Се́рия Ла́ймана — серия 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 (эмиссионном 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 Для обозначения самой серии Лаймана используется либо латинская буква , либо сокращение . Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона со второго уровня на первый — или α (произносится: Лайман альфа), с третьего или β и
Серия названа в честь американского физика Теодора Лаймана, открывшего эту серию в 1906 году.
Серия Лаймана 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 что соответствует энергии — 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: n234567891011 Длина волны, нм121,6102,597,294,993,793,092,692,392,191,991,15
Применение Длина волны называется пределом серии Лаймана. Самые древние звёзды состоят преимущественно из водорода, поэтому в их спектре нет спектральных линий короче этого предела. Вследствие этого резкое падение интенсивности их спектра в коротковолновой части может быть однозначно интерпретировано как наблюдение предела Лаймана. При этом из-за расширения Вселенной предел Лаймана испытывает красное смещение, которое может быть вычислено по наблюдаемой длине волны предела и известному значению для покоящегося относительно наблюдателя газа. Кроме того, существует связь между красным смещением и расстоянием до звезды. Таким образом, наблюдение предела Лаймана позволяет определять расстояние до далёких и древних звёзд.
Линии серии Лаймана представляют особый интерес для астрономов, изучающих звезды и галактики по красному смещению. Из-за красного смещения свет далёких галактик и квазаров 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)Из-за поглощения ультрафиолетового излучения в атмосфере Земли линия Лайман-альфа может наблюдаться только если объекты имеют большое красное смещение..
Ещё одна область применения — метеорология. Гигрометры, принцип действия которых основан на измерении интенсивности линии Лайман-α, используются для измерения влажности верхних слоёв атмосферы, оборудование устанавливается на исследовательских самолётах.
Примечания
См. также Модель Бора Спектральные серии водорода Формула Бальмера — Ридберга Серия Бальмера Серия Пашена Серия Брэккета Серия Пфунда Лес Лайман-альфа Атом водорода
Ссылки Спектр водорода (анимация)
Категория:Атомная физика Категория:Спектроскопия Категория:Водород