Линия Лайман-альфа

Линия Лайман-альфа (англ. Lyman-alpha line, Ly-α) — спектральная линия водорода (или, в общем случае, водородоподобного атома) в серии Лаймана. Излучается в случае, когда электрон в атоме переходит с уровня n = 2 в основное состояние (n = 1), здесь n — главное квантовое число. Для атома водорода длина волны линии составляет 1215,67 ангстремов (121,567 нм или 1,21567⋅10^-7 м), что соответствует частоте около 2,47⋅10¹⁵ Гц, то есть линия находится в ультрафиолетовой области спектра электромагнитного излучения.

Тонкая структура

Вследствие спин-орбитального взаимодействия линия Лайман-альфа расщепляется в дублет тонкой структуры с длинами волн 1215,668 и 1215,674 ангстремов^[1]. Эти компоненты называют, соответственно, Ly-α_3/2 и Ly-α_1/2.

Собственные состояния возмущённого гамильтониана обозначаются полным угловым моментом j электрона, а не только орбитальным угловым моментом l. При n = 2, l = 1 возможны два состояния с j = 12 и j = 32, что приводит к образованию спектрального дублета. Состояние j = 32 обладает большей энергией, поэтому оно дальше от основного состояния n = 1. Состояние j = 32 связано с линией дублета, обладающей меньшей длиной волны^[2].

Наблюдение

Поскольку излучение водорода в линии Лайман-альфа испытывает существенное поглощение в воздухе, то наблюдения линии в лаборатории требуют применения вакуумных спектроскопических инструментов. По той же причине астрономические наблюдения в линии требуют установки инструментов на спутниках, за исключением случаев наблюдения экстремально далёких источников, для которых вследствие космологического красного смещения линия переходит в область спектра, доступную для наблюдения с поверхности Земли.

Линию также удалось наблюдать у антиводорода^[3]. В пределах экспериментальной погрешности измеренная частота равна такой же частоте для водорода, что и предсказывает квантовая электродинамика.

См. также

Примечания

↑ Kramida, Alexander & Ralchenko, Yuri (1999), NIST Atomic Spectra Database, NIST Standard Reference Database 78, National Institute of Standards and Technology, <http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm>. Проверено 27 июня 2021. Архивная копия от 31 августа 2016 на Wayback Machine
↑ Draine, Bruce T. Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium : [англ.]. — Princeton, N.J. : Princeton University Press, 2010. — P. 83. — ISBN 978-1-4008-3908-7. Архивная копия от 22 июля 2021 на Wayback Machine
↑ Ahmadi, M. (22 August 2018). «Observation of the 1S–2P Lyman-α transition in antihydrogen». Nature 560 (7720): 211–215. doi:10.1038/s41586-018-0435-1. PMID 30135588.

[1] Kramida, Alexander & Ralchenko, Yuri (1999), NIST Atomic Spectra Database, NIST Standard Reference Database 78, National Institute of Standards and Technology, <http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm>. Проверено 27 июня 2021. Архивная копия от 31 августа 2016 на Wayback Machine

[2] Draine, Bruce T. Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium : [англ.]. — Princeton, N.J. : Princeton University Press, 2010. — P. 83. — ISBN 978-1-4008-3908-7. Архивная копия от 22 июля 2021 на Wayback Machine

[3] Ahmadi, M. (22 August 2018). «Observation of the 1S–2P Lyman-α transition in antihydrogen». Nature 560 (7720): 211–215. doi:10.1038/s41586-018-0435-1. PMID 30135588.

[1]

[2]

[3]