De útstjit en de opname fan ljocht troch de atomen. De oarsprong fan de regel Spectra

Dit artikel jout de fûnemintele begripen nedich om te begripen hoe't de útstjit en de opname fan ljocht troch de atomen. Der wurdt ek beskreaun it brûken fan dy ferskynsels.

Smartphone en natuerkunde

De man, dy't berne nei 1990, syn libben sûnder in ferskaat oan elektroanyske apparaten kinne net foarsjen. De smartphone net allinnich ferfangt de telefoan, mar ek makket it mooglik om tafersjoch op de wikselkoersen, te transact, te neame in taksy en sels oerien mei de astronauten oan board it ISS, troch harren programma. Respektivelik, en wurde waarnommen troch al dy digitale assistinten as in saak fansels. De útstjit en de opname fan it ljocht troch atomen dy't meitsje en makke mooglik it tiidrek fan it ferminderjen fan allerhanne apparaten, sadat lêzers sille lykje in saai ûnderwerp yn de natuerkunde lessen. Mar dizze tûke fan fysika in protte nijsgjirrige en spannend.

Teoretyske eftergrûn foar de iepening fan it Spectra

Der is in siswize: "De nijsgjirrigens foar in fal." Mar dizze útdrukking earder oan it feit dat de ferkearde relaasje is better net te bemuoie. As, lykwols, litte nijsgjirrigens nei de wrâld, neat ferkeard sil net barre. Oan 'e ein fan' e njoggentjinde ieu, minsken begûn te begripen it aard fan magnetisme (dat is goed dokumintearre yn it systeem fan Maxwell syn fergelikingen). De folgjende fraach, wat soe tastean wittenskippers, waard de struktuer fan matearje. It is needsaaklik om fuortendaliks dúdlikens: want wittenskip is net hiel weardefol útstjit en opname fan ljocht troch de atomen. Line Spectra - is it gefolch fan dit ferskynsel en de basis foar de stúdzje fan 'e struktuer fan' e matearje.

struktuer fan it atoom

Wittenskippers yn it âlde Grikelân foarstelle dat it marmer is opboud út ferskate stikjes ûndielbere "atomen." En foar de ein fan 'e njoggentjinde ieu, minsken tochten dat wie de lytste dieltsjes fan de matearje. Mar de ûnderfining fan Rutherford op 'e dispersal fan swiere dieltsjes op de gouden folie hat sjen litten dat it atoom ek hat in ynderlik struktuer. Swiere kearn leit yn it sintrum en posityf rekken brocht, licht negatyf elektroanen draait om him hinne.

Paradoksen fan atomen binnen de Maxwell teory

Dy befinings hawwe jûn groei te ferskate paradoksen: neffens Maxwell syn fergelikingen, eltse beweecht belêste dieltsje emits in elektromagnetyske fjild, dêrom, ferliest enerzjy. Wêrom, dan, de elektroanen net falle yn de kearn, en fierder te draaie? It wie ek net dúdlik wêrom eltse atoom absorbearret of emits fotoanen fan in bepaalde golflingte allinne. Bohr syn teory makken it mooglik te genezen de mankeminten troch it ynfieren fan orbitals. Neffens de oardielen fan dizze teory, de elektroanen om de kearn kin allinne op dizze orbitals. De oergong tusken de twa oanswettende steaten wurdt beselskippe itsij troch de útstjit of opname fan in foton mei in bepaalde enerzjy. De útstjit en de opname fan it ljocht troch atomen krekt fanwegen dit.

golflingte, frekwinsje, enerzjy

Foar in mear kompleet foto je moatte prate in lyts bytsje oer fotoanen. Dat binne elementary dieltsjes dy't hawwe gjin rêst massa. Se bestean allinnich sa lang as it ferpleatsen troch it miljeu. Mar it gewicht noch hawwe: opfallend it oerflak, se stjoert dat in driuwfear dat soe west hawwe ûnmooglik sûnder de massa. Krekt in protte dêrfan wurdt omset yn enerzjy, wêrtroch it stof fan dêr't se reitsje en se wurde geabsorbeerd, in bytsje waarmer. Bohr syn teory net ferklearje dit feit. De eigenskippen fan it foton en de funksjes fan syn hâlden en dragen wurdt beskreaun troch de kwantumfysika. Sa, it foton - sawol weach en dieltsje mei massa. Fotones, en as in weach hat de neikommende skaaimerken: in lingte (λ), in frekwinsje (ν), enerzjy (E). De langer de golflingte it leger de frekwinsje, en hoe leger it enerzjy.

It spektrum fan in atoom

De atomêre spektrum wurdt foarme yn meardere fazen.

1. Elektroanyske skakelaars yn it atoom mei orbital 2 (of heger enerzjy) op de orbital 1 (mei lege enerzjy minder).
2. Bepaald oantal enerzjy wurdt útbrocht, dat wurdt foarme as in kwantum fan ljocht (hν).
3. Dit foton wurdt ynfoege, yn de omlizzende romte.

Sa is it ferkrigen en line spektrum atoom. Wêrom is it neamd dat wei, ferklearret syn foarm as bysûndere apparaten "catch" de útgeande fotoanen fan ljocht op in opname apparaat fêst tal rigels. Om skieden fotoanen fan ferskate golflingten, brûkt troch de Diffraktion ferskynsel weagen mei ferskillende frekwinsjes hawwe ferskillende brekkingsyndeks, hjirwei, ien mear tsjin as de oare.

Eigenskippen fan stoffen en Spectra

De line spektrum fan it stof is unyk foar eltse soarte fan atomen. Dat is, yn de útstjit fan wetterstof sil jaan ien set fan de linen, en goud - oar. Dat feit is de basis foar it tapassen fan spectroscopy. Nei't krige it spektrum neat, men kin begripe wat is yn ynhâld, yn syn atomen oardere ten opsichte fan elkoar. Dizze metoade lit ta jo te bepalen en ferskate eigenskippen fan de materialen, dy't faak brûkt skiekunde en natuerkunde. Opname en útstjit fan ljocht by atomen - ien fan 'e meast foarkommende helpmiddels foar de stúdzje fan' e omlizzende wrâld.

Skaadkanten emission Spectra

Oant dit punt seit mear oer hoe't atomen emit. Mar meastal, al de elektroanen binne yn orbitals yn syn lykwicht steat, se ha gjin reden om te ferhúzjen nei oare steaten. De stof is wat ôfwiisd, dan moat earst opfange de enerzjy. Dit ûntbrekken fan in metoade dy't heldedieden de opname en de útstjit fan ljocht atoom. Koart sizze dat de earste stof te ferwaarmjen of ljocht, foardat wy krije it spektrum. Saken sille net oerein, as in wittenskipper it bestudearjen fan de stjerren, en sa se ljochtsje troch har eigen ynterne prosessen. Mar as jo wolle bestudearje in stikje ore of iten produkt, te krijen it spektrum is it echt nedich om te baarne. Dizze metoade is net altyd it gefal.

absorption Spectra

Útstjit en opname fan it ljocht troch atomen as in metoade "wurket" yn de twa kanten. Jo kinne beljochtsje in ljocht op substânsje breedbân (dws, ien wêryn der binne fotoanen fan ferskillende golflingten), en dan sjen wat biwege lingtematen opfange. Mar dizze metoade is geskikt net altyd, der wis fan wêze dat it materiaal is trochsichtich nei de winske part fan de elektromagnetyske skaal.

Kwalitative en kwantitative analyze

It waard dúdlik dat Spectra unyk foar elke stof. De lêzer kin konkludearje dat dizze analyse wurdt allinnich brûkt te bepalen it materiaal út dêr't it mei makke. Lykwols, de mooglike berik is folle breder. tal atomen binnen de gearsetting kin ynsteld wurde mei help fan spesjale techniken breedte ûndersyk en werkenning en yntinsiteit fan de dêrút folgjende linen. Boppedat, dizze yndikator kin ta utering komme yn ferskate ienheden:

• persintaazje (bygelyks, dit alloy befettet 1% alumina);
• yn mollen (oplost yn dizze floeibere 3 mol fan natrium chloride);
• yn grammen (oanwêzich yn de stekproef fan 0,2 g fan uranium en thorium 0,4 grammen).

Soms de analyse is mingd: sawol kwalitatyf en kwantitatyf. Mar wylst natuerkundigen memorized posysje fan de linen, en hifke harren skaad mei help fan spesjale tafels, mar no is alles makket it programma.

It brûken fan spektrum

Wy ha al besprutsen yn detail, wat de útstjit en de opname fan ljocht troch de atomen. Spektrale analyse wurdt brûkt hiel soad. Der is gjin gebiet fan minsklike aktiviteit, gjin saak dêr't wy sjoen de ferskynsel waard brûkt. Hjir binne in pear fan harren:

1. Oan it begjin fan dit artikel, wy praat oer smartphones. Silicon semiconductor eleminten hawwe wurden sa lyts, ynklusyf fia ûndersyk kristallen mei help Spektrale analyze.
2. As eltse ynsidint is de eigenheid fan it elektron skulp fan eltse atoom bepaalt hokker soarte fan kûgel ûntslein earst, wêrom't de auto brak ramt of toer kraan, krektas guon fergif fergiftige minsken en hoefolle tiid er trochbrocht yn it wetter.
3. Medisyn brûkt Spektrale analyze oan harren foardiel meast faak yn relaasje ta lichem Fluids, mar it bart dat dizze metoade wurdt tapast oan de weefsels.
4. Fiere stjerrestelsels, kosmyske gas wolken, planeten tsjinoer de stjerren - dit alles wurdt bestudearre troch ljocht en syn ûntleden yn Spectra. Wittenskippers witte de gearstalling fan dy foarwerpen, harren snelheid, en de prosessen dy't plakfine yn har fanwegen it feit dat se kinne feroverje en analysearjen de fotoanen se emit of opfange.

De elektromagnetyske skaal

De measte fan allegearre, wy betelje omtinken oan sichtber ljocht. Mar op de elektromagnetyske skaal dit segment is hiel lyts. It feit dat it minsklik each net reparearje folle breder saun kleuren fan de reinbôge. Kin emit en absorb net allinne sichtber fotoanen (λ = 380-780 nm), mar oare fotoanen. De elektromagnetyske skaal bestiet út:

1. Radio weagen (λ = 100 kilometer) zenden ynformaasje oer lange ôfstannen. Troch de hiel grutte golflingte, harren enerzjy is hiel leech. Se binne hiel maklik opgenomen.
2. Terahertz wave (λ = 1-0,1 millimeter) oant koartlyn, wiene net maklik beskikber. Eartiids, harren berik omfiemet radio weagen, mar no dit segmint fan de elektromagnetyske skaal is dat tawiisd is oan in aparte klasse.
3. Infrarot golflingte (λ = 0,74-2000 mikrometer) warmte oerdracht. Fjoer, ljocht, sinne emit se in mannichte.

Sichtber ljocht wy beoardiele, dus mear details oer it sil net skriuwe.

Ultraviolet golflingte (λ = 10-400 nm) deadlik foar man yn oerskot, mar harren neidiel is ûnomkearbere. Us sintrale stjer jout in soad Ultraviolet ljocht, en de ierde syn atmosfear behâldt measte dêrfan.

X-rays en gamma-rays (λ <10 nm) hawwe in mienskiplik berik, mar ferskille yn oarsprong. Om krijen harren, is it nedich om te disperse elektroanen of atomen om hiel hege velocities. Laboratoarium fan minsken binne by steat der fan, mar yn 'e natuer fan sokke krêft allinne foarkomme binnen stjerren, of de collisions fan massive foarwerpen. In foarbyld fan dat lêste proses kin tsjinje as supernova eksploazjes, de opname fan de stjer troch in swart gat, de moeting fan twa stjerrestelsels en stjerrestelsels en massale wolken fan gas.

Elektromagnetyske weagen fan alle rigen, nammentlik harren feardigens om wurde ynfoege, en opnaam yn atomen, wurde brûkt yn minsklike aktiviteit. Los fan it feit dat de lêzer hat keazen (of allinnich nei útkarde) as syn libben syn paden, hy seker stean mei de resultaten fan Spektrale stúdzjes. De ferkeaper genietet in moderne betelling terminal omdat ien kear de wittenskipper studearre de eigenskippen fan stoffen en makke in microchip. Agrarian fertilizes de fjilden en sammeljen hege opbringsten binne no mar omdat ien kear yn geolooch ûntdutsen yn in stik fosfor ore. Sy draacht heldere klean allinne mei de útfining fan de oanhâldende gemyske kleurstoffen.

Mar as de lêzer wol te ferbinen syn libben mei de wrâld fan 'e wittenskip, jim moatte bestudearje folle mear as de basis konsepten fan it proses fan de útstjit en opname fan fotoanen fan ljocht yn atomen.