任何物质的原子光谱都由一些不连续的谱线所组成，叫做线状光谱。后来了解到这种线状光谱是原子受外界激发后发射的，因此也叫做原子光谱。不同的元素有不同的谱线分布。实验发现，原子光谱中，各谱线按波长的排列和组成有一定的规律性，这种规律性与原子结构有密切联系。每种元素的谱线有固定的分布，它表示了发射这种光谱的元素的特征，谱线的波长之间也存在着一种内在的联系，它们反映了原子内电子的分布和运动情况。

　　氢原子是原子结构中最简单的元素，氢原子光谱可以通过氢气放电管获得，实验中可通过光谱仪观察到氢原子的线状光谱。1885年巴耳末首先把氢原子光谱中各谱线的波长表示为经验公式，即
　　　　　　　　　　　　n=3，4，5，6…　　　　(1)

式中，上式给出 氢原子光谱中可见光部分的各条谱线的波长。这个谱线系叫巴耳末系，式(1)称巴耳末公式。式(1)也可改写为
　　　　　　　 　　n=3,4,5,6……

式中 为波长的倒数,称为波数,通常是指1m长度内所含有的完整的波数，它的单位为， 称里德伯常量。
　　后来在氢原子光谱中的紫外和红外区又发现了另外一些谱线系，并可用类似的公式表示。
　　紫外区：
　　莱曼系： 　　　　　　　　n=2,3,4,…

　　红外区：
　　帕邢系:　　　　　　　　　　n=4,5,6,…
　　布拉开系:　　　　　　　　　n=5,6,7,…
　　普丰德系:　　　　　　　　　n=6,7,8…

　　以上公式，可归纳为一个更普遍的公式称为广义的巴耳末公式，即：

　　式中，k 可取 1，2，3，4，5，而 n 可取从 k+1 开始的一系列正整数。