La emisión kaj absorción de lumo de atomoj. La origino de linio spektroj

Ĉi tiu artikolo provizas la bazajn konceptojn necese kompreni kiel la emisión kaj absorción de lumo de atomoj. Ekzistas ankaŭ priskribis la uzon de ĉi tiuj fenomenoj.

Smartphone kaj fiziko

La viro kiu naskiĝis post 1990, lia vivo sen diversaj elektronikaj aparatoj ne povas provizi. La smartphone ne nur anstataŭas la telefono, sed ankaŭ ebligas monitori la ŝanĝokvotoj, klopodi, por voki taksion kaj eĉ korespondi kun la astronaŭtoj sur la ISS, tra lia apliko. Respektive, kaj estas perceptitaj de ĉiuj ciferecajn asistantoj kiel demando kompreneble. La emisión kaj absorción de lumo de atomoj kiuj faras kaj ebligis la epoko redukti ĉiaj aparatoj, do legantoj ŝajnas enuiga temo en fiziko lecionojn. Sed ĉi branĉo de fiziko multajn interesajn kaj ekscita.

Teoria fono por la malfermo de la spektroj

Jen onidiro: "La scivolemo antaŭ falo." Sed ĉi esprimon prefere al tio, ke la malĝusta rilato estas pli bona ne malhelpi. Se, tamen, montros scivolemon al la mondo, nenio malĝuste ne okazos. Fine de la deknaŭa jarcento, oni komencis kompreni la naturon de magnetismo (kiu estas bone dokumentita en la sistemo de ekvacioj de Maxwell). La sekva demando, kiu permesus sciencistoj, iĝis la strukturo de materio. Estas necese tuj klarigi, ĉar la scienco ne estas tre valora emisión kaj absorción de lumo de atomoj. Linio spektro - estas konsekvenco de ĉi tiu fenomeno kaj la bazo por la studo de la strukturo de la materio.

strukturo de la atomo

Sciencistoj en antikva Grekio sugestas ke la marmoraj konsistas el pluraj pecoj de nedividebla "atomoj". Kaj antaŭ la fino de la deknaŭa jarcento, la homo pensis ke estis la plej malgranda eroj de materio. Sed la sperto de Rutherford en la dispersión de pezaj partikloj en la oro rapiron montris, ke la atomo ankaŭ havas internan strukturon. Pezaj kerno estas en la centro kaj pozitive ŝargita, malpeza negativaj elektronoj rondiras ĉirkaŭ li.

Paradoksoj de atomoj ene de la Maxwell teorio

Ĉi tiuj trovoj okazigis plurajn paradoksojn: laŭ ekvacioj de Maxwell, ĉiu movante ŝargita partiklo elsendas elektromagnetan kampon do perdas energion. Kial, do, la elektronoj ne falas en la kerno, kaj daŭre rotacias? Estis ankaŭ ne estas klara kial ĉiu atomo sorbas aŭ elsendas fotonojn de certa ondolongo nur. Bohr teorio ebligis kuraci la difektojn enmetante orbitoj. Laŭ la dogmoj de tiu teorio, la elektronoj ĉirkaŭ la nukleo povas esti nur sur tiuj orbitoj. La transiro inter la du najbaraj ŝtatoj estas akompanita ĉu per la emisión aŭ absorción de fotono kun certa energio. La emisión kaj absorción de lumo de atomoj, ĝuste pro tio.

ondolongo, frekvenco, energio

Por pli kompleta bildo vi devas paroli iomete pri fotonoj. Tiuj estas elementaj partikloj, kiuj ne havas ripozon maso. Ili ekzistas nur dum moviĝas tra la medio. Sed la pezo ankoraŭ havas: batante la surfaco, ili transdonas lin impulso ke estus neebla sen la amaso. Nur multa ĝi estas konvertita en energion, farante la substanco de kiu ili batis kaj ili estas absorbita, iom varma. Bohr teorio ne klarigas tiun fakton. La proprietoj de la fotono kaj la trajtoj de lia konduto estas priskribita per kvantuma fiziko. Do, la fotono - ambaŭ ondo kaj partiklo kun maso. Fotono, kaj kiel ondo havas la sekvajn karakterizaĵojn: longitudon (λ), ofteco (ν), energio (E). Ju pli longe la ondolongo la pli malalta la frekvenco, kaj la pli malalta la energio.

La spektro de atomo

La atoma spektro estas formita en pluraj stadioj.

1. Elektronika ŝaltiloj en la atomo kun orbital 2 (de pli alta energio) sur la orbita 1 (kun malalta energio malpli).
2. Certa kvanto de energio liberigita, kiu estas formita kiel kvantuma de lumo (hν).
3. Ĉi fotono estas elsendita en la ĉirkaŭa spaco.

Ĝi tiel akiris kaj linio spektro atomon. Kial nomas tiel, klarigas sian formon kiam specialaj aparatoj "catch" la eksiĝinta fotonoj de lumo sur registradon aparato fiksita nombro de linioj. Disigi fotonoj de malsamaj ondolongoj, uzita de la difrakto fenomeno ondoj kun malsamaj oftecoj havas malsamajn refrakta indico, de ĉi tie, oni pli deviigis ol la alia.

Propraĵoj de substancoj kaj spektroj

La linio spektro de la substanco estas unika por ĉiu speco de atomoj. Tio estas, en la emisión de hidrogeno donos unu aro de linioj, kaj oro - alian. Ĉi tiu fakto estas la bazo por la aplikado de spektroskopio. Ricevinte la spektro ion, oni povas kompreni, kio estas en substanco, en ĝia atomoj aranĝis relative al unu la alian. Tiu metodo ebligas al vi difini kaj diversaj ecoj de la materialoj, kiuj ofte uzas kemio kaj fiziko. Absorción kaj emisión de lumo de atomoj - unu el la plej komunaj iloj por la studo de la ĉirkaŭa mondo.

Malfacilaĵoj spektroj de emisión

Ĝis ĉi tiu punkto diras pli pri kiel atomoj elsendas. Sed ĝenerale, ĉiuj elektronoj estas en orbitales en lia stato de ekvilibro, ili havas neniun kialon por movi al aliaj ŝtatoj. La substanco estas io malakceptita, ĝi devas sorbi la energion. Tiu manko de metodo kiu ekspluatas la absorción kaj emisión de lumo atomon. Mallonge diri, ke la unua afero por hejti aŭ lumo, antaŭ ol ni akiras la spektro. Aferoj ne levigxu, se sciencisto studanta la steloj, kaj tiel ili brilas tra iliaj propraj internaj procezoj. Sed se vi volas studi pecon da erco aŭ nutraĵo produkto, akiri la spektro estas vere necese bruligi. Tiu metodo ne estas ĉiam la kazo.

absorción spektroj

Emisión kaj absorción de lumo de atomoj kiel metodo "laboras" en ambaŭ flankoj. Vi povas brilos lumo sur substanco larĝa bando (ekzemple, unu en kiu estas fotonoj de malsamaj ondolongoj), kaj poste vidi, kiel signon per longoj sorbas. Sed ĉi metodo taŭgas ne ĉiam, nepre, ke la materialo estas travidebla al la dezirita parton de la elektromagneta skalo.

Kvalita kaj kvanta analizo

Evidentiĝis ke spektroj unika al ĉiu substanco. La leganto povas konkludi, ke tiu analizo estas nur uzitaj por determini la materialo el kiu ĝi estas farita. Tamen, la ebla gamo estas multe pli larĝa. numeron de atomoj ene de la kunmetaĵo povas esti aro uzante specialajn teknikojn larĝa ekzameno kaj rekono kaj intenseco de la rezultanta linioj. Cetere, ĉi indikilo povas esti esprimitaj en malsamaj unuoj:

• procento (ekzemple, ĉi alojo enhavas 1% alúmina);
• en moloj (solvita en ĉi tiu likva 3 mol de natria klorido);
• en gramoj (ĉeestanta en la specimeno de 0,2 g de uranio kaj torio 0,4 gramoj).

Kelkfoje la analizo estas miksitaj: ambaŭ kvalitaj kaj kvantaj. Sed dum fizikistoj parkeris pozicion de la linioj, kaj taksis sian ombron helpe de specialaj tabloj, sed nun ĉiuj faras la programon.

La uzo de spektro

Ni jam diskutis detale, kion la emisión kaj absorción de lumo de atomoj. Spektra analizo estas uzata tre vaste. Ne estas spaco de homa aktiveco, ne gravas kie ni konsiderante la fenomeno estis uzata. Jen kelkaj el ili:

1. Komence de ĉi tiu artikolo, ni parolis pri smartphones. Silicon semikonduktaĵaj elementoj iĝis tiel malgranda, inkluzive tra esploro kristaloj uzante spektra analizo.
2. Se iu incidento estas la unikeco de la elektrona ŝelo de ĉiu atomo determinas kia kuglo pafis unue, kial la aŭto paneis kadron aŭ turo gruo, tiel kiel iuj veneno venenita homo kaj kiom tempo li pasigis en la akvo.
3. Medicino uzita spektra analizo por ilia avantaĝo plej ofte rilate al korpo fluaĵoj, sed okazas ke tiu metodo estas aplikita al la ŝtofoj.
4. Malproksimaj galaksioj, kosma gaso nuboj, planedoj antaŭ la steloj - ĉio ĉi estas studita de lumo kaj lia descomposición en spektroj. Sciencistoj konas la komponado de ĉi tiuj celoj, ilia rapideco, kaj la procezoj, kiuj okazas en ili pro la fakto ke ili povas kapti kaj analizi la fotonoj elsendas aŭ sorbi.

elektromagneta skalo

Plejparto de ĉiuj, ni atentu videbla lumo. Sed sur la elektromagneta skalo tiu segmento estas tre malgranda. La fakto ke la homa okulo ne fiksas multe pli larĝa sep koloroj de la ĉielarko. Povas elsendi kaj sorbi ne nur videblaj fotonoj (λ = 380-780 nm), sed aliaj fotonoj. Elektromagneta skalo inkludas:

1. Radio ondoj (λ = 100 kilometroj) transdoni informon super longaj distancoj. Pro la tre granda longitudo de ondo, ilia energio estas tre malalta. Ili estas tre facile sorbita.
2. Terahertz ondo (λ = 1-0,1 mm) ĝis faras malmulta, ne estis facile disponeblaj. Antaŭe, ilia teritorio inkludas radioondojn, sed nun ĉi tiu segmento de la elektromagneta skalo estas asignita en aparta klaso.
3. Transruĝa Wavelength (λ = 0,74-2000 mikrometroj) varmeco translokigo. Fajro, lumo, suno elsendas ili multe.

Videbla lumo ni reviziis, do pli da detaloj pri ĝi ne skribi.

Ultraviola ondolongo (λ = 10-400 nm) mortiga por homo en eksceso, sed ilia malavantaĝo estas neinversigeblaj. Nia centra stelo donas multajn transviola lumo, kaj la Tera atmosfero retenas la plimulton de tio.

Ikso-radioj kaj gama-radioj (λ <10 nm) havas komunan teritorio, sed malsamas en origino. Akiri ilin, necesas dissemi elektronoj aŭ atomoj al tre alta rapidecoj. Laboratorio de homoj kapablas ĝin, sed en la naturo de tiaj potenco nur okazi ene steloj, aŭ la kolizioj de amasaj objektoj. Ekzemplo de tiu lasta procezo povas servi kiel supernovao eksplodoj, la absorción de la stelo de nigra truo, la renkonto de du galaksioj kaj galaksioj kaj masivaj nuboj de gaso.

Elektromagnetaj ondoj de ĉiuj rangoj, nome ilia kapablo esti elsendita kaj sorbita de atomoj, estas uzataj en la homa aktiveco. Sen konsidero de la fakto, ke la leganto elektis (aŭ nur elektitojn) kiel sia vivo padojn, li certe alfronti kun la rezultoj de spektraj studoj. La vendisto ĝuas modernan pago terminalo ĉar iam la sciencisto studis la ecoj de substancoj kaj kreis microchip. Agrara fekundigas la kampoj kaj kolekti alta rendimento estas nun nur ĉar unufoje geologo malkovris en pecon de fosforo erco. Ŝi portas brilan veston nur kun la invento de persista kemiaj tinkturas.

Sed se la leganto deziras konekti lian vivon kun la mondo de la scienco, vi devas studi multe pli ol la bazajn konceptojn de la procezo de emisión kaj absorción de fotonoj de lumo en atomoj.