Емисията и абсорбиране на светлина от атоми. Произходът на линия спектри

В тази статия са основните понятия, необходими за разбирането на начина, по който излъчване и поглъщане на светлината от атоми. Там също се описва използването на тези явления.

Smartphone и физика

Човекът, който е роден след 1990 г., животът му без разнообразие от електронни устройства не може да осигури. Смартфонът не само замества телефона, но и го прави възможно да се наблюдава валутните курсове, за да преговарям, да се обадя на такси и дори съвпада с астронавтите на борда на МКС, чрез прилагането им. Съответно, и се възприема от всички тези цифрови помощници като нещо естествено. Емисията и усвояването на светлина от атоми, които правят и правят възможно ерата на намаляване на всички видове устройства, така че читателите ще изглежда скучна тема по физика уроци. Но този клон на физиката много интересно и вълнуващо.

Теоретични основи за откриването на спектрите

Има една поговорка: ". Любопитството преди падане" Но този израз по-скоро на факта, че грешната връзката е по-добре да не се намесва. Ако, обаче, показват любопитство към света, нищо лошо няма да се случи. В края на деветнадесети век, хората започнаха да разбират естеството на магнетизъм (което е добре документирано в системата на уравненията на Максуел). Следващият въпрос, който би позволил на учените, се превърна в структурата на материята. Необходимо е незабавно да се изясни, защото науката не е много ценно излъчване и поглъщане на светлината от атоми. Line спектри - е следствие на това явление и основа за изучаване на структурата на материята.

структура на атома

Учените в древна Гърция показват, че мраморът е съставено от няколко парчета от неделими "атоми". И преди края на деветнадесети век, хората мислеха, че е най-малките частици на материята. Но опита на Rutherford на разпръскването на тежки частици на златно фолио е показал, че атом, също има вътрешна структура. Тежка ядро се намира в центъра и положително заредени, леки отрицателни електрони се въртят около него.

Парадокси на атома в теорията на Максуел

Тези констатации са довели до няколко парадокси: според уравненията на Максуел, всяко движещо се заредена частица излъчва електромагнитно поле, следователно, губи енергия. Защо тогава електроните не попадат в ядрото, и продължават да се върти? Той също така не е ясно защо всеки атом поглъща или излъчва фотони само определена дължина на вълната. теория на Бор направи възможно да се излекува дефектите чрез въвеждане орбитали. Според каноните на тази теория, електроните около ядрото могат да бъдат само на тези орбитали. Преходът между двете съседни страни се придружава или от емисията или абсорбцията на фотон с определена енергия. Емисията и абсорбиране на светлина от атоми Именно заради това.

дължина на вълната, честота, енергия

За по-пълна картина, което трябва да се говори малко за фотони. Това са елементарни частици, които нямат маса в покой. Те съществуват само докато се движат през околната среда. Но теглото все още имат: поразително на повърхността, те го предават един импулс, че би било невъзможно без масата. Просто много от него се превръща в енергия, което прави съдържанието на който те удари и те се абсорбират, малко по-топло. теория на Бор не обяснява този факт. Свойствата на фотона и особеностите на поведението му е описано от квантовата физика. Така че, на фотона - вълна, така и частица с маса. Photon, и като вълна има следните характеристики: дължина (λ), честота (ν), енергия (Е). Колкото по-дълго дължина на вълната по-ниска честота, и по-ниска енергия.

Спектърът на атом

Атомното спектър е оформена в няколко етапа.

1. Електронни ключове в атома с орбитален 2 (по-висока енергия) на орбитален 1 (с ниска енергия, по-малко).
2. Определено количество енергия се освобождава, която е оформена като квантов на светлина (hν).
3. Това фотон се излъчва в околното пространство.

Така получени и линия спектър атом. Защо се нарича по този начин, обяснява формата му, когато специални устройства "улов" на изходящите фотоните на светлината на записващо устройство определен брой линии. За разделяне фотони на различни дължини на вълните, които се използват от феномен вълни дифракция с различни честоти имат различен коефициент на пречупване, следователно, още един деформираната от другата.

Свойства на вещества и спектрите

спектър линия на веществото е уникален за всеки вид атоми. Това означава, че в отделянето на водород ще даде един набор от линии и злато - друг. Този факт е в основата на прилагането на спектроскопия. След като се получи нещо спектър, може да се разбере това, което е по същество в неговите атоми подредени един спрямо друг. Този метод позволява да се определи и различни свойства на материалите, които често използва химия и физика. Поглъщане и излъчване на светлина от атоми - един от най-често срещаните инструменти за изучаване на заобикалящия ни свят.

спектри Недостатъци на емисиите

До този момент, казва повече за това как атоми излъчват. Но обикновено, всички електрони са в орбитали в равновесното си състояние, те нямат причина да се преместят в други държави. Веществото е нещо отхвърлено, то трябва първо да погълне енергията. Тази липса на метод, който използва абсорбцията и излъчването на светлина атом. Накратко се каже, че на първия въпрос на топлина или светлина, преди да стигнем спектъра. Проблеми няма да възникнат, ако един учен изучаване на звездите, и така те грее чрез собствените си вътрешни процеси. Но ако искате да учите парче руда или хранителен продукт, за да се получи спектъра всъщност е необходимо да се изгори. Този метод не винаги е така.

абсорбционни спектри

Емисии и абсорбиране на светлина от атоми като метод "работи" в двете страни. Можете да се отрази и на широколентов вещество (т.е. такава, в която има фотони с различни дължини на вълната), а след това да видим какво дължини на вълната поглъщат. Но този метод е подходящ, не винаги, не забравяйте, че материалът е прозрачен до желаната част на електромагнитния скалата.

Качествен и количествен анализ

Стана ясно, че спектри уникален за всяко вещество. Читателят може да се заключи, че този анализ се използва само за определяне на материала, от който е направен. Въпреки това, е възможно обхватът е много по-широк. брой атоми в съединението може да бъде определен с помощта на специални техники ширина изследване и разпознаване и интензитет на получените линии. Освен това, този показател може да се изрази в различни единици:

• процент (например, тази сплав съдържа 1% алуминиев оксид);
• в мола (разтворени в течността 3 мола натриев хлорид);
• в грамове (в пробата от 0,2 г от уран и торий 0.4 гр).

Понякога анализът е смесена: количествена и качествена. Но докато физиците запомнени позиция на линиите, и оценява тяхната сянка, с помощта на специални маси, но сега всичко това прави програмата.

Използването на спектъра

Ние вече са дискутирани в детайли, което емисията и абсорбиране на светлина от атоми. Спектрален анализ се използва много широко. Не е област от човешката дейност, е бил използван, без значение къде обмисляме този феномен. Ето някои от тях:

1. В началото на тази статия, ние говорихме за смартфони. Силиконовата полупроводникови елементи са станали толкова малки, включително чрез изследвания кристали използвайки спектрален анализ.
2. Ако всеки инцидент, това е уникалността на електронната обвивка на всеки атом определя какъв куршум уволнен първо, защо колата се развали рамка или кулокран, както и някои отрова отровен хора и колко време той прекарва във водата.
3. Медицина използва спектрален анализ им предимство най-често във връзка с телесни течности, но това се случва, че този метод се прилага към тъканите.
4. Далечни галактики, космически газови облаци, планети пред звездите - всичко това се изучават от светлина и нейното разпадане в спектри. Учените знаят, съставът на тези обекти, тяхната скорост и процесите, които се случват в тях се дължи на факта, че те може да улавя и анализира фотоните те излъчват или поглъщат.

Електромагнитна мащаб

Преди всичко, ние се обърне внимание на видима светлина. Но от електромагнитната скала този сегмент е много малък. Фактът, че човешкото око не решава много по-широк седем цвята на дъгата. Може излъчват и поглъщат не само видими фотони (λ = 380-780 нанометра), но други фотони. Електромагнитна мащаб включва:

1. Радиовълните (к = 100 км) предаване на информация на дълги разстояния. Благодарение на много голяма дължина на вълната, енергията им е много ниска. Те се абсорбират много лесно.
2. Terahertz вълна (X = 1-0,1 mm) доскоро, не са лесно достъпни. Преди това им гама включва радио вълни, но сега този сегмент на електромагнитната скала се разпределя в отделен клас.
3. Инфрачервен дължина на вълната (X = 0,74-2000 микрометра) за пренос на топлина. Пожар, светлина, слънце ги отделят в изобилие.

Видимата светлина прегледахме, така че повече подробности за това няма да пишат.

Ултравиолетов дължина на вълната (λ = 10-400 пМ) летална за мъж в излишък, но им недостатък е необратимо. Нашата централна звезда дава много ултравиолетова светлина, и атмосферата на Земята запазва голямата част от него.

Рентгенови лъчи и гама лъчи (к <10 пМ) имат общ обхват, но се различават по произход. Към тях се получи, е необходимо да се разпръсне електрони или атоми към много високи скорости. Лаборатория на хората са в състояние да го, но в същността на тези правомощия да се появява само вътре звезди, или сблъсъците на масивни обекти. Един пример за последния процес може да служи като експлозии на свръхнови, усвояването на звездата от черна дупка, Срещата на два галактики и галактики и огромни облаци от газ.

Електромагнитните вълни на всички диапазони, а именно способността им да се отделят и се абсорбира от атоми, се използват в човешката дейност. Независимо от факта, че на читателя е избрал (или само да се избира) като пътеките на живота си, той със сигурност се сблъскват с резултатите от спектрални изследвания. Продавачът се радва на модерен терминал за плащане, защото след като ученият изучава свойствата на веществата и създаде микрочип. Аграрната опложда нивите и събират високи добиви са сега, само защото веднъж геолог открити в парче фосфор руда. Тя носи ярки дрехи само с изобретяването на устойчиви химически бои.

Но ако читателят желае да свърже живота си със света на науката, трябва да се учи много повече от основните понятия на процеса на излъчване и поглъщане на фотони светлина в атоми.