Серия Лаймана

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Серия Лаймана

Се́рия Ла́ймана — 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.

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

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

Серия Лаймана[править | править код]

Формула Ридберга для серии Лаймана выглядит следующим образом:

где  — главное квантовое число — натуральное число большее либо равное 2;
 — 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
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[править | править код]

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[править | править код]

  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.

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]