El hidrógeno alfa , normalmente abreviado como H-alfa o Hα , es una línea espectral visible de color rojo intenso del átomo de hidrógeno con una longitud de onda de 656,28 nm en el aire y 656,46 nm en el vacío. Es la primera línea espectral de la serie de Balmer y se emite cuando un electrón cae del tercer al segundo nivel de energía más bajo de un átomo de hidrógeno. H-alfa tiene aplicaciones en astronomía donde su emisión puede observarse desde nebulosas de emisión y desde elementos de la atmósfera del Sol , incluidas las prominencias solares y la cromosfera .
Según el modelo atómico de Bohr , los electrones existen en niveles de energía cuantificados que rodean el núcleo del átomo . Estos niveles de energía están descritos por el número cuántico principal n = 1, 2, 3,.... Los electrones solo pueden existir en estos estados y solo pueden transitar entre estos estados.
El conjunto de transiciones de n ≥ 3 a n = 2 se llama serie de Balmer y sus miembros se nombran secuencialmente con letras griegas:
H-alfa tiene una longitud de onda de 656,281 nm , [1] es visible en la parte roja del espectro electromagnético y es la forma más fácil para los astrónomos de rastrear el contenido de hidrógeno ionizado de las nubes de gas. Dado que se necesita casi tanta energía para excitar el electrón del átomo de hidrógeno de n = 1 a n = 3 (12,1 eV, mediante la fórmula de Rydberg ) que para ionizar el átomo de hidrógeno (13,6 eV), la ionización es mucho más probable que la excitación. al nivel n = 3. Después de la ionización, el electrón y el protón se recombinan para formar un nuevo átomo de hidrógeno. En el nuevo átomo, el electrón puede comenzar en cualquier nivel de energía y posteriormente caer en cascada hasta el estado fundamental ( n = 1), emitiendo fotones con cada transición. Aproximadamente la mitad del tiempo, esta cascada incluirá la transición n = 3 an = 2 y el átomo emitirá luz H-alfa. Por lo tanto, la línea H-alfa se produce donde se ioniza el hidrógeno.
La línea H-alfa se satura (autoabsorbe) con relativa facilidad porque el hidrógeno es el componente principal de las nebulosas , por lo que, si bien puede indicar la forma y extensión de la nube, no se puede utilizar para determinar con precisión la masa de la nube. En cambio, para determinar la masa de una nube se suelen utilizar moléculas como dióxido de carbono , monóxido de carbono , formaldehído , amoníaco o acetonitrilo .
Un filtro H-alfa es un filtro óptico diseñado para transmitir un ancho de banda estrecho de luz generalmente centrado en la longitud de onda H-alfa. [2] Estos filtros pueden ser filtros dicroicos fabricados por múltiples (~50) capas depositadas al vacío. Estas capas se seleccionan para producir efectos de interferencia que filtran cualquier longitud de onda excepto en la banda requerida. [3]