Серия Лаймана

Се́рия Ла́ймана — серия спектральных линий в спектре атома водорода. Эта серия образуется при переходах электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый невозбуждённый уровень основного состояния атома водорода в спектре излучения (эмисиионном спектре) и с первого уровня на все остальные в спектре поглощении.

Серия Лаймана

Переход с ближайшего верхнего уровня на некоторый уровень во всех спектральных сериях водорода обозначается греческой буквой $\alpha ,$ со следующего — буквой $\beta$ и т. д. Для обозначения самой серии Лаймана используется латинская буква $L.$ Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона со второго уровня на первый — $L_{\alpha }$ (произносится: Лайман альфа), с третьего $L_{\beta }$ и т. д.

Серия названа в честь американского физика Теодора Лаймана, открывшего эту серию в 1906 году.

Серия Лаймана

Формула Ридберга для серии Лаймана выглядит следующим образом:

{1 \over \lambda }=R_{\text{H}}\left({\frac {1}{1^{2}}}-{\frac {1}{n^{2}}}\right)\qquad \left(R_{\text{H}}\approx 1{,}0968{\times }10^{7}\,{\text{m}}^{-1}\approx {\frac {13{,}6\,{\text{eV}}}{hc}}\right),

где

n

— главное квантовое число — натуральное число большее либо равное 2;

R_{H}

— постоянная Ридберга для атома водорода.

Самая коротковолновая граница серии Лаймана 91,175 нм, что соответствует энергии 13,6 эВ — минимальной энергии ионизации невозбуждённого атома водорода. С этой стороны в наблюдаемом спектре водорода к серии Лаймана примыкает сплошной спектр, соответствующей энергиям превышающим энергию связи электрона и протона в атоме водорода.

Все линии серии Лаймана находятся в ультрафиолетовом диапазоне:

n	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	$\infty$
Длина волны, нм	121,6	102,5	97,2	94,9	93,7	93,0	92,6	92,3	92,1	91,9	91,15

Применение

Длина волны 91,15 нм называется пределом Лаймана. Самые древние звёзды состоят преимущественно из водорода, поэтому в их спектре нет спектральных линий короче этого предела. Измерения предела Лаймана, вызванного позволяет определить удаление объекта от Земли. Присутствие предела в спектре является признаком, что излучение испущено древней звездой.

Линии серии Лаймана представляют особый интерес для астрономов, изучающих звезды и галактики по красному смещению. Из-за красного смещения свет далёких галактик и квазаров серия находится частично в видимом или инфракрасном спектральном диапазоне, что позволяет исследовать крупномасштабное распределение водорода во Вселенной по анализу поглощения линии Лайман-альфа в межгалактическом нейтральном водороде даже наземными обсерваториями (см. Лес Лайман-альфа)[1].

Ещё одна область применения — метеорология. Гигрометры, принцип действия которых основано на измерении интенсивности линии Лайман-α используются для измерения влажности верхних слоёв атмосферы, оборудование устанавливается на исследовательских самолётах[2].

Примечания

Из-за поглощения ультрафиолетового излучения в атмосфере Земли линия Лайман-альфа может наблюдаться только если объекты имеют большое красное смещения.
Хайкин С. М., Юшков В. А., Коршунов Л. И., Лукьянов А. Н., Померо Ж.-П., Нильсен Й., Фомель Х. Влажность тропической нижней стратосферы: наблюдения и анализ. 2010 г.

См. также

Ссылки

Спектр водорода (анимация)

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Из-за поглощения ультрафиолетового излучения в атмосфере Земли линия Лайман-альфа может наблюдаться только если объекты имеют большое красное смещения.

[2] Хайкин С. М., Юшков В. А., Коршунов Л. И., Лукьянов А. Н., Померо Ж.-П., Нильсен Й., Фомель Х. Влажность тропической нижней стратосферы: наблюдения и анализ. 2010 г.