Emise a absorpce světla atomy. Původ linie spekter

Tento článek obsahuje základní pojmy nutné pochopit, jak emise a absorpce světla atomy. Je zde také popsáno použití těchto jevů.

Smartphone a fyzika

Muž, který se narodil po roce 1990, jeho život bez nejrůznějších elektronických zařízení nemůže poskytnout. Smartphone nahradí nejen telefon, ale také umožňuje sledovat směnných kurzů, obchodovat, zavolat taxi a dokonce korespondovat s astronauty na palubě ISS, a to prostřednictvím jejich uplatňování. V tomto pořadí, a jsou vnímány všemi těmi digitálními asistenty jako samozřejmost. Emise a absorpce světla atomy, které tvoří a umožněny éru snížení všechny druhy přístrojů, takže čtenáři budou zdát nudné téma ve výuce fyziky. Ale toto odvětví fyziky hodně zajímavá a vzrušující.

Teoretická východiska pro otevření spektra

Existuje rčení: „Zvědavost předchází pád“ Ale tento výraz spíše k tomu, že špatný vztah je lepší nezasahovat. Pokud se však ukáže zvědavost vůči světu, se nic špatného nestane. Na konci devatenáctého století, lidé začali chápat podstatu magnetismu (což je dobře zdokumentováno v systému Maxwellovy rovnice). Další otázka, která by umožnila vědcům, se stala struktura hmoty. Je nutné, aby se okamžitě jasně: pro věda není velmi cenné emise a absorpce světla atomy. Čára spektra - je důsledkem tohoto jevu a je základem pro studium struktury hmoty.

Struktura atomu

Vědci ve starověkém Řecku naznačují, že mramor je tvořena z několika kusů nedělitelných „atomů“. A do konce devatenáctého století, lidé z nich byla nejmenší částice hmoty. Ale zkušenost Rutherford na rozptýlení těžkých částic na zlaté fólie ukázalo, že atom má také vnitřní strukturu. Heavy jádro je ve středu a kladně nabité, lehké záporné elektrony se točí kolem něj.

Paradoxy atomů uvnitř teorie Maxwell

Tyto poznatky vedly k několika paradoxy: podle Maxwellových rovnic, jakýkoliv pohybující se nabité částice vyzařuje elektromagnetické pole, a proto ztrácí energii. Proč tedy elektrony nepatří do jádra, a nadále otáčet? To bylo také není jasné, proč se každý atom absorbuje nebo emituje fotony pouze určité vlnové délce. Bohrův teorie umožnila léčit vady zadáním orbitalů. Podle principů této teorie elektrony kolem jádra může být pouze na těchto orbitalů. Přechod mezi dvěma sousedními státy je doprovázen buď emise nebo absorpce fotonu s určitou energií. Emise a absorpce světla atomů je právě z tohoto důvodu.

vlnová délka, frekvence, energie

Pro více kompletní obrázek, je třeba mluvit trochu o fotonů. Jedná se o elementární částice, které nemají klidovou hmotnost. Existují pouze tehdy, pokud pohybující se životního prostředí. Ale váha ještě: nárazu na povrch, které předávají, to impuls, který by nebylo možné bez hmoty. Jen hodně z toho je přeměněna na energii, což je látka, z které zasáhla a jsou absorbovány, trochu teplejší. Bohrův teorie nevysvětluje tuto skutečnost. Vlastnosti fotonu a vlastnosti jeho chování je popsán kvantové fyziky. Takže, foton - jak vlna a částice s hmotností. Fotonů, a jako vlna má následující charakteristiky: a délku (λ), frekvenční (ν), energie (E). Čím delší vlnové délce nižší frekvence, a tím nižší je energie.

Spektrum atomu

Atomové spektrum je vytvořen v několika stupních.

1. Elektronické spínače na atomu orbitální 2 (vyšší energie) na orbitální 1 (s nízkou energií menší).
2. Určité množství energie se uvolní, který je vytvořen jako množství světelné (hν).
3. Tato foton je vyzařováno do okolního prostoru.

Tak se získá a atomu čárové spektrum. Proč se tomu říká takhle, vysvětluje svou formu, když speciální zařízení „úlovek“ odchozí fotony světla na záznamové zařízení pevným počtem řádků. K oddělení fotonů o různých vlnových délkách, které používají difrakčními fenoménu vln s různými frekvencemi mají různé index lomu, proto, jeden vychýlen než druhý.

Vlastnosti látek a spekter

Linka spektrum substance je jedinečná pro každý druh atomů. To znamená, že v emisi vodíku dám jednu sadu řádků, a zlato - další. Tato skutečnost je základem pro uplatnění spektroskopie. Po získání spektra na cokoliv, lze pochopit, co je v podstatě v jeho atomy uspořádány ve vztahu k sobě. Tato metoda umožňuje definovat a různé vlastnosti materiálů, které se často používá chemii a fyziku. Absorpce a emise světla atomy - jeden z nejčastějších nástrojů pro studium okolní svět.

emisní spektra Nevýhody

Až do tohoto okamžiku říká, že více o tom, jak atomy vyzařují. Ale většinou jsou všechny elektrony jsou v orbitalů v rovnovážném stavu, nemají žádný důvod se přestěhovat do jiných států. Látka je něco zamítnuta, musí nejprve absorbovat energii. Tento nedostatek metody, která využívá absorpce a emise světla atomu. Ve stručnosti říci, že první otázkou teplu nebo světle, než se dostaneme spektrum. Problémy nevznikne, pokud vědec studovat hvězdy, a tak se prosvítat svých vlastních vnitřních procesů. Ale pokud chcete studovat kus rudy nebo potravinářského výrobku, k získání spektra je to skutečně nutné spálit. Tato metoda není vždy případ.

absorpční spektrum

Emise a absorpce světla atomy jako metoda „pracuje“ v obou stranách. Můžete posvítit na širokopásmových látky (tj jeden ve kterém jsou fotony různé vlnové délky), a pak uvidíme, co vlnových délek absorbovat. Ale tato metoda je vhodná ne vždy, být jisti, že materiál je transparentní pro požadované části elektromagnetického stupnice.

Kvalitativní a kvantitativní analýza

Bylo jasné, že spekter unikátní pro každou látku. Čtenář může dojít k závěru, že tato analýza se používá pouze stanovit materiál, ze kterého je vyroben. Nicméně, Možný rozsah je mnohem širší. Počet atomů v rámci sloučeniny lze nastavit pomocí speciální techniky šířka vyšetření a rozpoznání a intenzity výsledných linií. Kromě toho, tento indikátor může být vyjádřena v různých jednotkách:

• procento (například, tato slitina obsahuje 1% oxidu hlinitého);
• v molech (rozpuštěných v tomto kapalném 3 mol chloridu sodného);
• v gramech (přítomných ve vzorku 0,2 g uranu a thoria 0,4 g).

Někdy analýza je smíšený: kvalitativní i kvantitativní. Ale vzhledem k tomu, fyzici zapamatoval pozici linek a vyhodnocovány jejich odstín pomocí speciálních tabulek, ale teď se to všechno dělá program.

Využívání spektra

jsme již podrobně diskutovány, jaké emise a absorpce světla atomy. Spektrální analýza se používá velmi široce. Neexistuje žádná oblast lidské činnosti, byla použita bez ohledu na to, kde uvažujeme o jev. Zde jsou některé z nich:

1. Na začátku tohoto článku jsme hovořili o smartphony. Křemík polovodičové prvky jsou již tak malé, a to i výzkumných krystaly pomocí spektrální analýzy.
2. V případě jakéhokoliv incidentu, to je jedinečnost elektronovém obalu každého atomu určuje, jaký druh kulky vystřelil jako první, proč se porouchalo auto rámce nebo věžového jeřábu, stejně jako některé jedem otrávené lidi a kolik času strávil ve vodě.
3. Lék používaný spektrální analýzy ke svému prospěchu nejčastěji v souvislosti s tělesnými tekutinami, ale stává se, že tento způsob se aplikuje do tkání.
4. Vzdálených galaxií, kosmický plyn mraky, planety před hvězd - to vše je studována světla a jeho rozložení do spektra. Vědci znají složení těchto objektů, jejich rychlost a procesy, které se vyskytují v nich vzhledem k tomu, že mohou zachytit a analyzovat fotony, které emitují nebo absorbovat.

elektromagnetické scale

Nejvíc ze všeho, dbáme na viditelné světlo. Ale na elektromagnetickém měřítku tento segment je velmi malá. Skutečnost, že lidské oko není opravit mnohem širší sedm barev duhy. Může emitovat a absorbují nejen viditelné fotony (λ = 380-780 nm), ale jiné fotony. Elektromagnetická škála zahrnuje:

1. Rádiové vlny (lambda = 100 kilometrů) předávat informace na velké vzdálenosti. Vzhledem k velké vlnové délce, jejich energie je velmi nízká. Jsou velmi snadno vstřebává.
2. Terahertz vlny (X = 1-0,1 mm) až do nedávné doby, nebyly snadno dostupné. Dříve, jejich rozsah zahrnuje rádiové vlny, ale nyní tento segment elektromagnetického stupnice je přiděleno v samostatné třídy.
3. Infračervené vlnové délky (= 0,74-2000 mikrometrů) pro přenos tepla. Oheň, světlo, slunce vyzařují jim v hojnosti.

Viditelné světlo jsme prověřili, takže další podrobnosti o tom nebude psát.

Ultrafialové vlnová délka (λ = 10-400 nm) letální pro muže v přebytku, ale jejich nevýhodou je nevratná. Naše centrální hvězda dává hodně ultrafialovým světlem, a zemská atmosféra zachovává většinu z toho.

Rentgenové paprsky a paprsky gama (X <10 nm) mají společný rozsah, ale liší se v původu. Pro jejich získání je nutné rozptýlit elektrony nebo atomy na velmi vysoké rychlosti. Laboratoř lidí jsou schopné, ale v povaze takového výkonu nastat pouze uvnitř hvězdy nebo kolize hmotných objektů. Příkladem posledně uvedeného procesu, může sloužit jako výbuchy supernov, absorpci hvězdy černou dírou, setkání dvou galaxií a galaxií a masivních mračen plynu.

Elektromagnetické vlny všech rozsazích, a to jejich schopnost být emitovány a absorbovány atomy, se používají v lidské činnosti. Bez ohledu na skutečnost, že čtenář zvolil (nebo pouze pro vyvolené) jako cestami svého života, určitě čelit s výsledky spektrálních studií. Prodávající má moderní platební terminál, protože jakmile vědec studoval vlastnosti látek a vytvořil mikročip. Agrární oplodní pole a sbírat vysoké výnosy jsou už jen proto, že jednou geolog objevil v kuse fosforu rudy. Má na sobě světlé oblečení pouze s vynálezem trvalých chemických barviv.

Ale v případě, že čtenář chce spojit svůj život se světem vědy, budete muset studovat mnohem více, než je základní pojmy procesu emise a pohlcování fotonů světla v atomech.