En física , la línea Lyman-alfa , a veces escrita como línea Ly-α , es una línea espectral de hidrógeno , o más generalmente de iones de un electrón , en la serie Lyman , emitida cuando el electrón cae del orbital n = 2 a el orbital n = 1, donde n es el número cuántico principal . En hidrógeno, su longitud de onda de 1215,67 angstroms (121,567 nm o1.215 67 × 10 −7 m ), correspondiente a una frecuencia de2,47 × 10 15 hercios , coloca la línea Lyman-alfa en la parte ultravioleta del vacío del espectro electromagnético, que es absorbida por el aire. Por lo tanto, la astronomía Lyman-alfa debe llevarse a cabo normalmente mediante instrumentos satelitales, excepto en el caso de fuentes extremadamente distantes cuyos desplazamientos al rojo permiten que la línea del hidrógeno penetre en la atmósfera.
Debido a las perturbaciones de la estructura fina , la línea Lyman-alfa se divide en un doblete con longitudes de onda de 1215.668 y 1215.674 angstroms. Específicamente, debido a la interacción espín-órbita del electrón , los estados propios estacionarios del hamiltoniano perturbado deben etiquetarse por el momento angular total j del electrón ( espín más orbital ), no solo por el momento angular orbital l . En el orbital n = 2, hay dos estados posibles, j = 1/2y j = 3/2, resultando en un doblete espectral. El j = 3/2El estado es de mayor energía (menos negativo) y, por lo tanto, está energéticamente más lejos del orbital n = 1 al que está haciendo la transición. Por lo tanto, el j = 3/2El estado está asociado con la línea espectral más enérgica (longitud de onda más corta) en el doblete. [1]
La línea espectral menos energética se ha medido en 2 466 061 413 187 035 (10) Hz , o1 215 .673 123 130 217 (5) Å . [2] La línea también se ha medido en antihidrógeno . [3]
Una línea K-alfa , o K α , análoga a la línea Lyman-alfa para el hidrógeno, ocurre en los espectros de emisión inducida de alta energía de todos los elementos químicos, ya que resulta de la misma transición de electrones que en el hidrógeno. La ecuación para la frecuencia de esta línea (generalmente en el rango de rayos X para elementos más pesados) usa la misma frecuencia base que Lyman-alpha, pero multiplicada por un factor ( Z - 1) 2 para dar cuenta de los diferentes números atómicos ( Z ) de elementos más pesados, aproximados por la ley de Moseley . [4]
La línea Lyman-alfa se describe más simplemente mediante las soluciones { n , m } = {1,2 ...} a la fórmula empírica de Rydberg para la serie espectral Lyman del hidrógeno. (La frecuencia de Lyman-alfa se produce multiplicando la frecuencia de Rydberg por la masa atómica del hidrógeno, R M (ver constante de Rydberg ), por un factor de ( 1/1) 2 - ( 1/2) 2 = 3/4.) Empíricamente, la ecuación de Rydberg es a su vez modelada por el modelo semi-clásico de Bohr del átomo.
Ver también
Referencias
- ^ Draine, Bruce T. (2010). Física del medio interestelar e intergaláctico . Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press . pag. 83. ISBN 978-1-4008-3908-7. OCLC 706016938 .
- ^ Parthey, Christian G. (2011). Espectroscopía de precisión en hidrógeno atómico (PDF) (Ph.D.). Universidad Ludwig Maximilian de Munich . CiteSeerX 10.1.1.232.5350 .
- ^ Ahmadi, M .; et al. (22 de agosto de 2018). "Observación de la transición 1S-2P Lyman-α en antihidrógeno" . Naturaleza . 560 (7720): 211–215. doi : 10.1038 / s41586-018-0435-1 . PMC 6786973 . PMID 30135588 .La frecuencia medida es consistente con la observada en materia normal, cuando se tienen en cuenta los efectos predecibles de la trampa magnetoóptica que confina el hidrógeno.
- ^ Whitaker, MAB (mayo de 1999). "La síntesis de Bohr-Moseley y un modelo simple de energías atómicas de rayos X". Revista europea de física . 20 (3): 213–220. Código Bibliográfico : 1999EJPh ... 20..213W . doi : 10.1088 / 0143-0807 / 20/3/312 .