Fizikal

Siri spektrum

The Siri spektrum Mereka terdiri daripada satu set garis berwarna pada latar belakang gelap, atau jalur terang yang dipisahkan oleh kawasan gelap yang memancarkan cahaya dari semua jenis bahan.

Garis -garis ini divisualisasikan dengan bantuan spektrometer, radas yang terdiri daripada prisma atau rak yang dibahagikan halus, mampu memisahkan komponen cahaya yang berbeza.

Spektrum penyerapan bahan yang berbeza dan matahari. Sumber: Wikmedia Commons.

Set garisan ini dipanggil spektrum Dan setiap bahan mempunyai spektrum Caracaterist, sejenis cap jari yang berfungsi untuk mengenal pasti kehadirannya dalam cahaya yang datang dari objek. Ini kerana setiap atom mempunyai konfigurasi elektron sendiri dan membenarkan tahap tenaga.

Itulah sebabnya mencari garis spektrum adalah teknik yang digunakan secara meluas oleh para astronom untuk mengetahui komposisi bintang -bintang melalui cahaya mereka memancarkan. Sebenarnya, semua yang diketahui oleh ahli astronomi tentang bintang -bintang berasal dari spektrum mereka, sama ada pelepasan atau penyerapan.

Asal spektrum

Kehadiran spektrum adalah disebabkan oleh konfigurasi atom. Malah, elektron kekal di sekitar nukleus di kawasan yang dipanggil Orbital, terletak di jarak diskret tertentu daripadanya.

Contohnya dalam hidrogen, elemen yang paling mudah, radio orbital diberikan oleh 0.053 ∙ n²Nanometer, di mana n = 1, 2, 3, 4, .. . Nilai pertengahan tidak dibenarkan di antara mereka, jadi dikatakan bahawa orbital adalah kuantitatif. Juga keadaan tenaga setiap orbital dikira.

Sekatan tersebut membuat elektron berkelakuan pada masa yang sama seperti zarah dan juga sebagai gelombang, sama seperti cahaya. Walau bagaimanapun, elektron boleh pergi dari satu orbit ke yang lain, mengubah keadaan tenaga atom.

Penyerapan dan pelepasan tenaga elektromagnetik

Sebagai contoh, jika elektron pergi dari orbital yang lebih dalaman, dengan tenaga yang kurang, kepada yang lain yang lebih luaran dan bertenaga, adalah perlu untuk memperoleh tenaga elektromagnet yang diperlukan, yang disimpan dalam atom. Proses ini dipanggil penyerapan.

Sebaliknya, jika elektron pergi dari satu orbital luaran yang lebih luaran ke yang lebih dalaman, dalam peralihan foton dipancarkan, dalam bentuk cahaya, yang merupakan tenaga yang sepadan dengan perbezaan tenaga antara orbital. Panjang gelombang sepadan dengan perbezaan ini dan diberikan oleh:

Boleh melayani anda: Orion Nebula: Asal, Lokasi, Ciri dan Data

$E=\frachc\lambda$ Di mana:

E adalah tenaga
λ adalah panjang gelombang
H adalah pemalar Planck
C adalah kelajuan cahaya

Jenis spektrum

Terdapat kedua -dua spektrum penyerapan dan pelepasan, yang bergantung kepada parameter tertentu objek atau bahan, seperti ketumpatan dan suhu. Spektrum gas samar berbeza dari pepejal pada suhu tinggi.

Spektrum berterusan

Beberapa sumber memancarkan spektrum yang garis berwarna berubah dengan lembut dan mengandungi semua warna. Ini dipanggil spektrum berterusan, contohnya yang menghasilkan filamen mentol pijar.

Spektrum pelepasan

Ia adalah yang memancarkan bahan panas tertentu dan terdiri daripada beberapa baris panjang gelombang tertentu.

Spektrum jenis ini dihasilkan oleh gas pengsan dan panas seperti yang mengisi tiub pendarfluor. Boreal aurora adalah satu lagi contoh pelepasan yang berlaku di dalam gas atmosfera atas bumi. Mereka juga menghasilkan spektrum pelepasan beberapa awan gas interstellar.

Spektrum penyerapan

Spektrum ini adalah apa yang diterima apabila cahaya objek yang padat dan sangat panas dilalui gas yang lebih sejuk. Di dalamnya hampir semua warna diperhatikan, tetapi ada yang kelihatan berkurangan dan beberapa jalur gelap timbul pada panjang gelombang yang diserap oleh atom atau molekul gas.

Undang -undang Spektroskopi Kirchoff

Undang -undang spektroskopi Kirchoff menunjukkan di bawah syarat -syarat spektrum yang berbeza yang diterangkan di atas dibentuk:

Spektrum Berterusan: Mereka dipancarkan oleh sebarang objek pada tekanan tinggi dan suhu.
Spektrum Pelepasan: Mereka dihasilkan oleh tekanan rendah pada tekanan rendah, yang memancarkan panjang gelombang yang ditentukan dengan baik, sepadan dengan peralihan elektronik yang sepadan dengan setiap elemen yang membentuk gas.
Spektrum Penyerapan: Dihasilkan oleh gas pada suhu rendah yang terletak berhampiran fon radiasi berterusan. Atom gas atau molekul menyerap hanya panjang gelombang tertentu.

Ia boleh melayani anda: Astroclymics: Sejarah, kajian apa, cawangan

Spektrum pelepasan hidrogen

Spektrum pelepasan hidrogen sangat penting, kerana ia adalah elemen yang paling banyak di seluruh alam semesta dan mengandungi banyak maklumat penting mengenai bintang -bintang dan Bima Sakti.

Garis spektrum hidrogen ditemui oleh pelbagai penyelidik dan masing -masing dinamakan.

Siri Balmer

Hidrogen memancarkan pelbagai baris dalam spektrum yang kelihatan: apabila elektron menurun dari orbital 3 hingga orbital 2 memancarkan cahaya merah, yang panjang gelombangnya 656.6 nm, dan jika ia merosot dari orbital 4 hingga 2 maka memancarkan 486 cahaya biru.1 nm.

Spektrum pelepasan hidrogen, menunjukkan garis yang sepadan dengan cahaya yang kelihatan dan dua garis ultraviolet di sebelah kiri. Sumber: Wikmedia Commons.

Pada tahun 1885 (sebelum Bohr mencadangkan teorinya), ahli matematik dan profesor Swiss Johann Balmer (1825-1898) yang ditemui oleh Tanteo formula untuk menentukan panjang gelombang λ garis-garis ini:

$\frac1\lambda =R\left (\frac12^2-\frac1n^2 \right )$

Di mana:

R adalah pemalar Rydberg: 1.097 × 10⁷ m^-1
N = 3, 4, 5 .. ., iaitu, n ≥ 3 (keseluruhan).

Sebagai contoh, untuk n = 3 dalam persamaan Balmer:

$\frac1\lambda =1.097\times 10^7\left (\frac12^2-\frac13^2 \right )m^-1=656.3 \: nm$

Sepadan dengan garis merah ke kanan, ditunjukkan dalam angka di atas. Penemuan siri Balmer menyebabkan saintis lain mencari garis di seluruh spektrum hidrogen dan gas lain.

Siri Lyman

Perhatikan bahawa spektrum hidrogen yang ditunjukkan dalam angka ini mengandungi beberapa baris dalam ultraviolet, kedua -dua kiri yang melampau, yang panjang gelombangnya adalah 397.0 nm dan 388.9. nm.

Sesungguhnya, garis -garis ini di ultraviolet sesuai dengan siri Lyman yang ditemui, ditemui pada tahun 1906 oleh ahli fizik Theodore Lyman. Formulanya ialah:

Boleh melayani anda: BTU (Unit Thermal): Kesamaan, Kegunaan, Contoh

$\frac1\lambda =R\left (\frac11^2-\frac1n^2 \right )$ Rydberg tetap lagi: 1.097 × 10⁷ m^-1, tetapi n = 2, 3, 4 ..., iaitu n ≥ 2 dan keseluruhan, jadi tahap akhir selalu sesuai dengan n = 1.

Siri Paschen

Siri Paschen ditemui oleh ahli fizik Jerman Friederich Paschen pada tahun 1908 dan sah untuk n ≥ 4, iaitu: n = 4, 5, 6 ..

$\frac1\lambda =R\left (\frac13^2-\frac1n^2 \right )$

Garis Paschen ditemui di rantau inframerah berhampiran dan tahap akhir adalah n = 3, iaitu nilai mereka berlaku apabila elektron menurun dari tahap yang lebih tinggi ke n = 3. Sebagai siri Lyman berada di ultraviolet, disimpulkan bahawa siri Balmer adalah antara Lyman dan Paschen.

Siri Brackett

Siri ini ditemui pada tahun 1922 oleh Frederick Brackett, seorang ahli fizik Amerika, terletak di inframerah jauh dan terdiri daripada garis spektrum yang bersamaan dengan peralihan hidrogen yang bermula pada n = 5 dan teruskan:

$\frac1\lambda =R\left (\frac14^2-\frac1n^2 \right )$

Siri Pfund

Siri PFund ditemui pada tahun 1924 oleh ahli fizik Amerika August Hermann Pfund dan merujuk kepada peralihan yang bermula pada n = 5, dalam jalur inframerah jauh:

$\frac1\lambda =R\left (\frac15^2-\frac1n^2 \right )$ Rujukan

Arny, t. 2017. Penjelajahan: Pengenalan kepada Astronomi. Ke -8. Ed. McGraw Hill.
Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 2. MC Graw Hill.
Chang, R. 2013. Kimia. 11va. Edisi. Pendidikan MC Graw Hill.
Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 2. Pearson.
Tingkap terbuka ke alam semesta. Pelbagai jenis spektrum. Pulih dari: media4.Osppm.fr.