Atómlitróf

Litrófslínur í stað samfellds regnboga

Heitur og þéttur hlutur getur gefið nær samfellt litróf, en þunnt gas örvaðra atóma gefur skarpar losunarlínur. Þegar samfellt ljós fer í gegnum kaldara atómgas birtast sömu leyfðu umskiptin sem dökkar gleypnilínur.

Losun og gleypni eru gagnstæðar áttir í sama orkustigakerfi. Við losun fer atómið í lægra orkustig og sendir frá sér ljóseind; við gleypni tekur það við ljóseind og fer í hærra leyft ástand.

Vetni og Rydberg-jafnan

Vetni er einfaldasta atómlitrófið. Bylgjulengdirnar má lýsa með 1/λ = R_H(1/n_lágt² − 1/n_hátt²), þar sem n_hátt > n_lágt. Balmer-röðin inniheldur umskipti sem enda í n = 2; Hα við um 656 nm er 3 → 2 og Hβ við um 486 nm er 4 → 2.

Línurnar þéttast þegar efra skammtatölugildið hækkar. Ástæðan er að orkustig vetnis liggja sífellt nær hvert öðru þegar nálgast jónunarmörkin.

Litróf margrafeindaatóma

Í atómum með margar rafeindir klofna orkustigin vegna víxlverkunar rafeinda, undirhvela, spuna–brautar-tengingar og annarra áhrifa. Þess vegna verða litrófin miklu flóknari en hjá vetni.

Styrkur línu ræðst ekki aðeins af orkubilinu. Hann fer einnig eftir fjölda atóma í upphafsástandinu og líkindum umskiptanna samkvæmt skammtamekanískum valsreglum.

Frá bylgjulengd að efnafræðilegri auðkenningu

Litrófsgreining er notuð til að greina atóm í logum, plasma, rafhleðslugasi og stjörnum. Tækið þarf kvörðun með þekktum línum og næga upplausn til að aðskilja línur sem liggja mjög nærri hvor annarri.

Reiknivél fyrir vetnisumskipti

Línubreidd í raunverulegum mælingum

Litrófslínur hafa endanlega breidd. Varmahreyfing veldur Doppler-breikkun, árekstrar þrýstingsbreikkun, endanlegur líftími örvaðs ástands náttúrulegri breikkun og mælitækið bætir við sinni eigin svörun. Breiddin getur því gefið upplýsingar um hitastig, þrýsting og hreyfingu.

Raðamörk sýna jónunarorku

Þegar n_hátt vex verða línur sömu raðar sífellt þéttari. Við raðamörkin er efra ástandið komið í samfelluna og rafeindin er ekki lengur bundin. Fyrir Lyman-röð vetnis frá grunnástandi samsvarar þetta um 13,6 eV.

Að lesa litróf sem gögn

Litrófsmælar, kvörðun og upplausn

Litrófsmælir aðskilur bylgjulengdir með raufagleri, prisma eða truflunaraðferð og skráir styrk sem fall af bylgjulengd. Kvörðun tengir stöðu á nemanum við raunverulega bylgjulengd. Meiri upplausn getur sýnt fínbyggingu eða línur sem lægri upplausn sameinar.

Atómlitróf og sameindalitróf

Atóm hafa rafeindaumskipti en ekki snúnings- og titringshreyfingar sameinda. Sameindir hafa fleiri frelsisgráður og því geta mörg titrings- og snúningsumskipti fylgt einu rafeindaumskipti. Litróf sameinda myndar því oft bönd frekar en stakar skarpar línur.

Logapróf og greining á rannsóknarstofu

Hiti í loga getur örvað atóm eða jónir í salti og valdið einkennandi sýnilegu ljósi. Gular línur natríums eru svo sterkar að örlítil mengun getur ráðið lit logans. Litrófsmælir er áreiðanlegri en sjónmat því hann aðskilur bylgjulengdir og sýnir raunverulega línugerð.

Æfingar

Balmer-röðin

Í hvaða litrófsröð er vetnisumskiptið 4 → 2?

Losun og gleypni

Af hverju getur sama bylgjulengd birst björt í einu litrófi og dökk í öðru?

Línubreidd

Nefndu eina eðlisfræðilega orsök breikkunar litrófslínu.