Введение
Спектральная линия водорода в ряду Лаймана.
Lyman alpha, typically denoted by Ly α, is a spectral line of hydrogen (or, more generally, of any one electron atom) in the Lyman series. It is emitted when the atomic electron transitions from an n = 2 orbital to the ground state (n = 1), where n is the principal quantum number. In hydrogen, its wavelength of 1215.67 angstroms (121.567 or 1.21567e 7), corresponding to a frequency of about 2.47e15, places Lyman alpha in the ultraviolet (UV) part of the electromagnetic spectrum. More specifically, Ly α lies in vacuum UV (VUV), characterized by a strong absorption in the air.
Линия Лаймана-альфа, обычно обозначаемая как Ly α, является спектральной линией водорода (или, в более общем случае, любого одноэлектронного атома) в ряду Лаймана. Она возникает при переходе атомного электрона из орбитали с главным квантовым числом n = 2 в основное состояние (n = 1), где n – главное квантовое число. Для водорода её длина волны составляет 1215,67 ангстрем (121,567 или 1,21567e7), что соответствует частоте около 2,47e15 Гц и помещает линию Лаймана-альфа в ультрафиолетовую (УФ) область электромагнитного спектра. В частности, Ly α находится в вакуумном ультрафиолете (VUV), характеризующемся сильным поглощением в атмосфере.
Lyman alpha, typically denoted by Ly α, is a spectral line of hydrogen (or, more generally, of any one electron atom) in the Lyman series. It is emitted when the atomic electron transitions from an n = 2 orbital to the ground state (n = 1), where n is the principal quantum number. In hydrogen, its wavelength of 1215.67 angstroms (121.567 or 1.21567e 7), corresponding to a frequency of about 2.47e15, places Lyman alpha in the ultraviolet (UV) part of the electromagnetic spectrum. More specifically, Ly α lies in vacuum UV (VUV), characterized by a strong absorption in the air.
Прекрасная структура
Из-за спин-орбитального взаимодействия линия Лаймана-альфа расщепляется на тонкую структуру, состоящую из дублета с длинами волн 1215,668 и 1215,674 ангстрем. Эти компоненты называются Ly α3/2 и Ly α1/2 соответственно. Собственные состояния возмущенного гамильтониана характеризуются полным угловым моментом j электрона, а не только орбитальным угловым моментом l. В орбитали n = 2, l = 1 существуют два возможных состояния с j = 3/2 и j = 1/2, что приводит к образованию спектрального дублета. Состояние с j = 3/2 имеет более высокую энергию и, следовательно, находится на большем энергетическом расстоянии от состояния n = 1, в которое происходит переход. Таким образом, состояние с j = 3/2 соответствует более энергичной (обладающей меньшей длиной волны) спектральной линии в дублете.
Наблюдение
Поскольку водородное излучение Лаймана-альфа сильно поглощается воздухом, его наблюдение в лаборатории требует использования вакуумных спектроскопических установок. По той же причине астрономия Лаймана-альфа обычно проводится с помощью приборов, установленных на спутниках, за исключением наблюдений за чрезвычайно далёкими источниками, красное смещение которых позволяет этой линии проникать сквозь атмосферу Земли. Эта линия также была обнаружена в антиводороде. В пределах экспериментальных погрешностей измеренная частота совпадает с частотой водорода, что согласуется с предсказаниями квантовой электродинамики.