A emissão e absorção de luz por átomos. A origem da linha de espectros

Este artigo fornece os conceitos básicos necessários para entender como a emissão e absorção de luz por átomos. Há também é descrito o uso desses fenômenos.

Smartphone e física

O homem que nasceu depois de 1990, sua vida sem uma variedade de dispositivos electrónicos não podem fornecer. O smartphone não só substitui o telefone, mas também faz com que seja possível monitorar as taxas de câmbio, a tratar, para chamar um táxi e até mesmo corresponder com os astronautas a bordo da ISS, por meio de sua aplicação. Respectivamente, e são percebidos por todos os assistentes digitais como uma questão de disciplina. A emissão e absorção de luz por átomos que formam e possibilitaram a era de reduzir todos os tipos de dispositivos, para que os leitores vão parecer um assunto chato em aulas de física. Mas este ramo da física muito interessante e emocionante.

embasamento teórico para a abertura dos espectros

Há um ditado que diz: "A curiosidade antes de uma queda." Mas esta expressão sim ao fato de que a relação errada é melhor não interferir. Se, no entanto, mostram curiosidade em relação ao mundo, nada de errado não vai acontecer. No final do século XIX, as pessoas começaram a compreender a natureza do magnetismo (que é bem documentado no sistema de equações de Maxwell). A próxima pergunta, o que permitiria que os cientistas, tornou-se a estrutura da matéria. É necessário esclarecer imediatamente, porque a ciência não é a emissão muito valioso e absorção de luz por átomos. Espectros de linha – é uma consequência deste fenómeno e a base para o estudo da estrutura da matéria.

estrutura do átomo

Cientistas na Grécia antiga sugerem que o mármore é composta de várias peças de indivisíveis "átomos". E antes do final do século XIX, as pessoas pensavam que era as menores partículas da matéria. Mas a experiência de Rutherford na dispersão de partículas pesadas na folha de ouro tem mostrado que o átomo também tem uma estrutura interna. núcleo pesado é no centro e positivamente carregadas, elétrons negativos leves giram em torno dele.

Paradoxes dos átomos dentro da teoria Maxwell

Estas descobertas deram origem a vários paradoxos: de acordo com as equações de Maxwell, qualquer partícula carregada em movimento emite um campo eletromagnético, portanto, perde energia. Por que, então, os elétrons não caem no núcleo, e continuar a girar? Também não era claro por que cada átomo absorve ou emite fótons de apenas um determinado comprimento de onda. A teoria de Bohr tornou possível para curar os defeitos inserindo orbitais. De acordo com os princípios desta teoria, os elétrons ao redor do núcleo pode ser apenas sobre esses orbitais. A transição entre os dois estados vizinhos é acompanhado quer pela emissão ou absorção de um fotão com uma certa energia. A emissão e absorção de luz por átomos É precisamente por causa deste.

comprimento de onda, a frequência, a energia

Para uma imagem mais completa você precisa falar um pouco sobre os fótons. Estes são partículas elementares que não têm massa de repouso. Eles existem somente enquanto se move através do ambiente. Mas o peso ainda tem: atingir a superfície, eles transmitem um impulso que teria sido impossível sem a massa. Apenas um lote de que é convertida em energia, tornando a substância de que eles batem e eles são absorvidos, um pouco mais quente. A teoria de Bohr não explica este fato. As propriedades do fotão e as características do seu comportamento é descrito pela física quântica. Assim, o fóton – tanto de onda e partícula de massa. Fotão, e como uma onda tem as seguintes características: um comprimento (λ), uma frequência (ν), a energia (E). Quanto mais tempo o comprimento de onda menor é a frequência, e quanto menor for a energia.

O espectro de um átomo

O espectro atómica é formado em várias etapas.

1. comutadores electrónicos do átomo com orbital 2 (de energia mais elevada) sobre a orbital 1 (com baixo consumo de energia inferior).
2. Certa quantidade de energia é libertada, a qual é formada como um quantum de luz (hv).
3. Este fotão é emitido para o espaço circundante.

Assim, obtido e átomo de linha de espectro. Por que é chamado dessa forma, explica a sua forma quando os dispositivos especiais "pegar" os fótons de saída de luz sobre um número fixo dispositivo de gravação de linhas. Para separar fótons de diferentes comprimentos de onda, usadas pelas ondas fenómeno de difracção com diferentes frequências têm índice de refracção diferente, por isso, mais uma deflectida do que o outro.

Propriedades das substâncias e espectros

O espectro de linha da substância é único para cada tipo de átomos. Ou seja, na emissão de hidrogênio dará um conjunto de linhas, e ouro – outros. Esse fato é a base para a aplicação da espectroscopia. Tendo obtido o espectro de qualquer coisa, pode-se entender o que é, em substância, em seus átomos dispostos em relação ao outro. Este método permite que você defina e várias propriedades dos materiais, que muitas vezes usa química e física. Absorção e emissão de luz por átomos – uma das ferramentas mais comuns para o estudo do mundo circundante.

espectros de emissão desvantagens

Até este ponto diz mais sobre como os átomos emitem. Mas, geralmente, todos os elétrons estão em orbitais em seu estado de equilíbrio, eles não têm nenhuma razão para se deslocar para outros estados. A substância é algo rejeitado, ele deve primeiro absorver a energia. Esta falta de um método que explora a absorção e emissão de átomo de luz. Resumidamente dizer que a primeira matéria ao calor ou luz, antes de obter o espectro. Problemas não vão surgir, se um cientista estudando as estrelas, e assim eles brilham através de seus próprios processos internos. Mas se você quer estudar um pedaço de minério ou produto alimentar, para obter o espectro é realmente necessário para queimar. Este método não é sempre o caso.

Os espectros de absorção

De emissão e de absorção da luz por átomos como um método "funciona" nos dois lados. Pode brilhar uma luz de banda larga em substância (isto é, um em que existem fótons de diferentes comprimentos de onda), e, em seguida, ver o que absorvem comprimentos de onda. Mas este método é adequado nem sempre, certifique-se de que o material é transparente para a parte desejada da escala eletromagnética.

análise qualitativa e quantitativa

Ficou claro que espectros única para cada substância. O leitor pode-se concluir que esta análise é apenas utilizado para determinar o material de que ela é feita. No entanto, o intervalo possível é muito mais amplo. número de átomos de dentro, o composto pode ser ajustado usando técnicas especiais exame largura e reconhecimento e intensidade das linhas resultantes. Além disso, este indicador pode ser expressa em unidades diferentes:

• percentagem (por exemplo, esta liga contém 1% de alumina);
• em moles (dissolvido neste líquido 3 mol de cloreto de sódio);
• em gramas (presentes na amostra de 0,2 g de urânio e tório 0,4 gramas).

Às vezes, a análise é mista: qualitativa e quantitativa. Mas, enquanto os físicos posição das linhas memorizado, e avaliada a sua sombra com a ajuda de tabelas especiais, mas agora tudo faz o programa.

A utilização do espectro

Nós já discutimos em detalhe, o que é a emissão e absorção de luz por átomos. A análise espectral é utilizada amplamente. Não há nenhuma área da atividade humana, foi usado, não importa onde estamos considerando o fenômeno. Aqui estão algumas delas:

1. No início deste artigo, falamos sobre smartphones. elementos semicondutores de silício tornaram-se tão pequeno, inclusive por meio de cristais de pesquisa utilizando análise espectral.
2. Se qualquer incidente é a singularidade do escudo do elétron de cada átomo determina que tipo de bala disparada em primeiro lugar, por que o carro quebrou estrutura ou guindaste de torre, bem como algum veneno envenenado as pessoas e quanto tempo que passou na água.
3. Medicamento utilizado análise espectral a sua vantagem mais frequentemente em relação a fluidos corporais, mas isso acontece que este método é aplicado para os tecidos.
4. galáxias distantes, nuvens de gases cósmicos, os planetas em frente das estrelas – tudo isso é estudado pela luz e sua decomposição em espectros. Os cientistas sabem a composição desses objetos, a sua velocidade e os processos que ocorrem neles devido ao fato de que eles podem capturar e analisar os fótons que emitir ou absorver.

escala eletromagnética

Acima de tudo, devemos prestar atenção à luz visível. Mas na escala eletromagnética este segmento é muito pequena. O fato de que o olho humano não resolver muito mais amplas sete cores do arco-íris. Pode emitir e absorver não só fotões visíveis (λ = 380-780 nm), mas outros fotões. escala eletromagnética inclui:

1. As ondas de rádio (l = 100 quilômetros) de informações em longas distâncias transmitir. Devido ao grande comprimento de onda, sua energia é muito baixo. Eles são muito facilmente absorvido.
2. terahertz onda (X = 1-0,1 milímetros) até recentemente, não estavam disponíveis. Anteriormente, a sua gama inclui ondas de rádio, mas agora este segmento da escala eletromagnética é alocado em uma classe separada.
3. Comprimento de onda infravermelho (X = 0,74-2000 micrómetros) de transferência de calor. Fogo, luz, sol emiti-las em abundância.

A luz visível que analisamos, para que mais detalhes sobre ele não vai escrever.

comprimento de onda ultravioleta (λ = 10-400 nm) letal para o homem em excesso, mas a sua desvantagem é irreversível. A nossa estrela central dá um monte de luz ultravioleta, e a atmosfera da Terra retém mais do mesmo.

raios-X e raios gama (X <10 nm) têm uma gama comum, mas diferem na origem. Para obtê-las, é necessário para dispersar os electrões ou átomos a velocidades muito elevadas. Laboratório de pessoas são capazes disso, mas na natureza de tal poder só ocorrem estrelas dentro, ou as colisões de objetos maciços. Um exemplo deste último processo pode servir como o Supernova explosões, a absorção da estrela por um buraco negro, o encontro de duas galáxias e galáxias e as nuvens maciças de gás.

As ondas electromagnéticas de todas as gamas, ou seja, a sua capacidade de ser emitidos e absorvidos por átomos, são utilizados na actividade humana. Independentemente do fato de que o leitor tenha escolhido (ou só para eleitos) como caminhos de sua vida, ele certamente cara com os resultados de estudos espectrais. O vendedor goza de um terminal de pagamento moderno porque uma vez que o cientista estudou as propriedades das substâncias e criou um microchip. Agrária fertiliza os campos e recolher altos rendimentos são agora apenas porque uma vez que um geólogo descoberto em um pedaço de minério de fósforo. Ela veste roupas brilhantes somente com a invenção de corantes químicos persistentes.

Mas se o leitor deseja conectar a sua vida com o mundo da ciência, você tem que estudar muito mais do que os conceitos básicos do processo de emissão e absorção de fótons de luz em átomos.