Pelepasan dan penyerapan cahaya oleh atom. Asal-usul garis spektrum

Artikel ini menyediakan konsep-konsep asas yang perlu untuk memahami bagaimana pemancaran dan penyerapan cahaya oleh atom. Terdapat juga menyifatkan penggunaan fenomena ini.

Telefon pintar dan fizik

Orang yang lahir selepas 1990, hidupnya tanpa pelbagai peranti elektronik tidak boleh memberi. Telefon pintar ini bukan sahaja menggantikan telefon, tetapi juga membuat ia mungkin untuk memantau kadar pertukaran, untuk menjalankan, untuk memanggil teksi dan juga sesuai dengan angkasawan di ISS, melalui permohonan mereka. Masing-masing, dan dilihat oleh semua orang pembantu digital sebagai satu persoalan. Pelepasan dan penyerapan cahaya oleh atom yang membuat dan dijayakan era mengurangkan semua jenis peranti, supaya para pembaca akan kelihatan topik membosankan dalam pelajaran fizik. Tetapi cabang fizik banyak yang menarik dan menyeronokkan.

latar belakang teori untuk pembukaan spektrum

Ada yang mengatakan: ". Yang ingin tahu mendahului kejatuhan" Tetapi ungkapan ini bukan kepada fakta bahawa hubungan yang salah adalah lebih baik untuk tidak campur tangan. Jika, bagaimanapun, menunjukkan rasa ingin tahu terhadap dunia, apa yang salah tidak akan berlaku. Pada akhir abad kesembilan belas, orang mula memahami sifat kemagnetan (yang didokumenkan dalam sistem persamaan Maxwell). Persoalan seterusnya, yang akan membolehkan ahli-ahli sains, menjadi struktur jirim. Ia adalah perlu untuk segera menjelaskan: sains tidak pelepasan yang sangat berharga dan penyerapan cahaya oleh atom. Line spektrum - adalah akibat daripada fenomena ini dan asas untuk kajian struktur jirim.

struktur atom

Ahli-ahli sains di Greece purba menunjukkan bahawa marmar terdiri daripada beberapa keping dibahagikan "atom." Dan sebelum akhir abad kesembilan belas, orang fikir ia adalah zarah terkecil jirim. Tetapi pengalaman Rutherford pada penyebaran zarah berat foil emas telah menunjukkan bahawa atom juga mempunyai struktur dalaman. nukleus berat adalah di pusat dan bercas positif, elektron negatif ringan berputar di sekelilingnya.

Paradoks atom di dalam teori Maxwell

penemuan ini telah menimbulkan beberapa paradoks: mengikut persamaan Maxwell, apa-apa bergerak zarah dikenakan memancarkan medan elektromagnet, oleh itu, kehilangan tenaga. Mengapa, maka, elektron tidak jatuh ke dalam nukleus, dan terus berputar? Ia juga tidak jelas mengapa setiap atom menyerap atau memancarkan foton panjang gelombang yang tertentu sahaja. teori Bohr memungkinkan untuk menyembuhkan kecacatan dengan memasukkan orbital. Menurut prinsip teori ini, elektron mengelilingi nukleus mungkin hanya pada orbital ini. Peralihan antara kedua-dua negara-negara jiran disertai sama ada oleh pancaran atau penyerapan foton dengan tenaga tertentu. Pelepasan dan penyerapan cahaya oleh atom adalah tepat kerana ini.

panjang gelombang, frekuensi, tenaga

Untuk gambaran yang lebih lengkap anda perlu bercakap sedikit tentang foton. Ini adalah zarah asas yang tidak mempunyai jisim rehat. Mereka hanya wujud selagi bergerak melalui alam sekitar. Tetapi berat masih mempunyai: menarik permukaan, mereka menghantar ia satu dorongan yang akan menjadi mustahil tanpa jisim. Hanya banyak ia ditukar kepada tenaga, menjadikan bahan yang mereka memukul dan mereka diserap, sedikit panas. teori Bohr tidak menjelaskan hakikat ini. Sifat-sifat foton dan ciri-ciri tingkah laku yang digambarkan oleh fizik kuantum. Jadi, foton - kedua-dua gelombang dan zarah dengan massa. Photon, dan seperti gelombang mempunyai ciri-ciri berikut: a panjang (λ), kekerapan (ν), tenaga (E). Semakin lama panjang gelombang yang lebih rendah frekuensi, dan yang lebih rendah tenaga.

Spektrum atom

Spektrum atom terbentuk dalam beberapa peringkat.

1. suis elektronik dalam atom dengan orbit 2 (daripada tenaga yang lebih tinggi) di orbit 1 (dengan tenaga yang rendah kurang).
2. sejumlah tenaga dilepaskan, yang ditubuhkan sebagai kuantum cahaya (hν).
3. foton ini dilepaskan ke ruang sekitarnya.

Oleh itu ia diperolehi dan atom garis spektrum. Mengapa ia dipanggil dengan cara itu, menjelaskan bentuk apabila peranti khas "menangkap" foton keluar cahaya pada beberapa tetap peranti rakaman garisan. Untuk mengasingkan foton panjang gelombang yang berbeza, yang digunakan oleh pembelauan gelombang fenomena dengan frekuensi yang berbeza mempunyai indeks biasan yang berbeza, dengan itu, satu lagi terpesong daripada yang lain.

Sifat bahan dan spektrum

Spektrum garis bahan adalah unik untuk setiap jenis atom. Iaitu, dalam pelepasan hidrogen akan memberikan satu set garis-garis, dan emas - lain. Fakta ini adalah asas bagi permohonan spektroskopi. Setelah mendapat apa-apa spektrum, kita boleh memahami apa yang ada dalam bahan, dalam atom disusun relatif kepada satu sama lain. Kaedah ini membolehkan anda untuk menentukan dan pelbagai sifat-sifat bahan-bahan, yang sering menggunakan kimia dan fizik. Penyerapan dan pancaran cahaya oleh atom - salah satu alat yang paling biasa bagi kajian dunia sekitarnya.

spektrum kelemahan pelepasan

Sehingga ke tahap ini mengatakan lebih lanjut mengenai bagaimana atom memancarkan. Tetapi biasanya, semua elektron dalam orbital dalam keadaan keseimbangan, mereka tidak mempunyai sebab untuk berpindah ke negeri-negeri lain. Bahan ini adalah sesuatu yang ditolak, ia perlu terlebih dahulu menyerap tenaga. Ini kekurangan kaedah yang mengeksploitasi penyerapan dan pelepasan atom ringan. Secara ringkas mengatakan bahawa perkara pertama kepada haba atau cahaya, sebelum kita mendapatkan spektrum. Isu-isu tidak akan timbul, jika seorang saintis mengkaji bintang, dan supaya mereka bersinar melalui proses dalaman mereka sendiri. Tetapi jika anda mahu untuk mengkaji sekeping bijih atau produk makanan, untuk mendapatkan spektrum ia sebenarnya perlu untuk membakar. kaedah ini tidak semestinya benar.

penyerapan spektrum

Pelepasan dan penyerapan cahaya oleh atom sebagai kaedah "kerja-kerja" di kedua-dua belah pihak. Anda boleh bersinar cahaya pada jalur lebar bahan (iaitu, satu di mana terdapat foton panjang gelombang yang berbeza), dan kemudian melihat apa gelombang panjang menyerap. Tetapi kaedah ini adalah sesuai bukan sentiasa, pastikan bahawa bahan yang telus kepada bahagian yang diingini skala elektromagnet.

analisis kualitatif dan kuantitatif

Ia menjadi jelas bahawa spektrum unik untuk setiap bahan. Pembaca boleh membuat kesimpulan bahawa analisis ini hanya digunakan untuk menentukan bahan dari mana ia dibuat. Walau bagaimanapun, pelbagai kemungkinan adalah lebih luas. bilangan atom dalam kawasan yang boleh ditetapkan menggunakan teknik khas peperiksaan lebar dan pengiktirafan dan intensiti garisan yang dihasilkan. Selain itu, penunjuk ini boleh dinyatakan dalam unit yang berbeza:

• peratusan (sebagai contoh, aloi ini mengandungi 1% alumina);
• dalam mol (dibubarkan dalam cecair ini 3 mol natrium klorida);
• dalam gram (di dalam sampel 0.2 g uranium dan thorium 0.4 gram).

Kadang-kadang analisis bercampur: kedua-dua kualitatif dan kuantitatif. Tetapi manakala fizik kedudukan garis menghafal, dan dinilai naungan mereka dengan bantuan jadual khas, tetapi kini ia semua menjadikan program ini.

Penggunaan spektrum

Kita telah membincangkan secara terperinci, apa pelepasan dan penyerapan cahaya oleh atom. analisis spektrum digunakan secara meluas. Tiada kawasan aktiviti manusia, tidak kira di mana kita sedang mempertimbangkan fenomena telah digunakan. Berikut adalah sebahagian daripada mereka:

1. Pada awal artikel ini, kita bercakap tentang telefon pintar. unsur-unsur silikon semikonduktor telah menjadi begitu kecil, termasuk melalui kristal penyelidikan dengan menggunakan analisis spektrum.
2. Jika mana-mana kejadian itu adalah keunikan shell elektron bagi setiap atom menentukan apa jenis peluru dipecat pertama, mengapa kereta rosak rangka kerja atau kren menara, serta beberapa orang racun beracun dan berapa banyak masa beliau dihabiskan di dalam air.
3. Ubat yang digunakan analisis spektrum untuk faedah mereka yang paling sering berhubung dengan cecair badan, tetapi ia berlaku bahawa kaedah ini digunakan untuk tisu.
4. galaksi jauh, awan gas kosmik, planet di hadapan bintang - semua ini dikaji oleh cahaya dan huraiannya ke dalam spektrum. Ahli-ahli sains tahu komposisi objek, kelajuan mereka, dan proses yang berlaku di dalamnya disebabkan oleh hakikat bahawa mereka boleh menangkap dan menganalisis foton mereka memancarkan atau menyerap.

skala elektromagnet

Yang paling penting, kita memberi perhatian kepada cahaya yang boleh dilihat. Tetapi pada skala elektromagnet segmen ini adalah sangat kecil. Hakikat bahawa mata manusia tidak menetapkan lebih luas tujuh warna pelangi. Boleh mengeluarkan dan menyerap bukan sahaja foton boleh dilihat (λ = 380-780 nm), tetapi foton lain. skala elektromagnet termasuk:

1. gelombang radio (λ = 100 kilometer) menghantar maklumat pada jarak yang jauh. Oleh kerana panjang gelombang yang sangat besar, tenaga mereka adalah sangat rendah. Mereka sangat mudah diserap.
2. gelombang Terahertz (λ = 1-0,1 milimeter) sehingga baru-baru ini, tidak mudah didapati. Sebelum ini, rangkaian mereka termasuk gelombang radio, tetapi kini segmen skala elektromagnet diperuntukkan di dalam kelas yang berasingan.
3. Inframerah panjang gelombang (λ = 0,74-2000 mikrometer) pemindahan haba. Api, cahaya, matahari mengeluarkan mereka dengan banyaknya.

cahaya yang boleh dilihat kita dikaji semula, jadi lebih lanjut mengenainya tidak akan menulis.

panjang gelombang ultraungu (λ = 10-400 nm) maut baginya di dalam berlebihan, tetapi kelemahan mereka adalah tidak boleh. bintang pusat kami memberikan banyak cahaya ultraungu, dan atmosfera Bumi mengekalkan sebahagian daripadanya.

X-ray dan sinar gamma (λ <10 nm) mempunyai pelbagai yang sama, tetapi berbeza dari segi asal. Untuk mendapatkan mereka, ia adalah perlu untuk menyuraikan elektron atau atom untuk halaju yang sangat tinggi. Makmal orang mampu, tetapi dalam sifat kuasa itu hanya berlaku bintang di dalam, atau perlanggaran objek besar-besaran. Contoh proses yang terakhir ini boleh berkhidmat sebagai letupan supernova, penyerapan bintang oleh lubang hitam, pertemuan dua galaksi dan galaksi dan awan besar-besaran gas.

Gelombang elektromagnet semua julat iaitu keupayaan mereka untuk dipancarkan dan diserap oleh atom, digunakan dalam aktiviti manusia. Tanpa mengira hakikat bahawa pembaca telah dipilih (atau hanya kepada umat pilihan) sebagai laluan hidupnya, dia pasti menghadapi dengan hasil kajian spektrum. penjual menikmati terminal pembayaran moden kerana sekali ahli sains mengkaji sifat-sifat bahan dan dicipta mikrocip. Agrarian menyuburkan ladang-ladang dan mengumpul hasil yang tinggi kini hanya kerana sekali ahli geologi yang ditemui pada sekeping bijih fosforus. Dia memakai pakaian yang terang hanya dengan penciptaan pewarna kimia berterusan.

Tetapi jika pembaca ingin menyambung hidupnya dengan dunia sains, anda perlu belajar lebih banyak daripada konsep asas proses pemancaran dan penyerapan foton cahaya dalam atom.