Фотоны лаймановского континуума
Фотоны лаймановского континуума (англ. Lyman continuum photons) — фотоны, испущенные звездой, с энергиями выше энергии лаймановского предела. Водород ионизуется при поглощении фотонов лаймановского континуума. Начиная с момента открытия Виктором Шуманном ультрафиолетового излучения, с 1906 по 1914 годы Теодор Лайман наблюдал, что атомарный водород поглощает свет только с определёнными частотами, поэтому одна из серий водородных линий и носит название лаймановской серии[1][2]. Все длины волн в серии Лаймана находятся в ультрафиолетовой части спектра. Дискретность поглощения проявляется только до предела энергии, известного как энергия ионизации. В случае нейтрального атома водорода минимальная энергия соответствует лаймановскому пределу, при котором вся энергия фотона затрачивается на отрыв электрона от атома, вследствие чего образуется свободный протон и свободный электрон. Фотоны с энергией выше предельной будут поглощаться атомом, что даёт континуум в энергетическом спектре, то есть непрерывный спектр[3][4].
Лаймановский предел обладает длиной волны 91,2 нм (912 Å), что соответствует частоте 3,29 млн ГГц и энергии фотона 13,6 эВ[3]. Энергии лаймановского континуума находятся в ультрафиолетовой области спектра. Хотя рентгеновские и гамма-лучи также могут ионизовать атомы водорода, таких фотонов с поверхности звезды излучается гораздо меньше. Процесс поглощения фотонов, приводящий к ионизации атомов водорода, может протекать и в обратном направлении: электрон и протон могут столкнуться и образовать атом водорода. Если две частицы движутся с малыми скоростями (так что кинетической энергией можно пренебречь), то фотон, испускаемый атомом, может теоретически достигать энергии 13,6 эВ (в действительности энергия будет меньше, поскольку полученный атом будет в возбуждённом состоянии). При больших скоростях кинетическая энергия высвечивается (но момент сохраняется) в виде фотонов с меньшими длинами волн. Следовательно, фотоны с энергией выше 13,6 эВ излучаются при столкновении протонов и электронов с высокой энергией.
Примечания
- ↑ Lyman, Theodore (1906), The Spectrum of Hydrogen in the Region of Extremely Short Wave-Length, Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences, New Series Т. 13 (3): 125–146, ISSN 0096-6134, DOI 10.2307/25058084
- ↑ Lyman, Theodore (1914), An Extension of the Spectrum in the Extreme Ultra-Violet, Nature Т. 93 (2323): 241, doi:10.1038/093241a0, <https://zenodo.org/record/1429587> Архивная копия от 15 октября 2021 на Wayback Machine
- ↑ 3,0 3,1 Dipankar Bhattacharya. Matter and Radiation. India: Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (August–December 2003). — «В большинстве ситуаций полное излучение в свободно-свободном переходе существенно превосходит излучение от рекомбинации, но излучение от рекомбинационных процессов может приводить к формированию характерных деталей спектра в континууме. Для водорода наибольший порог ионизации, лаймановский предел, соответствует энергии 13,6 эВ или длине волны 912Å. Рекомбинационное излучение водорода при длинах волн короче этого значения составляет лаймановский континуум.». Дата обращения: 26 августа 2021. Архивировано 26 августа 2021 года.
- ↑ Lyman limit (1997). — «Лаймановский предел представляет собой коротковолновый предел лаймановской серии при 91,2 нм. Соответствует энергии, необходимой электрону в основном состоянии для отрыва от атома водорода.». Архивировано 23 мая 2011 года.