A emisión e absorción de luz por átomos. A orixe da liña de espectros

Este artigo ofrece os conceptos básicos necesarios para entender como a emisión e absorción de luz por átomos. Tamén se describe o uso destes fenómenos.

Smartphone e física

O home que naceu despois de 1990, a súa vida sen unha variedade de dispositivos electrónicos non poden proporcionar. O teléfono non soa substitúe o teléfono, pero tamén fai que sexa posible seguir os tipos de cambio, a tratar, para chamar un taxi e mesmo corresponder cos astronautas a bordo da ISS, a través da súa aplicación. Respectivamente, e son percibidos por todos os asistentes dixitais como unha cuestión de disciplina. A emisión e absorción de luz por átomos que forman e posibilitaron a era de reducir todo tipo de dispositivos, para que os lectores van parecer un asunto aburrido en clases de física. Pero esta rama da física moi interesante e emocionante.

embasamento teórico para a apertura dos espectros

Hai un dito que di: "A curiosidade antes dunha caída." Pero esta expresión si ao feito de que a relación incorrecta é mellor non interferir. Se, con todo, mostran curiosidade en relación ao mundo, nada de malo non vai ocorrer. Ao final do século XIX, as persoas comezaron a comprender a natureza do magnetismo (que é ben documentado no sistema de ecuacións de Maxwell). A seguinte pregunta, o que permitiría que os científicos, tornouse a estrutura da materia. Cómpre aclarar inmediatamente, porque a ciencia non é a emisión moi valioso e absorción de luz por átomos. Espectros de liña - é unha consecuencia deste fenómeno é a base para o estudo da estrutura da materia.

estrutura do átomo

Científicos na Grecia antiga suxiren que o mármore está composta de varias pezas de indivisibles "átomos". E antes de finais do século XIX, as persoas pensaban que era as menores partículas da materia. Pero a experiencia de Rutherford na dispersión de partículas pesadas na folla de ouro demostrou que o átomo tamén ten unha estrutura interna. núcleo pesado é no centro e positivamente cargadas, electróns negativos leves xiran en torno a el.

Paradoxes dos átomos dentro da teoría Maxwell

Estes descubrimentos deron orixe a varios paradoxos: segundo as ecuacións de Maxwell, calquera partícula cargada en movemento emite un campo electromagnético, polo tanto, perde enerxía. Por que, entón, os electróns non caen no núcleo, e continuar a xirar? Tampouco era claro por que cada átomo absorbe ou emite fotóns de só unha determinada lonxitude de onda. A teoría de Bohr fixo posible para curar os defectos inserindo orbitais. De acordo cos principios desta teoría, os electróns ao redor do núcleo pode ser só sobre estes orbitais. A transición entre os dous estados veciños é acompañado quere pola emisión ou absorción dun fotón con certa enerxía. A emisión e absorción de luz por átomos e precisamente por mor deste.

lonxitude de onda, frecuencia, a enerxía

A unha imaxe máis completa ten que falar un pouco sobre os fotóns. Estes son partículas elementais que non teñen masa de repouso. Existen só mentres se move a través do medio ambiente. Pero o peso aínda ten: alcanzar a superficie, transmiten un impulso que sería imposible sen a masa. Só un lote de que é convertida en enerxía, facendo a substancia de que baten e son absorbidos, un pouco máis quente. A teoría de Bohr non explica este feito. As propiedades do fotón e as características do seu comportamento descríbese pola física cuántica. Así, o fotón - tanto de onda e partícula de masa. Fotón, e como unha onda ten as seguintes características: unha lonxitude (λ), unha frecuencia (ν), a enerxía (E). Canto máis tempo a lonxitude de onda menor é a frecuencia, e canto menor sexa a enerxía.

O espectro dun átomo

O espectro atómica está formado en varias etapas.

1. conmutador electrónico do átomo con orbital 2 (de enerxía máis elevada) sobre a orbital 1 (con baixo consumo de enerxía inferior).
2. Certa cantidade de enerxía é liberada, a cal está formada como un cuanto de luz (HV).
3. Este fotón se emite para o espazo circundante.

Así, obtido e átomo de liña de espectro. Por que se chama dese xeito, explica a súa forma cando os dispositivos especiais "incorporarse" os fotóns de saída de luz sobre un número fixo dispositivo de gravación de liñas. Para separar fotóns de diferentes lonxitudes de onda, usadas polas ondas fenómeno de difracción con diferentes frecuencias teñen índice de refracción diferente, por iso, unha deflectida do que o outro.

Propiedades das substancias e espectros

O espectro de liña da substancia é único para cada tipo de átomos. É dicir, na emisión de hidróxeno dará un conxunto de liñas, e ouro - outros. Este feito é a base para a aplicación da espectroscopia. Obtendo o espectro de calquera cousa, pódese entender o que é, en principio, en seus átomos dispostos en relación ao outro. Este método permite que estableza e varias propiedades dos materiais, que moitas veces usa química e física. Absorción e emisión de luz por átomos - unha das ferramentas máis comúns para o estudo do mundo circundante.

espectros de emisión desvantaxes

Ata este punto di máis sobre como os átomos emiten. Pero, xeralmente, as electróns están en orbitais no seu estado de equilibrio, non teñen ningunha razón para desprazarse a outros estados. A substancia é algo rexeitado, debe primeiro absorber a enerxía. Esta falta de un método que explota a absorción e emisión de átomo de luz. Resumidamente dicir que a primeira materia de calor ou luz, antes de obter o espectro. Problemas non van xurdir, Un científico estudando as estrelas, e así eles brillan a través dos seus propios procesos internos. Pero se quere estudar unha peza de mineral ou produto alimentario, para obter o espectro é realmente necesario para queimar. Este método non é sempre o caso.

Os espectros de absorción

De emisión e de absorción de luz por átomos como un método "funciona" nos dous lados. Pode brillar unha luz de banda ancha en substancia (isto é, un en que existen fotóns de diferentes lonxitudes de onda), e, a continuación, ver o que absorben lonxitudes de onda. Pero este método é axeitado non sempre, asegúrese de que o material é transparente para a parte desexada da escala electromagnética.

análise cualitativa e cuantitativa

Quedou claro que espectros única para cada substancia. O lector pódese concluír que esta análise é só utilizado para determinar o material de que está feita. Con todo, o intervalo posible é moito máis amplo. número de átomos de dentro, o composto pode axustarse empregando técnicas especiais exame ancho e recoñecemento e intensidade das liñas resultantes. Ademais, este indicador pode ser expresada en unidades diferentes:

• porcentaxe (por exemplo, esta liga contén 1% de alúmina);
• en moles (disolto neste líquido 3 mol de cloruro de sodio);
• en gramos (presentes na mostra de 0,2 g de uranio e torio 0,4 gramos).

Ás veces, a análise é mixta: cualitativa e cuantitativa. Pero, mentres os físicos posición das liñas memorizado, e valorada a súa sombra coa axuda de táboas especiais, pero agora todo ten o programa.

O uso do espectro

Nós xa discutir en detalle, o que a emisión e absorción de luz por átomos. A análise espectral é utilizada amplamente. Non hai ningunha zona da actividade humana, foi usado, non importa onde estamos considerando o fenómeno. Aquí están algunhas delas:

1. No inicio deste artigo, falamos smartphones. elementos semicondutores de silicio tornar-se tan pequeno, ata a través de cristais de investigación utilizando análise espectral.
2. Se calquera incidente é a singularidade do escudo do electrón de cada átomo determina que tipo de bala disparada en primeiro lugar, por que o coche rompe estrutura ou guindastre torre, así como algún veleno envelenado as persoas e canto tempo que pasou na auga.
3. Medicamento utilizado análise espectral a súa vantaxe máis frecuentemente en relación a fluídos corporais, pero iso pasa que este método é aplicado aos tecidos.
4. galaxias distantes, nubes de gases cósmicos, os planetas fronte das estrelas - todo isto é estudado pola luz ea súa descomposición en espectros. Os científicos saben a composición destes obxectos, a súa velocidade e os procesos que ocorren neles debido ao feito de que poden capturar e analizar os fotóns que emitir ou absorber.

escala electromagnética

Por riba de todo, hai que prestar atención á luz visíbel. Pero na escala electromagnética este segmento é moi pequena. O feito de que o ollo humano non resolver máis amplas sete cores do arco da vella. Pode emitir e absorber non só fotóns visibles (λ = 380-780 nm), pero outros fotóns. escala electromagnética inclúe:

1. As ondas de radio (l = 100 quilómetros) de información en longas distancias transmitir. Debido ao gran lonxitude de onda, a súa enerxía é moi baixo. Son moi facilmente absorbido.
2. Terahertz onda (X = 1-0,1 mm) ata hai pouco, non estaban dispoñibles. Anteriormente, a súa gama inclúe ondas de radio, pero agora este segmento da escala electromagnética é asignado nunha clase separada.
3. Lonxitude de onda infravermello (X = 0,74-2000 micrómetros) de transferencia de calor. Lume, luz, sol emitín las en abundancia.

A luz visible que analizamos, para que máis detalles sobre el non vai escribir.

lonxitude de onda ultravioleta (λ = 10-400 nm) letal para o home en exceso, pero a súa desvantaxe é irreversible. A nosa estrela central dá unha morea de luz ultravioleta, ea atmosfera da Terra retén máis do mesmo.

raios X e raios gamma (X <10 nm) teñen unha gama común, pero difiren en orixe. Para obtelas, é necesario para dispersar os electróns ou átomos a velocidades moi elevadas. Laboratorio de persoas son capaces diso, pero na natureza de tal poder só ocorren estrelas dentro, ou as colisións de obxectos masivos. Un exemplo deste último proceso pode servir como o Supernova explosións, a absorción da estrela por un buraco negro, o encontro de dúas galaxias e galaxias e as nubes masivas de gas.

As ondas electromagnéticas de todos os rangos, é dicir, a súa capacidade de ser emitidos e absorbidos por átomos, son utilizados na actividade humana. Independentemente do feito de que o lector teña escollido (ou só para elixidos) como camiños de súa vida, el certamente cara cos resultados de estudos espectrais. O vendedor goza dun terminal de pago moderno porque unha vez que o científico estudou as propiedades das substancias e creou un microchip. Agraria fertiliza os campos e recoller altos ingresos son agora só porque unha vez que un geólogo descuberto nun anaco de mineral de fósforo. Ela viste roupas brillantes só coa invención de colorantes químicos persistentes.

Pero se o lector quere conectar a súa vida co mundo da ciencia, ten que estudar moito máis que os conceptos básicos do proceso de emisión e absorción de fotóns de luz en átomos.