H-alfa

În fizică și astronomie, Hα, cunoscută și sub numele de H-alfa, este o linie de emisie a atomului de hidrogen situată în spectrul vizibil la 656,3 nanometri. Ea corespunde unei tranziții între nivelurile energetice principale n = 3 și n = 2.

Dintre cele patru linii din seria Balmer, linia H-alfa este linia roșie din dreapta.

Niveluri electronice

Conform modelului lui Bohr, electronii populează niveluri de energie cuantificate în jurul nucleului atomului. Aceste niveluri de energie sunt descrise de numărul cuantic principal n' = 1, 2, 3... Electronii se pot găsi numai în aceste niveluri de energie și nu pot face tranziții decât către aceste niveluri.

Seria de tranziții de la nivelurile în care n ≥ 3 spre n = 2 se numește seria Balmer, iar tranzițiile sale sunt denumite cu litere grecești:

• n = 3 → n = 2 : Balmer-alfa sau H-alfa;
• n = 4 → n = 2 : H-beta ;
• n = 5 → n = 2 : H-gamma etc.

Tranzițiile spre nivelul n = 1 formează seria Lyman ale cărei nume sunt:

• n = 2 → n = 1 : Lyman-alfa;
• n = 3 → n = 1 : Lyman-beta;
• n = 5 → n = 1 : Lyman-epsilon etc.

Descriere

Linia H-alfa este situată la o lungime de undă de 656,3 nanometri, în partea roșie a spectrului vizibil. Studierea acestei linii este cel mai simplu mod în care astronomii pot urmări conținutul de hidrogen ionizat din norii de gaz.

Deoarece energia necesară pentru a ioniza hidrogenul este aproape aceeași cu cea necesară pentru a muta un electron de la nivelul n = 1 la nivelul n = 3, probabilitatea ca un electron să nu fie expulzat din atom, ci să se deplaseze la nivelul n = 3 este foarte mică. Cu toate acestea, după ionizare, electronul și protonul se vor recombina pentru a forma un nou atom de hidrogen. În acest nou atom, electronul se poate afla pe oricare dintre nivelurile energetice și apoi poate ajunge în cascadă la nivelul fundamental (n = 1), emițând un foton la fiecare tranziție. S-a calculat că aproximativ jumătate din aceste cascade includ tranziția de la n = 3 la n = 2, moment în care atomul va emite linia H-alfa. Această linie este emisă imediat după ce atomul ionizat a recuperat un electron și încetează să mai fie ionizat.

Această linie H-alfa se saturează foarte repede, deoarece hidrogenul este componenta principală a nebuloaselor. Prin urmare, această linie poate fi utilizată cu ușurință pentru a determina forma și dimensiunea norilor, dar nu poate fi utilizată pentru a determina cantitatea de hidrogen conținută în nor. Pe de altă parte, molecule precum dioxidul de carbon, monoxidul de carbon, formaldehida, amoniacul etc. pot fi folosite pentru a determina masa unui nor de gaz.

Utilizare practică

Filtrele care selectează această linie sunt adesea folosite pentru a observa Soarele (pentru protuberanțe) sau în astrofotografie pentru a evidenția prezența hidrogenului în nebuloase. Ele pot fi utilizate în focar (mai scumpe) sau în ocular (mai ieftine).

Filtre H-alfa

Un filtru H-alfa este construit pentru a transmite o bandă îngustă de lumină centrată, în general, pe lungimea de undă a liniei[3]. Acesta este un filtru trece-bandacare selectează lățimea benzii care urmează să fie transmisă.

Vezi și

• Modelul atomic Bohr
• Spectrul atomic al hidrogenului