Atom spektrumları

Atom spektrumları ayrık çizgilerden oluşur çünkü bağlı electrons yalnızca izin verilen quantum energy states içinde bulunabilir. İki state arasındaki geçişte absorbe edilen veya yayılan photon için ΔE=hν=hc/λ olmalıdır.

Atom spektrumlarıΔE = hν = hc/λ
Emission ve absorption. Emission spectrum, excited atom lower state'e inerken photon yaydığında oluşur. Absorption spectrum, uygun enerjili photon atomu higher state'e çıkardığında oluşur.

Emission ve absorption

Emission spectrum, excited atom lower state'e inerken photon yaydığında oluşur. Absorption spectrum, uygun enerjili photon atomu higher state'e çıkardığında oluşur.

Aynı energy differences deney düzenine göre bright emission lines veya dark absorption lines olarak görülebilir.

Hydrogen spectrum

Hydrogen için E_n=−13,6 eV/n². n=2'ye inen transitions Balmer series, n=1'e inenler Lyman series oluşturur.

Rydberg relation 1/λ=R_H(1/n₁²−1/n₂²) hydrogen-like lines'ı düzenler.

Sonuç

Sonuç: eV

Wavelength enerji ölçüsüdür

Bir spectral wavelength yalnızca color label değildir. E=hc/λ, line position'ı doğrudan energy difference'e bağlar.

Hα yaklaşık 656,3 nm'dir ve photon energy yaklaşık 1,89 eV'dir.

Atom spektrumlarıEₙ = −13.6 eV/n²
Hydrogen spectrum. Hydrogen için E_n=−13,6 eV/n². n=2'ye inen transitions Balmer series, n=1'e inenler Lyman series oluşturur.

Selection rules

Her iki energy level çifti aynı olasılıkla electric-dipole transition yapmaz. Selection rules güçlü allowed lines'ı sınırlar.

'Forbidden' terimi çoğu zaman tamamen imkânsız değil, çok daha düşük probability demektir.

Line intensity

Intensity, state populations, transition probability, species amount ve instrument response'a bağlıdır.

Bu yüzden intensity, level'in 'ne kadar energy içerdiği' şeklinde okunamaz.

Line broadening

Finite lifetime natural broadening, thermal motion Doppler broadening, collisions pressure broadening oluşturur.

Instrument resolution da ölçülen line width'e katkı yapar.

Element tanımlama

Her element allowed transitions nedeniyle karakteristik line pattern taşır. Atomic spectroscopy flames, plasmas ve stellar atmospheres içinde element identification sağlar.

İyi analiz tek peak yerine birçok line, calibration ve temperature/ionization context kullanır.

Fine structure ve calibration

Yüksek resolution bir line'ı fine-structure, hyperfine veya isotope components'a ayırabilir. Bu küçük splittings spin–orbit coupling ve nuclear properties hakkında bilgi taşır.

Element identification calibrated wavelengths ve birden fazla line agreement kullanmalıdır; yalnızca görünen renge veya tek yaklaşık peak'e dayanmak güvenilir değildir.

Series ve line pattern

Bir element'i tanımlarken yalnızca en parlak line'a bakmak risklidir. Aynı discharge içinde neutral atom ve ion lines birlikte bulunabilir; temperature ve plasma conditions population'ları değiştirir.

Birden fazla characteristic wavelength'in aynı calibration içinde eşleşmesi, tek bir yaklaşık color match'ten çok daha güçlü kanıttır.

Çözümlü örnek

Hα

λ=656,3 nm.

Çözüm

E≈1,89 eV.

Balmer

Alt seviye?

Çözüm

n=2.

Intensity

Sadece ΔE'ye mi bağlı?

Çözüm

Hayır.