انبعاث وامتصاص الضوء من الذرات. أصل أطياف خط

وتنص هذه المادة المفاهيم الأساسية اللازمة لفهم كيفية انبعاث وامتصاص الضوء من الذرات. هناك يوصف أيضا استخدام هذه الظواهر.

الهاتف الذكي والفيزياء

الرجل الذي ولد بعد عام 1990، حياته دون مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية لا يمكن أن تقدم. الهاتف الذكي ليس فقط محل الهاتف، ولكن أيضا يجعل من الممكن لمراقبة أسعار الصرف، إلى التعامل، استدعاء سيارة أجرة وحتى تتوافق مع رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية، من خلال تطبيقها. على التوالي، وينظر إليها جميع تلك المساعدات الرقمية كمسألة بالطبع. انبعاث وامتصاص الضوء من الذرات التي تجعل وجعل من الممكن عصر الحد من جميع أنواع الأجهزة، ليستطيع القراء سوف يبدو موضوعا مملا في دروس الفيزياء. ولكن هذا الفرع من الفيزياء الكثير من متعة وتشويقا.

الخلفية النظرية لافتتاح أطياف

هناك قول مأثور: "إن الفضول قبل السقوط." ولكن هذا التعبير بدلا من ذلك إلى حقيقة أن العلاقة الخاطئة هي أفضل عدم التدخل. ولكن، إذا تبين الفضول تجاه العالم، وحرج لم يحدث. في نهاية القرن التاسع عشر، بدأ الناس في فهم طبيعة المغناطيسية (والذي تم توثيقه جيدا في نظام معادلات ماكسويل). وأصبح السؤال التالي، التي من شأنها أن تسمح للعلماء، وبنية المادة. فمن الضروري توضيح على الفور: للعلم ليس الانبعاثات قيمة للغاية وامتصاص الضوء من الذرات. خط الأطياف - هو نتيجة لهذه الظاهرة، وأساسا لدراسة بنية المادة.

بنية الذرة

ويشير العلماء في اليونان القديمة التي جعلت من الرخام يتكون من عدة قطع من تجزئة "الذرات". وقبل نهاية القرن التاسع عشر، اعتقد الناس أنه كان أصغر جزيئات المادة. ولكن تجربة رذرفورد على تشتت الجسيمات الثقيلة على رقائق الذهب قد أظهرت أن الذرة أيضا لديه البنية الداخلية. نواة ثقيلة هي في الوسط وموجبة الشحنة والإلكترونات سالبة خفيفة تدور حوله.

مفارقات الذرات داخل نظرية ماكسويل

وقد أدت هذه النتائج إلى ظهور عدة مفارقات: وفقا لمعادلات ماكسويل، أي الجسيمات المشحونة تتحرك تنبعث المجال الكهرومغناطيسي، وبالتالي يفقد الطاقة. لماذا، إذن، الإلكترونات لا تقع في النواة، وتستمر لتدوير؟ كما أنه ليس من الواضح لماذا تمتص كل ذرة أو تنبعث فوتونات بطول موجي معين فقط. جعلت نظرية بوهر من الممكن لعلاج العيوب عن طريق إدخال المدارات. وفقا لمبادئ هذه النظرية، قد تكون الإلكترونات حول النواة فقط على هذه المدارات. ويرافق الانتقال بين الدولتين الجارتين إما عن طريق انبعاث أو امتصاص الفوتون مع الطاقة معينة. انبعاث وامتصاص الضوء من ذرات هو على وجه التحديد بسبب هذا.

الطول الموجي والتردد والطاقة

للحصول على صورة أكثر اكتمالا تحتاج إلى التحدث قليلا عن الفوتونات. هذه هي الجسيمات الأولية التي ليس لها كتلة الراحة. وجدت فقط طالما تتحرك من خلال البيئة. ولكن وزنه لا تزال لديها: ضرب السطح، وإحالته دفعة التي كان من المستحيل دون كتلة. فقط يتم تحويل الكثير من ذلك إلى طاقة، مما يجعل جوهر الذي ضرب ويتم امتصاصها، أكثر دفئا قليلا. نظرية بوهر لا يفسر هذه الحقيقة. خصائص الفوتون وملامح سلوكها وصفه فيزياء الكم. لذا، فإن الفوتون - على حد سواء موجة وجسيم مع الكتلة. الفوتون، وكأنه موجة بالخصائص التالية: طول (λ)، وتردد (ν)، والطاقة (E). ويعد الطول الموجي وانخفاض التردد، وانخفاض الطاقة.

طيف ذرة

ويتكون الطيف الذري في عدة مراحل.

1. مفاتيح الإلكترونية في الذرة مع المدار 2 (الطاقة أعلى) على المدار 1 (مع انخفاض الطاقة أقل).
2. كمية معينة من الطاقة يتم تحريرها، الذي يتكون كما الكم من الضوء (hν).
3. هذا الفوتون ينبعث في الفضاء المحيط.

وهكذا حصلت والذرة خط الطيف. لماذا هو دعا بهذه الطريقة، ويوضح مستواه عندما الأجهزة الخاصة "الصيد" الفوتونات الصادرة من الضوء على عدد ثابت جهاز تسجيل من الخطوط. لفصل الفوتونات من أطوال موجية مختلفة، وتستخدم من قبل موجات ظاهرة الحيود مع الترددات المختلفة لديها معامل الانكسار مختلفة، وبالتالي، أحد أكثر نحيد من الآخر.

خصائص المواد والأطياف

الطيف خط للمادة هي فريدة من نوعها لكل نوع من الذرات. وهذا هو، في انبعاث الهيدروجين سيعطي مجموعة واحدة من الخطوط، والذهب - آخر. هذه الحقيقة هي الأساس لتطبيق التحليل الطيفي. وبعد الحصول على أي شيء الطيف، يمكن للمرء أن يفهم ما هو من حيث الجوهر، في ذراته رتبت بالنسبة لبعضها البعض. هذا الأسلوب يسمح لك لتحديد وخصائص مختلفة من المواد، والتي غالبا ما تستخدم الكيمياء والفيزياء. امتصاص وانبعاث الضوء من الذرات - واحدة من الأدوات الأكثر شيوعا لدراسة العالم المحيط.

أطياف عيوب الانبعاثات

حتى هذه النقطة يقول أكثر حول كيفية تنبعث الذرات. ولكن عادة، كل الإلكترونات في المدارات في الدولة توازنها، ليس لديهم سبب للانتقال إلى دول أخرى. جوهر هو شيء رفض، فإنه يجب أولا امتصاص الطاقة. هذا النقص في الطريقة التي يستغل امتصاص وانبعاث الذرة الخفيفة. أقول باختصار إن المسألة الأولى للحرارة أو الضوء، قبل أن نصل الطيف. لن تنشأ قضايا، إذا كان العلماء يدرسون النجوم، وحتى تألق من خلال العمليات الداخلية الخاصة بها. ولكن إذا كنت ترغب في الدراسة قطعة من خام أو منتج غذائي، للحصول على الطيف هو في الواقع ضروري لحرق. هذه الطريقة ليست الحال دائما.

أطياف الامتصاص

الانبعاثات وامتصاص الضوء من الذرات كوسيلة من وسائل "يعمل" في الجانبين. يمكنك تسليط الضوء على النطاق العريض مادة (أي واحد التي توجد فيها الفوتونات من أطوال موجية مختلفة)، ومن ثم نرى ما يلوح أطوال تمتص. ولكن هذا الأسلوب هو مناسبة ليس دائما، ومما لا شك فيه أن المواد شفافة إلى الجزء المطلوب من الجدول الكهرومغناطيسي.

التحليل الكمي والكيفي

أصبح من الواضح أن أطياف فريدة من نوعها لكل مادة. قد يستنتج القارئ أن هذا التحليل يستخدم فقط لتحديد المواد التي يتم ذلك. ومع ذلك، فإن نطاق ممكن هو أوسع من ذلك بكثير. يمكن تعيين عدد الذرات داخل المجمع باستخدام تقنيات خاصة دراسة العرض والاعتراف وكثافة خطوط الناتجة عن ذلك. وعلاوة على ذلك، يمكن التعبير عن هذا المؤشر في وحدات مختلفة:

• نسبة (على سبيل المثال، هذه السبائك يحتوي على 1٪ الألومينا)؛
• في الشامات (المنحلة في هذا 3 مول السائل من كلوريد الصوديوم)؛
• في غرام (الموجودة في عينة من 0.2 غرام من اليورانيوم والثوريوم 0.4 غرام).

أحيانا التحليل هو مختلط: كلا نوعي وكمي. ولكن في حين أن علماء الفيزياء يحفظ موقف السطور، وتقييمها الظل مع مساعدة من الجداول الخاصة، ولكن الآن كل شيء يجعل البرنامج.

استخدام الطيف

وقد سبق في التفاصيل، ما انبعاث وامتصاص الضوء من الذرات. ويستخدم التحليل الطيفي على نطاق واسع جدا. لا يوجد أي مجال من مجالات النشاط البشري، واستخدمت بغض النظر عن مكان ونحن ننظر لهذه الظاهرة. وفيما يلي بعض منها:

1. في بداية هذا المقال، تحدثنا عن الهواتف الذكية. وأصبحت عناصر أشباه الموصلات السيليكون صغيرة جدا، بما في ذلك من خلال بلورات بحث باستخدام التحليل الطيفي.
2. إذا كان أي حادث هو الطابع الفريد للقذيفة الإلكترون من كل ذرة يحدد ما أطلق النوع من الرصاص أولا، لماذا اندلعت السيارة إلى أسفل الإطار أو رافعة برجية، وكذلك بعض الناس السم المسموم وكم من الوقت أمضى في الماء.
3. يستخدم الطب التحليل الطيفي لصالحها في معظم الأحيان فيما يتعلق سوائل الجسم، ولكن ما يحدث أن يتم تطبيق هذا الأسلوب لأنسجة.
4. المجرات البعيدة، السحب الغازية الكونية والكواكب امام النجوم - كل هذا درس من الضوء والتحلل حيز الأطياف. ويعرف العلماء تكوين هذه الكائنات، سرعتها، والعمليات التي تحدث فيها يرجع ذلك إلى حقيقة أن يتمكنوا من التقاط وتحليل الفوتونات التي تنبعث منها أو استيعاب.

نطاق الكهرومغناطيسي

الأهم من ذلك كله، فإننا نولي اهتماما للضوء المرئي. ولكن على نطاق الكهرومغناطيسي هذا القطاع هو صغير جدا. حقيقة أن العين البشرية لا يصلح سبعة ألوان أوسع بكثير من قوس قزح. يمكن أن تنبعث من واستيعاب ليس فقط الفوتونات مرئية (λ = 380-780 نانومتر)، ولكن الفوتونات الأخرى. ويشمل نطاق الكهرومغناطيسي:

1. موجات الراديو (λ = 100 كيلومترا) تنقل المعلومات عبر مسافات طويلة. نظرا لطول موجة كبير جدا، والطاقة منخفضة جدا. من السهل امتصاصها بالجسم جدا فيها.
2. موجة تيراهيرتز (λ = 1-0،1 ملم) حتى وقت قريب، لم تكن متاحة بسهولة. سابقا، ويشمل مداها موجات الراديو، ولكن الآن يتم توزيع هذه الشريحة من نطاق الكهرومغناطيسي في فئة منفصلة.
3. الأشعة تحت الحمراء الطول الموجي (λ = 0،74-2000 ميكرومتر) نقل الحرارة. النار والضوء والشمس تنبعث منها في وفرة.

الضوء المرئي استعرضنا، لذلك سوف مزيد من التفاصيل حول هذا الموضوع لا يكتب.

الأشعة فوق البنفسجية الطول الموجي (λ = 10-400 نانومتر) القاتلة للإنسان في الزائدة، ولكن غير صالحها لا رجعة فيه. نجمنا المركزية يعطي الكثير من الأشعة فوق البنفسجية، والغلاف الجوي للأرض يحتفظ أكثر من ذلك.

الأشعة السينية وأشعة جاما (λ <10 نانومتر) لديها مجموعة مشتركة، ولكنها تختلف في الأصل. للحصول عليها، فمن الضروري لتفريق الإلكترونات أو الذرات إلى سرعات عالية جدا. مختبر من الناس قادرون على ذلك، ولكن في طبيعة هذه السلطة يحدث فقط داخل النجوم، أو اصطدام الأجسام الضخمة. مثال على العملية الأخيرة يمكن أن تكون الانفجارات كما السوبرنوفا، واستيعاب للنجوم من قبل ثقب أسود، لقاء اثنين من المجرات والمجرات وسحبا هائلة من الغاز.

وتستخدم الموجات الكهرومغناطيسية من جميع النطاقات، وهي قدرتها على أن تنبعث واستيعابها من قبل الذرات، في النشاط البشري. بغض النظر عن حقيقة أن القارئ قد اختار (أو فقط إلى المنتخب)، ومسارات حياته، وقال انه وجه بالتأكيد مع نتائج الدراسات الطيفية. يتمتع البائع محطة دفع الحديثة لمرة واحدة للعالم درس خصائص المواد، وخلق رقاقة. الزراعي يخصب الحقول وجمع عوائد عالية هي الآن فقط لأنه بمجرد اكتشاف جيولوجي في قطعة من خام الفوسفور. وقالت انها ترتدي الملابس الزاهية فقط مع اختراع الأصباغ الكيميائية الثابتة.

ولكن إذا كان القارئ يرغب في ربط حياته مع العالم من العلم، لديك لدراسة أكثر بكثير من المفاهيم الأساسية لعملية انبعاث وامتصاص فوتونات الضوء في الذرة.