно отношению вероятностей.

[m]N_A[/m] ~ [m]10^{23}[/m]

1) Электрон может перейти, например, с четвёртого уровня на второй, а потом со второго на первый (или как-нибудь ещё).
2) В условии говорится не об одном атоме, а об атомах — в любой момент будут излучать много атомов.

Все предельно ясно и понятно! Спасибо!