Światło emitowane przez atomy składa się z określonych długości fal zwanych liniami; obserwowane przez spektroskop, linie są łącznie widmami atomowymi.
Bardziej szczegółowo …
W atomie elektrony mają określone i dyskretne energie. Gdy elektron przechodzi („przeskakuje”) z jednego poziomu energii na drugi, emituje (jeśli przechodzi z wyższego poziomu na niższy) lub pochłania (odwrotnie) światło - foton - o dyskretnej, określonej długości fali. W dowolnym zestawie warunków (ciśnienie, temperatura, natężenie pola magnetycznego itp.) Zbieranie wszystkich tych określonych długości fal stanowi widmo atomu… więc widma atomowe są widmami atomów!
Ponieważ poziomy energii elektronów atomowych są unikalne dla każdego pierwiastka, linie w widmie (emisja lub absorpcja) mogą być użyte do identyfikacji pierwiastków obecnych w źródle (powiedzmy gwiazda) lub gazu między źródłem a nami (np. Międzygwiezdnym średni). Oczywiście, dla obiektu pozagalaktycznego - być może kwazara - potrzebujesz więcej niż jednej linii, aby dokonać pewnej identyfikacji ... ponieważ wszechświat się rozszerza (a więc nie wiesz, jak bardzo jedna linia mogła zostać przesunięta na czerwono).
Lekkie przejścia elektronowe w wytwarzanych atomach mogą nie znajdować się w wizualnej części widma elektromagnetycznego, ale w przypadku atomów, które są neutralne lub straciły tylko jeden lub dwa elektrony (tak, „widma atomowe” odnoszą się również do widma liniowego jonów!) , większość linii znajduje się w UV, wizualnie lub w bliskiej podczerwieni. W przypadku silnie zjonizowanych atomów linie znajdują się w skrajnym obszarze UV lub rentgenowskim.
Ponieważ względne natężenie linii w widmie atomowym zmienia się w zależności od temperatury, analiza linii w widmie gwiazdy (powiedzmy) może dać oszacowanie temperatury powierzchni gwiazdy (fotosfery). Szerokość linii zależy od ciśnienia gazu; struktura linii zależy od siły pola magnetycznego; … (masz pomysł) - widma atomowe są cudownym oknem na warunki fizyczne odległych miejsc!
Szukasz więcej? Ta strona internetowa University of Oregon ma dobry, krótki opis widm atomowych; a modele atomowe i widma Physics Lab obejmują zarówno kontekst historyczny, jak i nieco więcej teorii.
Ponieważ widma atomowe odgrywają tak istotną rolę w astronomii optycznej, nic dziwnego, że istnieje tak wiele artykułów Space Magazine dotyczących widm atomowych! Oto losowy wybór: Nowe badanie Znajdź podstawową siłę się nie zmieniło w czasie, Spitzer odkrywa region wczesnego powstawania galaktyk i Dziwną mgławicę wokół Eta Carinae.
Odcinek Astronomy Cast Energy Levels and Spectra dotyczy widm atomowych. Inne epizody obsady Astronomy, które warto posłuchać, w odniesieniu do widm atomowych, obejmują astronomię optyczną i W poszukiwaniu innych światów.
Źródła:
GSU Hyperphysics
NIST
