ספקטרום אטומי

מדוע מתקבלים קווים בדידים

לאלקטרונים קשורים יש מצבי אנרגיה בדידים. פוטון נבלע או נפלט רק אם hν שווה להפרש האנרגיות, ולכן גז אטומי דליל מפיק קווי פליטה חדים ולא קשת רציפה.

פליטה, בליעה וסדרות המימן

בפליטה האטום יורד למצב נמוך יותר; בבליעה פוטון מתאים מעלה אותו. אותם הפרשי אנרגיה יכולים להופיע כקווים בהירים או כהים.

נוסחת רידברג

במימן 1/λ = R(1/n₁² − 1/n₂²), כאשר n₂>n₁. לימן מסתיימת ב-n₁=1, בלמר ב-2 ופאשן ב-3; Hα הוא המעבר 3→2 סביב 656 nm.

גבול הסדרה ויינון

כאשר n₂ גדל, הקווים מתקרבים כי הרמות מצטופפות לקראת הרצף. גבול לימן מן היסוד מתאים לכ-13.6 eV ומקשר ספקטרוסקופיה ישירות לאנרגיית היינון.

אטומים מרובי אלקטרונים

דחייה אלקטרונית, צימוד ספין–מסלול ומבנה דק יוצרים ריבוי מצבים. עצם קיומו של הפרש אנרגיה אינו מבטיח קו חזק.

כללי בחירה

עוצמת קו תלויה בהסתברות המעבר ובאוכלוסיית המצב ההתחלתי. מעברים מסוימים חלשים מאוד או כמעט אסורים.

פיצול דק ושדות

שדה מגנטי או חשמלי וצימוד ספין–מסלול יכולים לפצל קו לרכיבים קרובים ולחשוף מידע מעבר למודל בוהר.

קריאת ספקטרום כנתונים

מיקום הקו מודד הפרש אנרגיה, העוצמה תלויה באוכלוסיות ובהסתברויות, והרוחב נושא מידע על מהירות, התנגשויות וזמן חיים.

הרחבת דופלר ולחץ

תנועה תרמית מפזרת מהירויות ולכן מרחיבה קווים בדופלר; התנגשויות יוצרות הרחבת לחץ. גם למכשיר עצמו יש פונקציית רזולוציה.

כיול וכושר הפרדה

ספקטרומטר מכויל בקווים ידועים כדי להמיר מיקום בגלאי לאורך גל. כושר ההפרדה קובע אם שתי תכונות סמוכות ייראו בנפרד.

מן המעבדה לכוכבים

קווי נתרן בלהבה או ברזל באטמוספרת כוכב מאפשרים זיהוי ללא דגימה פיזית, אך כימות דורש תיקוני תגובת גלאי ובליעה עצמית.

ספקטרום אטומי לעומת מולקולרי. למולקולות יש גם דרגות חופש סיבוביות ורטטיות ולכן מעבר אלקטרוני אחד עשוי להפוך לפס עשיר; אטומים נותנים בדרך כלל קווים מבודדים יותר.

מבחן להבה אינו מדידה מלאה. צבע להבה שימושי כהדגמה, אך נתרן למשל עלול להשתלט על הצבע גם בכמות זעירה. ספקטרומטר מפריד אורכי גל ומספק זיהוי אמין יותר.

תרגילים פתורים

השתמשו במנגנון הפיזיקלי או בכללי החשבונאות לפני קיצור דרך.

קו בלמר

קו בליעה

התחממות ורוחב קו