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Lyman-Serie

Als Lyman-Serie wird die Folge von Spektrallinien des Wasserstoffatoms im Ultraviolettbereich zwischen ca. 91–121 nm bezeichnet. Alle Übergänge haben das untere Energieniveau in der K-Schale gemeinsam; weitere Serien sind die Balmer-Serie (vgl. auch Ausführungen dort), die Paschen-Serie, die Brackett-Serie und die Pfund-Serie.

Mathematischen Beschreibung

Für die entsprechenden n ergibt sich eine Wellenlänge der Linien von
n Bezeichnung Wellenlänge
1 Lyman-α-Linie (Ly-α) 121,6 nm = 1216 Å
2 Lyman-β-Linie 102,5 nm = 1025 Å
3 97,2 nm
4 94,9 nm
5 93,7 nm
6 93,0 nm
7 92,6 nm
8 92,3 nm
9 92,1 nm
10 91,9 nm
91,15 nm

Die Wellenzahlen der einzelnen Spektrallinien ist durch die Formel

gegeben ist, wobei

die Rydberg-Konstante ist und n ganze Zahlen größer 1 sind.

Die Wellenzahl lässt sich durch die Beziehung

in die Wellenlänge, bzw. durch

in die entsprechende Energie umrechnen. In letzterer Formel sind c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und h die plancksche Konstante.

Anwendungsbereiche

Die Linien der Lyman-Serie liegen im Ultravioletten und sind vor allem für Astronomen bei der Untersuchung von Sternen und Galaxien interessant. Auf der Erde können sie wegen der Absorption der Erdatmosphäre im UV-Bereich nicht beobachtet werden. Sie wurden im Jahr 1906 von dem amerikanischen Physiker Theodore Lyman entdeckt.

Die Lyman-α-Linie ist für Astronomen bei der Untersuchung weit entfernter Galaxien und Quasare interessant, da sich aus ihr einfach sowohl die Rotverschiebung der Objekte (bei sehr weit entfernten Objekte wird die Linie bis in den sichtbaren Bereich hinein verschoben) als auch die weiträumige Verteilung von Wasserstoff im Universum ableiten lässt.