Линия Лайман-альфа - Lyman-alpha line

линия Лайман-альфа

В физика, то Линия Лайман-альфа, иногда пишется как Линия Ly-α, это спектральная линия из водород, или в более общем смысле одноэлектронные ионы, в Серия Лайман, испускается, когда электрон падает с п = 2 орбитали к п = 1 орбиталь, где п это главное квантовое число. В водороде его длина волны из 1215,67 ангстремы (121,567 нм или 1.21567×10−7 м), соответствующий частота из 2.47×1015 герц, помещает строку Lyman-alpha в вакуумный ультрафиолет часть электромагнитного спектра, поглощаемая воздухом. Поэтому астрономия Лайман-альфа обычно должна выполняться с помощью спутниковых инструментов, за исключением очень удаленных источников, чьи красные смещения позволить водородной линии проникать в атмосферу.

Потому что тонкая структура При возмущении линия Лайман-альфа расщепляется на дублет с длинами волн 1215,668 и 1215,674 ангстрем. В частности, из-за того, что электрон спин-орбитальное взаимодействие, стационарные собственные состояния возмущенный Гамильтониан должны быть помечены общий угловой момент j электрона (вращение плюс орбитальный ), а не только орбитальный угловой момент л. в п = 2 орбиталь, возможны два состояния: j = 1/2 и j = 3/2, что приводит к спектральному дублету. В j = 3/2 состояние имеет более высокую энергию (менее отрицательное) и поэтому энергетически дальше от п = 1 орбиталь, на которую он переходит. Таким образом j = 3/2 состояние связано с более энергичной (более коротковолновой) спектральной линией в дублете.[1]

Менее энергичная спектральная линия была измерена при 2466061413187035(10) Гц, или же 1215.673123130217(5) Å.[2] Линия также была измерена в антиводород.[3]

А К-альфа линия, или Kα, аналогичная линии Лаймана-альфа для водорода, возникает в спектрах высокоэнергетического индуцированного излучения всех химических элементов, поскольку является результатом того же электронного перехода, что и в водороде. Уравнение для частоты этой линии (обычно в рентгеновском диапазоне для более тяжелых элементов) использует ту же базовую частоту, что и Lyman-alpha, но умноженную на (Z − 1)2 фактор для учета различных атомных номеров (Z) более тяжелых элементов, как приблизительно Закон Мозли.[4]

Линия Лайман-альфа проще всего описывается {п,м} = {1,2 ...} решения эмпирического Формула Ридберга для спектральной серии Лаймана водорода. (Частота Лаймана-альфа получается путем умножения частоты Ридберга на атомную массу водорода, рM (видеть Постоянная Ридберга ) в (1/1)2 − (1/2)2 = 3/4.) Эмпирически уравнение Ридберга, в свою очередь, моделируется полуклассическим Модель Бора атома.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дрэйн, Брюс Т. (2010). Физика межзвездной и межгалактической среды. Принстон, штат Нью-Джерси: Princeton University Press. п. 83. ISBN  978-1-4008-3908-7. OCLC  706016938.
  2. ^ Партей, Кристиан Г. (2011). Прецизионная спектроскопия атомарного водорода (PDF) (Кандидат наук.). Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана. CiteSeerX  10.1.1.232.5350.
  3. ^ Ahmadi, M .; и другие. (22 августа 2018 г.). «Наблюдение за переходом Лаймана-α 1S – 2P в антиводороде». Природа. 560 (7720): 211–215. Дои:10.1038 / s41586-018-0435-1. ЧВК  6786973. PMID  30135588. Измеренная частота согласуется с частотой, наблюдаемой в нормальной материи, когда предсказуемые эффекты магнитооптическая ловушка удержание водорода.
  4. ^ Уитакер, M.A.B. (Май 1999 г.). «Синтез Бора – Мозли и простая модель атомных рентгеновских энергий». Европейский журнал физики. 20 (3): 213–220. Bibcode:1999EJPh ... 20..213Вт. Дои:10.1088/0143-0807/20/3/312.