Лайман-альфа

Спектральная линия водорода в серии Лаймана

Лиман-альфа , обычно обозначаемая как Ly-α , является спектральной линией водорода (или, в более общем смысле, любого одноэлектронного атома ) в серии Лаймана . Она испускается, когда атомный электрон переходит из орбитали n = 2 в основное состояние ( n = 1), где n — главное квантовое число . В водороде ее длина волны 1215,67 ангстрем (121,567 нм или1,215 67 × 10 ⁻⁷ м ), что соответствует частоте около2,47 × 10 ¹⁵ Гц , помещает Lyman-альфа в ультрафиолетовую (УФ) часть электромагнитного спектра. Более конкретно, Ly-α лежит в вакуумном УФ (ВУФ), характеризуясь сильным поглощением в воздухе .

Тонкая структура

Из-за спин-орбитального взаимодействия линия Лайман-альфа расщепляется на дублет тонкой структуры с длинами волн 1215,668 и 1215,674 ангстрем. ^[1] Эти компоненты называются Ly-α _3/2 и Ly-α _1/2 соответственно.

Собственные состояния возмущенного гамильтониана обозначены полным угловым моментом j электрона, а не только орбитальным угловым моментом l . На орбитали n = 2, l = 1 возможны два состояния, при этом j = ⁠1/2⁠ и j = ⁠3/2⁠ , что приводит к спектральному дублету. j = ⁠3/2⁠ состояние имеет более высокую энергию и поэтому энергетически дальше от состояния n = 1, в которое оно переходит. Таким образом, j = ⁠3/2⁠ состояние связано с более энергичной (имеющей более короткую длину волны) спектральной линией в дублете. ^[2]

Наблюдение

Поскольку водородное излучение Лайман-альфа сильно поглощается воздухом, его наблюдение в лабораторных условиях требует использования вакуумных спектроскопических систем. По той же причине астрономия Лайман-альфа обычно выполняется с помощью спутниковых приборов, за исключением наблюдения за чрезвычайно далекими источниками, красные смещения которых позволяют линии проникать в атмосферу Земли .

Линия также наблюдалась в антиводороде . ^[3] В пределах экспериментальных погрешностей измеренная частота равна частоте водорода, что согласуется с предсказаниями квантовой электродинамики .

Смотрите также

Ссылки

^ Крамида, Александр; Ралченко, Юрий (1999), База данных атомных спектров NIST, База данных стандартных справочных материалов NIST 78, Национальный институт стандартов и технологий , дата обращения 27 июня 2021 г.
^ Дрейн, Брюс Т. (2010). Физика межзвездной и межгалактической среды. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press . стр. 83. ISBN 978-1-4008-3908-7. OCLC 706016938.
^ Ахмади, М.; и др. (22 августа 2018 г.). «Наблюдение перехода 1S–2P Лаймана-α в антиводороде». Nature . 560 (7720): 211– 215. doi : 10.1038/s41586-018-0435-1 . PMC 6786973 . PMID 30135588.

[1] Крамида, Александр; Ралченко, Юрий (1999), База данных атомных спектров NIST, База данных стандартных справочных материалов NIST 78, Национальный институт стандартов и технологий , дата обращения 27 июня 2021 г.

[2] Дрейн, Брюс Т. (2010). Физика межзвездной и межгалактической среды. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press . стр. 83. ISBN 978-1-4008-3908-7. OCLC 706016938.

[3] Ахмади, М.; и др. (22 августа 2018 г.). «Наблюдение перехода 1S–2P Лаймана-α в антиводороде». Nature . 560 (7720): 211– 215. doi : 10.1038/s41586-018-0435-1 . PMC 6786973 . PMID 30135588.