Widma liniowe: jak odczytywać skład bez pobierania próbki gwiazdy?

Potrzebne wiadomości: Foton, energia i długość fali.

Dlaczego linie mają określone położenia?

Atom lub jon może pochłonąć albo wyemitować foton przy odpowiednim przejściu między poziomami energii. Dla przejścia jednofotonowego |E_2-E_1|=hf=hc/\lambda. To różnica energii poziomów, nie energia dowolnie wybranego poziomu liczona od dowolnego zera. Nie każda matematycznie możliwa różnica odpowiada równie silnej dozwolonej linii.

Rozrzedzony wzbudzony gaz może dawać linie emisyjne. Chłodniejszy gaz na tle ciągłego widma może tworzyć linie absorpcyjne. Absorpcja nie oznacza zniszczenia energii: energia trafia do materii, a późniejsze promieniowanie może wyjść w innych kierunkach lub poprzez inne przejścia.

Przykład: dwie linie zamiast jednej

Umowny składnik X ma dwie charakterystyczne linie przy 400 i 600 nm. W badanym widmie odnajdujemy zgodny układ obu, a nie tylko przypadkową kreskę w pobliżu jednej długości. To mocniejsza przesłanka identyfikacji. Jeśli obie długości zostały pomnożone przez ten sam czynnik wskutek przesunięcia widma, ich stosunek pozostaje 1,5.

Natężenie linii zależy nie tylko od liczby atomów danego pierwiastka, lecz również od temperatury, stopnia jonizacji i obsadzenia poziomów. Brak silnej linii nie dowodzi automatycznie braku pierwiastka. W rzeczywistych widmach znaczenie mają także rozdzielczość przyrządu i nakładanie się linii. Poniższe umowne poziomy oraz oznaczenia X i Y nie udają laboratoryjnej tablicy rzeczywistych pierwiastków.

Zadania do tego tematu

• Energia przejścia dwóch umownych poziomów
• Ciemna linia w widmie i zachowanie energii
• Rozpoznanie składnika po parze linii
• Dwie długości fal przesunięte o ten sam czynnik

Dalsza lektura

Materiał referencyjny