Lymansarja

Lymansarja (Lymanin sarja) on spektriviivojen sarja, joka liittyy vetyatomin elektronin siirtymiin päätilasta n = 1:een. Viivat syntyvät sekä emisiossa että absorptionissa, kun elektronin energiatasojen ero aiheuttaa fotonin emittoinnin tai absorboitumisen. Lymansarja sijaitsee ultraviolettisäteilyn alueella, eikä viivoja esiinny näkyvän valon spektrissä.

Nimen taustat ja historia: Lykyn nimeen liittyvä sarja sai nimensä Theodore Lymanin mukaan, joka havaitsi ja kuvaili sarjan viivat 1906. Lymanin sarja on keskeinen osa kvanttimekaniikan ja atomien spektroskopian kehitystä.

Fyysinen perusta: Vetyatomissa elektronin energiatason arvot ovat E_n = -13,6 eV / n^2. Lyman-sarjassa siirtymät tapahtuvat kun n_f = 1 ja n_i = 2, 3, 4,...; vastavuoroisesti absorptiossa foton antaa elektronin siirtyä korkeammalle tilalle n_i → n_f = 1. Viivat voidaan kuvata Rydburgin lausekkeella 1/λ = R_H (1/n_f^2 − 1/n_i^2), missä R_H on vetyatomille vapaarahinen Rydburgin vakio (noin 1,097 × 10^7 m^-1). Seriesin loppi on ionisaatioreuna, jonka aallonpituus on noin 91,2 nm (n_i → ∞).

Tunnetuimmat viivat: Lyman-α (n_i = 2 → n_f = 1) sijaitsee noin 121,6 nm, Lyman-β (n_i = 3 → 1) noin 102,6 nm, Lyman-γ noin 97,3 nm. Näitä viivoja käytetään erityisesti avaruustieteissä havaintoihin galaksien, tähtien ja kaasun tutkimiseksi.

Käyttö ja merkitys: Lymansarja on keskeinen työkalu tutkimuksessa, jossa havaitaan ja mallinnetaan kosmisen ja astrofysikaalisen hohteen sekä interstellar- ja intergalaktisen kaasun kvanttikiertoa, sekä käytetään ionisoituneen hydrogenin sekä lähdeviivojen analyysissä. Se toimii myös vertailukohtana muille säteilyyn liittyville sarjoille, kuten Balmer-sarjalle.