สเปกตรัมอะตอม

สเปกตรัมการปล่อยและการดูดกลืนของอะตอมมีเส้นแยกเป็นค่าจำเพาะ เพราะสถานะพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมที่ถูกยึดเหนี่ยวเป็นแบบควอนไทซ์ เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนสถานะ พลังงาน โฟตอน เชื่อมกับความต่างพลังงานโดย ΔE=hν=สาธารณสุข/λ จึงทำให้ สเปกตรัม เป็นลายเซ็นทดลองของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของธาตุ

เหตุใดเส้นจึงไม่ต่อเนื่อง

เมื่อ อิเล็กตรอน เปลี่ยนจาก E_i ไป E_f จะต้องมี โฟตอน ที่พลังงาน |E_i−E_f| ตรงกับความต่างนั้น พลังงานที่อนุญาตเป็น ไม่ต่อเนื่อง จึงได้ความถี่และ ความยาวคลื่น ที่ ไม่ต่อเนื่อง

ผลนี้ต่างจากภาพ คลาสสิค ที่คาดการแผ่รังสีต่อเนื่องจากวงโคจรใด ๆ และเป็นหลักฐานตรงของ ระดับเชิงปริมาณ

การปล่อยก๊าซเรือนกระจก กับ การดูดซึม

อะตอม ตื่นเต้น สามารถปล่อย โฟตอน เมื่อกลับสู่ระดับต่ำกว่า ส่วน โฟตอนของเหตุการณ์ ที่ตรงกับ อนุญาตให้มีการเปลี่ยนผ่านสูงขึ้น สามารถถูกดูดกลืนได้

ตำแหน่งเส้น การปล่อยก๊าซเรือนกระจก และ การดูดซึม ของธาตุเดียวกันเชื่อมกับ ความแตกต่างของพลังงาน เดียวกัน แต่ ความเข้ม ขึ้นกับ ประชากร และ ความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลง

สเปกตรัมไฮโดรเจน

สำหรับ อะตอมที่มีลักษณะคล้ายไฮโดรเจน ค่า E_n แปรแบบ −1/n² ทำให้ ความยาวคลื่น จัดเป็น ซีรีส์ ได้ ซีรีส์บาลเมอร์ ลงท้ายที่ n=2 ในช่วง มองเห็นได้ และ ไลแมน ลงท้ายที่ n=1 ใน อัลตราไวโอเลต

เส้น Hα จาก n=3→2 อยู่ใกล้ 656 nm และเป็นตัวอย่างคลาสสิกที่ทดสอบแบบจำลองระดับพลังงานได้เชิงตัวเลข

กฎการคัดเลือก

ไม่ใช่ทุก ความแตกต่างของพลังงาน ให้เส้นเข้มเท่ากัน กฎการเลือกไดโพลไฟฟ้า จำกัดการเปลี่ยนของ ตัวเลขควอนตัมเชิงมุม-โมเมนตัม และทำให้บาง การเปลี่ยนภาพ อ่อนมาก

คำว่า ต้องห้าม ไม่ได้แปลว่าเป็นไปไม่ได้ทุกกลไก แต่หมายถึงกลไกหลักบางชนิดถูกห้าม จึงอาจเกิดผ่าน การเปลี่ยนลำดับที่สูงขึ้น ที่ช้ากว่า

การขยายเส้น

เส้นจริงมีความกว้าง มีจำกัด อายุของ รัฐตื่นเต้น ให้ การขยายพันธุ์ตามธรรมชาติ, การเคลื่อนไหวด้วยความร้อน ให้ ดอปเปลอร์ขยายตัว และ การชนกัน ให้ การขยายแรงดัน

การตอบสนองของเครื่องมือ ยังเพิ่ม ความกว้าง ที่วัดได้ จึงต้องแยก ตำแหน่งเส้น, ความกว้าง และ ความเข้ม เพราะแต่ละอย่างให้ข้อมูลคนละชนิด

การระบุธาตุและ การวินิจฉัยพลาสมา

ชุดเส้นของแต่ละธาตุมีลักษณะเฉพาะ จึงใช้ระบุ องค์ประกอบ ในเปลวไฟ ดาวฤกษ์ และ พลาสม่า ได้

อัตราส่วนเส้น ยังบอก อุณหภูมิ หรือ ความหนาแน่น ได้ในบาง โมเดล แต่ถ้าระบบไม่อยู่ สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ในท้องถิ่น การใช้ การกระจายของโบลต์ซมันน์ แบบง่ายอาจไม่ถูกต้อง

เครื่องมือและ การสอบเทียบ

เครื่อง สเปกโตรมิเตอร์ ต้องแยก ความยาวคลื่น ด้วย ตะแกรง, ปริซึม หรือ วิธีอินเตอร์เฟอโรเมตริก และ เครื่องตรวจจับ มี การตอบสนอง ที่ขึ้นกับ ความยาวคลื่น การ ปรับเทียบ ด้วย เส้นอ้างอิง จึงจำเป็นก่อนใช้ตำแหน่ง จุดสูงสุด เชิงปริมาณ

ถ้า ความละเอียด ไม่พอ เส้นที่อยู่ใกล้กันจะรวมเป็น คุณสมบัติ เดียวและอาจทำให้ระบุ องค์ประกอบ หรือ กลไกการขยาย ผิด

ใน พลาสมา หนาแน่น การดูดซึมตนเอง ยังสามารถเปลี่ยน ความเข้มของเส้น จึงไม่ควรอ่าน ความอุดมสมบูรณ์ จาก ความสูงสูงสุด โดยตรงโดยไม่ใช้ โมเดล

แบบฝึกหัด

Hα

ΔE≈1.89 eV

เฉลย: λ≈656 nm

500 นาโนเมตร โฟตอน

E=สาธารณสุข/λ

เฉลย: ≈2.48 eV

เส้นการดูดซึม

เกิดเมื่อใด

เฉลย: เมื่อ โฟตอน ตรงกับ อนุญาตให้มีการเปลี่ยนผ่านสูงขึ้น