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Enphysique et enastronomie,Hα, notée aussiH alpha, est une raie d’émission particulière de l’atome d’hydrogène située dans lespectre visible à 656,3 nanomètres. Elle correspond à une transition entre lesniveaux d’énergie principauxn = 3 etn = 2.
Selon lemodèle de Bohr, lesélectrons peuplent desniveaux d’énergiequantifiés autour dunoyau de l’atome. Ces niveaux d’énergie sont décrits par lenombre quantique principaln = 1, 2, 3… Les électrons ne peuvent se trouver que dans ces niveaux d’énergie et ne peuvent faire destransitions que vers ces niveaux.
La série de transition depuis des niveaux oùn ≥ 3 versn = 2 s’appelle lasérie de Balmer, et ses transitions sont nommées par des lettres grecques :
Les transitions vers le niveaun = 1 forment lasérie de Lyman dont les noms sont :
La raie H-alpha se trouve à unelongueur d'onde de 656,3 nanomètres, et se trouve donc dans la partie rouge duspectre visible. L’étude de cette raie est le moyen le plus simple pour lesastronomes de tracer le contenu d'hydrogèneionisé des nuages de gaz.
L’énergie nécessaire pour ioniser l’hydrogène étant quasiment la même que celle nécessaire pour faire passer un électron du niveaun = 1 au niveaun = 3, la probabilité qu’un électron ne soit pas éjecté de l’atome mais passe vers ce niveaun = 3 est très faible. Par contre, après avoir été ionisé, l’électron et le proton vont se recombiner pour former un nouvel atome d’hydrogène. Dans ce nouvel atome, l’électron peut se trouver sur n’importe lequel des niveaux d’énergie, et ensuite, va cascader vers le niveau fondamental (n = 1), en émettant un photon lors de chaque transition. On a calculé qu’environ une fois sur deux, cette cascade comprend la transitionn = 3 versn = 2, et l’atome va alors émettre la raie H-alpha. Cette raie est donc émise juste après que l’atome ionisé a récupéré un électron et cesse d'être ionisé.
Cette raie H-alpha est très vite saturée à cause du fait que l’hydrogène est le composant majoritaire desnébuleuses. Ce qui fait que cette raie peut être facilement utilisée pour déterminer la forme et la taille des nuages, mais elle ne permet pas de connaître la quantité d’hydrogène contenue dans le nuage. Par contre, les molécules, telles ledioxyde de carbone, lemonoxyde de carbone, leformaldéhyde, l’ammoniac, etc. permettent elles de déterminer la masse d’un nuage de gaz.
Des filtres sélectionnant cette raie sont souvent utilisés enobservation du Soleil (pour lesprotubérances) ou enastrophotographie pour mettre en évidence la présence d'hydrogène dans lesnébuleuses.Ils peuvent être utilisés au foyer (plus cher) ou à l'oculaire (moins cher).
