Η κβαντική προέλευση των ατομικών φασμάτων

Posted on 09/09/2020

0


«Όταν εφαρμόσουμε ορισμένη τάση σε γυάλινο σωλήνα που περιέχει αέριο σε χαμηλή πίεση (όπως στις διαφημιστικές λυχνίες νέου), τότε θα παρατηρήσουμε ότι το αέριο εκπέμπει φως. Αν το φως αυτό αναλυθεί, όταν, για παράδειγμα, περάσει μέσα από ένα γυάλινο πρίσμα, τότε θα παρατηρήσουμε μια σειρά από φωτεινές γραμμές. Κάθε γραμμή αντιστοιχεί σε ένα διαφορετικό μήκος κύματος ή χρώμα. H σειρά των γραμμών που παρατηρούνται ονομάζεται γραμμικό φάσμα εκπομπής του αερίου.

Γραμμικό φάσμα εκπομπής τον υδρογόνου

Αν τώρα ανάμεσα στην πηγή του λευκού φωτός και στο πρίσμα τοποθετηθεί γυάλινο δοχείο που περιέχει κάποιο αέριο, τότε θα παρατηρήσουμε ότι η χρωματιστή ταινία διακόπτεται από σκοτεινές γραμμές. Η ταινία αυτή των χρωμάτων ονομάζεται γραμμικό φάσμα απορρόφησης του αερίου. Οι σκοτεινές γραμμές εμφανίζονται σε εκείνες ακριβώς τις συχνότητες στις οποίες εμφανίζονται οι φωτεινές γραμμές του φάσματος εκπομπής του ίδιου αερίου.

Γραμμικό φάσμα απορρόφησης του υδρογόνου

Επομένως το πείραμα δείχνει ότι:
α. Το φάσμα εκπομπής ή απορρόφησης ενός αερίου αποτελείται από ορισμένες φασματικές γραμμές που είναι χαρακτηριστικές του αερίου. Κάθε γραμμή αντιστοιχεί σε ορισμένη συχνότητα (ή μήκος κύματος).
β. Κάθε γραμμή τον φάσματος απορρόφησης του αερίου συμπίπτει με μια γραμμή τον φάσματος εκπομπής του. Δηλαδή κάθε αέριο απορροφά μόνο εκείνες τις ακτινοβολίες τις οποίες μπορεί να εκπέμπει.
Τα γραμμικά φάσματα των αερίων αποτέλεσαν το κλειδί για την έρευνα της δομής του ατόμου. Κάθε θεωρία για τη δομή του ατόμου πρέπει να εξηγεί γιατί τα άτομα εκπέμπουν ή απορροφούν μόνο ορισμένες ακτινοβολίες και γιατί απορροφούν μόνο εκείνες τις ακτινοβολίες που μπορούν να εκπέμπουν».

Kάπως έτσι περιγράφει τα ατομικά φάσματα, ένα από τα πιο σημαντικά κεφάλαια της φυσικής, το σχολικό βιβλίο.

Το ενδιαφέρον βίντεο που ακολουθεί μας εξηγεί τι είναι η ατομική φασματοσκοπία και πως την χρησιμοποιούμε για να βρούμε τα στοιχεία που αποτελούν την ατμόσφαιρα ενός μακρινού εξωπλανήτη, ή να υπολογίσουμε την σχετική ταχύτητα, την πυκνότητα ή την θερμοκρασία άστρων και νεφελωμάτων: