ライマン系列とは？
らいまんけいれつ
ライマン系列とは、水素原子の電子が最低エネルギー状態（主量子数1）に落ちる際に放出・吸収される紫外線スペクトルの系列です。
ライマン系列（Lyman series）は、水素原子のスペクトル系列の一つで、励起状態にある電子が主量子数n＝1（基底状態）の軌道へ遷移するときに放出または吸収される電磁波の集合を指します。1906年から1914年にかけてアメリカの物理学者セオドア・ライマンが発見し、その名が付けられました。
水素原子の電子はとびとびのエネルギー準位を持ちます。電子が高いエネルギー準位（n＝2、3、4…）から基底状態（n＝1）へ落ちるとき、その差のエネルギーが光子として放出されます。この放出される光はすべて紫外線領域（約91nm〜121nm）に位置するため、人間の目には見えません。
系列内の主な輝線（電子の遷移）は次の通りです。
- ライマン・アルファ線（n＝2→1）：波長約121.6nm
- ライマン・ベータ線（n＝3→1）：波長約102.6nm
- ライマン・ガンマ線（n＝4→1）：波長約97.2nm
- 収束限界（n＝∞→1）：波長約91.2nm
天文学においてライマン系列は極めて重要で、遠方の銀河や星間ガスが放出するライマン・アルファ線を観測することで宇宙の大規模構造や初期宇宙の状態を探る手がかりになります。また宇宙膨張によるライマン系列の赤方偏移を測定することで、天体までの距離や宇宙年齢の推定にも利用されています。
使い方・例文
天文学の研究では、遠方クエーサーのスペクトルを解析する際にライマン系列が登場します。また量子力学や原子物理学の授業で、電子遷移とスペクトルの関係を学ぶ代表的な例としても使われます。
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