De emissie en absorptie van licht door atomen. De oorsprong van lijnspectra

Dit artikel geeft de basisbegrippen noodzakelijk om te begrijpen hoe de emissie en absorptie van licht door atomen. Ook wordt het gebruik beschreven van deze verschijnselen.

Smartphone en natuurkunde

De man die werd geboren na 1990, kan zijn leven zonder een scala aan elektronische apparaten niet te bieden. De smartphone vervangt niet alleen de telefoon, maar maakt het ook mogelijk om het toezicht op de wisselkoersen, de transactie, om een taxi te bellen en zelfs overeen met de astronauten aan boord van het ISS, door middel van hun applicatie. Respectievelijk, en worden waargenomen door al die digitale assistenten als een vanzelfsprekendheid. De emissie en absorptie van licht door atomen die te maken en mogelijk gemaakt het tijdperk van het verminderen van alle soorten apparaten, zodat de lezers een saaie onderwerp in de natuurkunde lessen zal lijken. Maar deze tak van de natuurkunde een heleboel interessante en spannend.

Theoretische achtergrond voor de opening van de spectra

Er is een gezegde: "De nieuwsgierigheid voor de val" Maar deze uitdrukking in plaats van het feit dat de verkeerde relatie is beter niet te bemoeien. Indien echter blijkt nieuwsgierigheid naar de wereld, zal er niets mis niet gebeuren. Aan het eind van de negentiende eeuw, begonnen de mensen om te begrijpen van de aard van magnetisme (die goed zijn gedocumenteerd in het systeem van de vergelijkingen van Maxwell). De volgende vraag die wetenschappers in staat zou stellen, werd de structuur van de materie. Het is noodzakelijk om onmiddellijk duidelijkheid te scheppen: voor de wetenschap is niet erg waardevol emissie en absorptie van licht door atomen. Lijnspectra - is een gevolg van dit verschijnsel en de basis voor de studie van de structuur van de materie.

van het atoom

Wetenschappers in het oude Griekenland suggereren dat de knikker is opgebouwd uit verschillende stukken van ondeelbare "atomen." En voor het einde van de negentiende eeuw, mensen dachten dat het was de kleinste deeltjes van de materie. Maar de ervaring van Rutherford de verspreiding van zware deeltjes op goudfolie heeft aangetoond dat het atoom ook een binnenstructuur. Heavy kern ligt in het centrum en positief geladen, licht negatieve elektronen draaien om hem heen.

Paradoxes atomen in de Maxwelltheorie

Deze bevindingen hebben aanleiding gegeven tot verschillende paradoxen: volgens de vergelijkingen van Maxwell, bewegende geladen deeltjes zendt een elektromagnetisch veld, daardoor energie verliest. Waarom dan de elektronen vallen niet in de kern, en blijven draaien? Het was niet duidelijk waarom elk atoom absorbeert en emitteert fotonen slechts een bepaalde golflengte. De theorie van Bohr maakte het mogelijk om de gebreken te genezen door het invoeren van orbitalen. Volgens de leerstellingen van deze theorie, kan de elektronen rond de kern slechts op deze orbitalen. De overgang tussen de twee naburige toestanden vergezeld gaan van de emissie of absorptie van een foton met een bepaalde energie. De emissie en absorptie van licht door atomen Juist vanwege dit.

golflengte, frequentie, energie

Voor een completer beeld moet je een beetje praten over fotonen. Dit zijn elementaire deeltjes die geen rust massa hebben. Ze bestaan alleen zolang bewegen door het milieu. Maar het gewicht nog steeds: het slaan van de oppervlakte, zenden zij het een impuls die onmogelijk zou zijn geweest zonder de massa. Gewoon een groot deel daarvan wordt omgezet in energie, waardoor de stof waarvan zij geraakt en ze worden geabsorbeerd, een beetje warmer. Bohr's theorie niet dit feit verklaren. De eigenschappen van het foton en de kenmerken van het gedrag wordt beschreven door kwantumfysica. Dus de foton - zowel golf en deeltje met massa. Foton, en als een golf heeft de volgende kenmerken: een lengte (λ), een frequentie (ν), energie (E). Hoe langer de golflengte hoe lager de frequentie en des te lager het energieverbruik.

Het spectrum van een atoom

De atomaire spectrum wordt gevormd in meerdere fasen.

1. Elektronische schakelaars in het atoom met orbitaal 2 (hogere energie) op de orbitale 1 (met lage energie minder).
2. Bepaalde hoeveelheid energie vrij, die wordt gevormd als een kwantum licht (hv).
3. Het foton wordt geëmitteerd in de omringende ruimte.

Zo verkregen en lijnenspectrum voorstelt. Waarom is het zo genoemd, verklaart zijn vorm als speciale apparaten "vangen" de uitgaande fotonen van licht op een opnameapparaat vast aantal lijnen. Fotonen met verschillende golflengten, die door de diffractieverschijnsel golven met verschillende frequenties scheiden verschillende brekingsindex daarmee één afgebogen dan de andere.

Eigenschappen van stoffen en spectra

De lijn spectrum van de stof is uniek voor elke soort atomen. Dat wil zeggen, de emissie van waterstof zal één stel lijnen en goud gave - andere. Dit feit is de basis voor de toepassing van de spectroscopie. Hebben verkregen spectrum alles, kan men begrijpen wat er in hoofdzaak, atomen zodanig ten opzichte van elkaar. Met deze methode kunt u definiëren en de verschillende eigenschappen van de materialen, die vaak gebruik maakt van scheikunde en natuurkunde. Absorptie en emissie van licht door atomen - een van de meest gebruikte instrumenten voor de studie van de omringende wereld.

Nadelen emissiespectra

Tot op dit punt zegt meer over hoe atomen uitzenden. Maar meestal, alle elektronen in orbitalen in zijn evenwichtstoestand, hebben zij geen reden om te verhuizen naar andere staten. De stof is iets afgewezen, moet u eerst de energie te absorberen. Dit gebrek aan een werkwijze die de absorptie en emissie van licht atoom exploiteert. In het kort zeggen dat de eerste zaak aan hitte of licht, voordat we het spectrum te krijgen. Kwesties zullen niet aan de orde, als een wetenschapper van de sterren te bestuderen, en dus zijn ze schitteren door hun eigen interne processen. Maar als je wilt een stuk van erts of voedsel product te bestuderen, om het spectrum is het eigenlijk noodzakelijk om branden te verkrijgen. Deze methode is niet altijd het geval.

absorptiespectra

Emissie en absorptie van licht door atomen als methode "werken" de beide zijden. Vind licht op breedband stof (dat wil zeggen één waarin er fotonen van verschillende golflengtes) schijnen, en wat golflengten absorberen. Deze methode is geschikt niet altijd zeker dat het materiaal doorlatend is voor het gewenste deel van de electromagnetische straling.

Kwalitatieve en kwantitatieve analyse

Het werd duidelijk dat spectra uniek zijn voor elke stof. De lezer kan concluderen dat deze analyse alleen wordt gebruikt om het materiaal waarvan het is gemaakt bepaalt. Echter, het mogelijke bereik is veel breder. aantal atomen in de verbinding kan worden ingesteld met behulp van speciale technieken breed onderzoek en herkenning en intensiteit van de resulterende lijnen. Bovendien kan deze indicator worden uitgedrukt in verschillende eenheden:

• percentage (bijvoorbeeld, deze legering 1% aluminiumoxide);
• in molen (opgelost in deze vloeistof 3 mol natriumchloride);
• in g (aanwezig in het monster van 0,2 g uranium en thorium 0,4 g).

Soms is de analyse is gemengd: zowel kwalitatief als kwantitatief. Maar terwijl natuurkundigen opgeslagen positie van de lijnen, en evalueerden hun schaduw met behulp van speciale tafels, maar nu al maakt het programma.

Het gebruik van spectrum

We hebben reeds uitvoerig besproken wat de emissie en absorptie van licht door atomen. Spectrale analyse wordt zeer veel gebruikt. Er is geen enkel gebied van menselijke activiteit, ongeacht waar we overwegen het fenomeen werd gebruikt. Hier zijn een aantal van hen:

1. Aan het begin van dit artikel, hebben we gesproken over smartphones. Silicium halfgeleider elementen zo klein geworden, onder andere door onderzoek kristallen behulp spectraalanalyse.
2. Als er een incident is het unieke karakter van het elektron shell van elk atoom bepaalt wat voor soort kogel afgevuurd eerste, waarom de auto brak framework of torenkraan, evenals enkele vergif vergiftigd mensen en hoeveel tijd hij in het water doorgebracht.
3. Geneesmiddel spectraalanalyse in hun voordeel meestal met betrekking tot lichaamsvloeistoffen, maar het gebeurt dat deze methode wordt toegepast op de weefsels.
4. Verre sterrenstelsels, kosmische gaswolken, planeten in de voorkant van de sterren - dit alles wordt bestudeerd door het licht en de afbraak in spectra. Wetenschappers kennen de samenstelling van deze objecten, hun snelheid, en de processen die zich in hen te wijten aan het feit dat ze kunnen vangen en de fotonen ze uitstoten analyseren of te absorberen.

elektromagnetische schaal

De meeste van allemaal, besteden we aandacht aan zichtbaar licht. Maar de electromagnetische straling dit segment is zeer klein. Het feit dat het menselijk oog niet veel breder zeven kleuren van de regenboog is verholpen. Kan uitzenden en opvangen niet alleen zichtbare fotonen (λ = 380-780 nm), maar andere fotonen. Elektromagnetische schaal bestaat uit:

1. Radiogolven (λ = 100 kilometer) informatie verzenden over lange afstanden. Als gevolg van de zeer grote golflengte, hun energie is zeer laag. Ze zijn zeer gemakkelijk geabsorbeerd.
2. Terahertz golven (λ = 1-0,1 mm) tot voor kort waren niet beschikbaar. Voorheen het assortiment radiogolven, maar nu dit segment van de electromagnetische straling wordt in een aparte klasse toegewezen.
3. Infrarode golflengte (λ = 0,74-2000 micrometer) warmteoverdracht. Vuur, licht, zon stoten ze in overvloed.

Zichtbaar licht beoordeeld we, dus meer details over het niet zal schrijven.

ultraviolette golflengte (λ = 10-400 nm) dodelijk voor de mens boven, maar het nadeel is onomkeerbaar. Onze centrale ster geeft veel ultraviolet licht, en de aardse atmosfeer behoudt het meeste.

Röntgenstraling en gammastraling (λ <10 nm) een gemeenschappelijke traject, maar verschillen oorsprong. Om ze te verkrijgen, is het noodzakelijk om elektronen of atomen tot zeer hoge snelheden dispergeren. Laboratorium van de mensen in staat zijn, maar in de aard van dergelijke macht alleen plaatsvinden binnen de sterren, of de botsingen van massieve objecten. Een voorbeeld van dit laatste proces kan dienen als supernovaexplosies de absorptie van de ster een zwart gat, de ontmoeting van beide stelsels en stelsels en massale gaswolken.

Elektromagnetische golven van alle reeksen, namelijk hun vermogen te zenden en geabsorbeerd door atomen worden toegepast in menselijke activiteiten. Ongeacht het feit dat de lezer heeft gekozen (of slechts elect) als paden Simon, hij zeker oog met de resultaten van spectrale studies. De verkoper heeft een modern betaalterminal want zodra de wetenschapper bestudeerde de eigenschappen van stoffen en creëerde een microchip. Agrarische bevrucht de velden en het verzamelen van hoge opbrengsten heeft nu de mogelijkheid, want zodra een geoloog in een stuk van fosfor erts ontdekt. Ze draagt lichte kleding alleen met de uitvinding van de aanhoudende chemische kleurstoffen.

Maar als de lezer wil zijn leven te verbinden met de wereld van de wetenschap, moet je veel meer dan de basisconcepten van het proces van de emissie en absorptie van fotonen van licht in atomen te bestuderen.