Die emissie en absorpsie van lig deur atome. Die oorsprong van lynspektra

In hierdie artikel word die basiese konsepte wat nodig is om te verstaan hoe die emissie en absorpsie van lig deur atome. Daar word ook beskryf die gebruik van hierdie verskynsel.

Smartphone en fisika

Die man wat gebore is na 1990, kan sy lewe sonder 'n verskeidenheid van elektroniese toestelle nie verskaf. Die smartphone nie net vervang die telefoon, maar maak dit ook moontlik om te monitor die wisselkoers, om transaksies, 'n taxi bel en selfs ooreenstem met die ruimtevaarders aan boord van die ISS, deur middel van hul aansoek. Onderskeidelik, en word waargeneem deur al die digitale assistente as 'n saak van die kursus. Die emissie en absorpsie van lig deur atome waaruit en moontlik gemaak die era van die vermindering van alle soorte van toestelle, sodat lesers 'n vervelige onderwerp in fisika lesse sal lyk. Maar hierdie vertakking van fisika 'n baie interessante en opwindende.

Teoretiese agtergrond vir die opening van die spektra

Daar is 'n gesegde: ". Die nuuskierigheid kom voor die val" Maar hierdie uitdrukking eerder aan die feit dat die verkeerde verhouding is beter om nie in te meng. As jy egter wys nuuskierigheid teenoor die wêreld, sal niks verkeerd nie gebeur nie. Aan die einde van die negentiende eeu, mense begin om die verstaan aard van magnetisme (wat goed gedokumenteer in die stelsel van Maxwell se vergelykings). Die volgende vraag wat wetenskaplikes in staat sou stel, is die struktuur van materie. Dit is nodig om onmiddellik te verduidelik, want die wetenskap is nie baie waardevolle emissie en absorpsie van lig deur atome. Lynspektra - is 'n gevolg van hierdie verskynsel en die basis vir die studie van die struktuur van materie.

struktuur van die atoom

Wetenskaplikes in antieke Griekeland dui daarop dat die marmer bestaan uit 'n paar stukkies van onverdeelbare "atome." En voor die einde van die negentiende eeu, mense het gedink dit was die kleinste deeltjies van materie. Maar die ervaring van Rutherford op die verspreiding van swaar deeltjies op die goudfoelie het getoon dat die atoom het ook 'n innerlike struktuur. Swaar kern is in die sentrum en positief gelaai, liggewig negatiewe elektrone wentel rondom hom.

Paradokse van atome binne die Maxwell teorie

Hierdie bevindinge het aanleiding gegee tot 'n hele paar paradokse: volgens Maxwell se vergelykings, enige bewegende gelaaide deeltjie straal 'n elektromagnetiese veld, dus verloor energie. Waarom dan, die elektrone val nie in die kern, en gaan voort om te draai? Dit was ook nie duidelik waarom elke atoom absorbeer of uitstraal fotone van net 'n sekere golflengte. Bohr se teorie het dit moontlik gemaak om die gebreke te genees deur 'orbitale. Volgens die beginsels van hierdie teorie, kan die elektrone rondom die kern wees net op hierdie orbitale. Die oorgang tussen die twee buurstate gaan gepaard, hetsy deur die emissie of absorpsie van 'n foton met 'n sekere energie. Die emissie en absorpsie van lig deur atome is juis as gevolg van hierdie.

golflengte, frekwensie, energie

Vir 'n meer volledige prentjie wat jy nodig het om 'n bietjie praat oor fotone. Dit is basiese deeltjies wat nie met rus massa het. Hulle bestaan net solank beweeg deur middel van die omgewing. Maar die gewig nog: opvallend die oppervlak, wat hulle oordra dit 'n impuls wat onmoontlik sou gewees het sonder die massa. Net 'n baie dit is omskep in energie, maak die stof waarvan hulle getref en hulle geabsorbeer, 'n bietjie warmer. Bohr se teorie nie hierdie feit te verduidelik. Die eienskappe van die foton en die funksies van sy gedrag word beskryf deur kwantumfisika. So, die foton - beide golf en deeltjie met massa. Foton, en soos 'n golf het die volgende eienskappe: 'n lengte (λ), 'n frekwensie (ν), energie (E). Hoe langer die golflengte hoe laer die frekwensie, en hoe laer die energie.

Die spektrum van 'n atoom

Die atoom spektrum is gevorm in verskeie stadiums.

1. Elektroniese skakelaars in die atoom met orbitaal 2 (van hoër energie) op die baan 1 (met 'n lae energie minder).
2. Sekere hoeveelheid energie vrygestel word, wat gevorm word as 'n kwantum van lig (hν).
3. Hierdie foton uitgestraal in die omliggende ruimte.

So dit verkry en lynspektrum atoom. Hoekom is dit genoem dat die pad, verduidelik sy vorm wanneer spesiale toestelle "vang" die uitgaande fotone van lig op 'n opname toestel vaste aantal lyne. Om fotone van verskillende golflengtes, wat gebruik word deur die diffraksieverskynsel golwe met verskillende frekwensies te skei verskillende brekingsindeks dus een meer deflekteerde as die ander.

Eienskappe van stowwe en spektra

Die lynspektrum van die stof is uniek vir elke soort atome. Dit wil sê in die vrystelling van waterstof sal een stel reëls, en goud gee - ander. Hierdie feit is die basis vir die toepassing van spektroskopie. Teweeggebring die spektrum enigiets, kan 'n mens verstaan wat is in wese, in sy atome gerangskik relatief tot mekaar. Hierdie metode laat jou toe om te definieer en verskillende eienskappe van die materiaal, wat dikwels gebruik chemie en fisika. Opname en vrystelling van lig deur atome - een van die mees algemene instrumente vir die studie van die omliggende wêreld.

Nadele atoomemissiespektra

Tot op hierdie punt sê meer oor hoe atome uitstraal. Maar gewoonlik, al die elektrone in orbitale in sy balans staat, hulle het geen rede om te skuif na ander lande. Die stof is iets verwerp, dit moet eers die energie absorbeer. Hierdie gebrek aan 'n metode wat die opname en vrystelling van lig atoom uitbuit. Kortliks sê dat die eerste saak aan hitte of lig, voor ons die spektrum kry. Kwessies sal nie opstaan as 'n wetenskaplike die sterre te bestudeer, en so het hulle skyn deur hul eie interne prosesse. Maar as jy wil 'n stukkie van die erts of voedselproduk te bestudeer, om die spektrum is dit eintlik wat nodig is om te brand te kry. Hierdie metode is nie altyd die geval nie.

absorpsiespektra

Emissie en absorpsie van lig deur atome as 'n metode "werk" in die twee kante. Jy kan 'n lig op stof breëband (dit wil sê, een waarin daar fotone van verskillende golflengtes) skyn, en dan sien wat golflengtes absorbeer. Maar hierdie metode is geskik nie altyd, maak seker dat die materiaal is deursigtig is om die gewenste deel van die elektromagnetiese skaal.

Kwalitatiewe en kwantitatiewe analise

Het dit duidelik geword dat spektra uniek aan elke stof. Die leser kan aflei dat hierdie analise slegs gebruik word om die materiaal waaruit dit gemaak is bepaal. Maar die moontlike omvang is veel wyer. aantal atome in die verbinding kan ingestel word met behulp van spesiale tegnieke breedte ondersoek en erkenning en intensiteit van die gevolglike lyne. Daarbenewens kan hierdie aanwyser uitgedruk in verskillende eenhede:

• persentasie (byvoorbeeld, hierdie allooi bevat 1% alumina);
• in mol (opgelos in hierdie vloeistof 3 mol van natriumchloried);
• in gram (teenwoordig in die monster van 0,2 g van uraan en torium 0.4 gram).

Soms is die analise is gemengde: beide kwalitatiewe en kwantitatiewe. Maar terwyl fisici gememoriseer posisie van die lyne, en geëvalueer hul skaduwee met die hulp van spesiale tafels, maar nou is dit al maak die program.

Die gebruik van die spektrum

Ons het reeds in detail bespreek, wat die vrystelling en absorpsie van lig deur atome. Spectraalanalyse is baie wyd gebruik word. Daar is geen gebied van menslike aktiwiteit, maak nie saak waar ons dit oorweeg om die verskynsel is gebruik. Hier is 'n paar van hulle:

1. Aan die begin van hierdie artikel, het ons gepraat oor slimfone. Silikon halfgeleier elemente so klein geword, onder meer deur navorsing kristalle met behulp van spectraalanalyse.
2. Indien enige voorval is dit die uniekheid van die elektron skil van elke atoom bepaal watter soort koeël afgevuur eerste, waarom die motor gebreek het raamwerk of toring kraan, asook 'n paar gif vergiftig mense en hoeveel tyd hy spandeer in die water.
3. Medisyne gebruik spectraalanalyse tot hul voordeel meestal in verband met liggaamsvloeistowwe, maar dit gebeur dat hierdie metode toegepas word om die weefsel.
4. Verre sterrestelsels, kosmiese gas wolke, planete in die voorkant van die sterre - dit alles bestudeer deur die lig en sy ontbinding in spektra. Wetenskaplikes weet die samestelling van hierdie voorwerpe, hul spoed, en die prosesse wat plaasvind in hulle as gevolg van die feit dat hulle kan vang en die fotone hulle uitstraal analiseer of te absorbeer.

elektromagnetiese skaal

Die meeste van alles, ons aandag skenk aan sigbare lig. Maar op die elektromagnetiese skaal hierdie segment is baie klein. Die feit dat die menslike oog nie veel breër sewe kleure van die reënboog nie los. Kan uitstraal en absorbeer nie net sigbaar fotone (λ = 380-780 nm), maar ander fotone. Elektromagnetiese skaal sluit in:

1. Radiogolwe (λ = 100 kilometer) oordra inligting oor lang afstande. As gevolg van die baie groot golflengte, hul energie is baie laag. Hulle is baie maklik geabsorbeer.
2. Terahertz golf (λ = 1-0,1 mm) tot onlangs, was nie geredelik beskikbaar is. Voorheen, hul reeks sluit radiogolwe, maar nou hierdie segment van die elektromagnetiese skaal is in 'n aparte klas toegeken.
3. Infrarooi golflengte (λ = 0,74-2000 mikrometer) hitte-oordrag. Vuur, lig, son uitstraal hulle 'n menigte.

Sigbare lig hersien ons, so meer besonderhede daaroor nie sal skryf.

golflengte ultraviolet (λ = 10-400 nm) dodelike vir man in oormaat, maar hul nadeel is onomkeerbaar. Ons sentrale ster gee 'n baie ultraviolet lig, en die aarde se atmosfeer behou die meeste van dit.

X-strale en gammastrale (λ <10 nm) het 'n gemeenskaplike reeks, maar verskil in oorsprong. Om hulle te kry, is dit nodig om elektrone of atome om 'n baie hoë snelhede te versprei. Laboratorium van mense in staat is om dit, maar in die aard van so 'n mag slegs plaasvind binne sterre, of die botsings van massiewe voorwerpe. 'N Voorbeeld van laasgenoemde proses kan dien as supernova ontploffings, die opname van die ster deur 'n swart gat, die ontmoeting van twee sterrestelsels en sterrestelsels en massiewe wolke van gas.

Elektromagnetiese golwe van alle reekse, naamlik hul vermoë om vrygestel en geabsorbeer deur atome, word gebruik in menslike aktiwiteit. Ongeag van die feit dat die leser het gekies (of net om uitverkorenes) as paaie van sy lewe, hy beslis in die gesig staar met die resultate van spektrale studies. Die verkoper het 'n moderne betaling terminale, want sodra die wetenskaplike bestudeer die eienskappe van stowwe en het 'n mikroskyfie. Landbou Voed die velde en versamel hoë opbrengste is nou net omdat een keer 'n geoloog in 'n stuk van fosfor erts ontdek. Sy dra helder klere net met die uitvinding van aanhoudende chemiese kleurstowwe.

Maar as die leser wil sy lewe verbind met die wêreld van die wetenskap, jy het 'n baie meer as die basiese konsepte van die proses van vrystelling en absorpsie van fotone van lig in atome te bestudeer.