מהו ספקטרום הפליטה? (עם דוגמאות) - גוּפָנִי - 2025

ספקטרום הפליטה הוא הספקטרום של אורכי גל של אור נפלט אטומים ומולקולות בעת ביצוע מעבר בין שתי מדינות אנרגיה. האור הלבן או האור הנראה הפוגע בפריזמה מתפרק לצבעים שונים עם אורכי גל ספציפיים לכל צבע. תבנית הצבעים המתקבלת היא ספקטרום הקרינה הנראה לעין המכונה ספקטרום הפליטה.

לאטומים, מולקולות וחומרים יש גם ספקטרום פליטה בגלל פליטת האור כאשר הם סופגים את הכמות הנכונה של אנרגיה מבחוץ למעבר בין שני מצבי אנרגיה. בכך שהוא מעביר אור זה דרך פריזמה, הוא מתפרק לקווים צבעוניים ספקטראליים עם אורכי גל שונים הספציפיים לכל אחד מהרכיבים.

חשיבותו של ספקטרום הפליטה היא בכך שהוא מאפשר לקבוע את ההרכב של חומרים לא מוכרים וחפצים אסטרונומיים באמצעות ניתוח קווי הספקטרום שלהם באמצעות טכניקות ספקטרוסקופיה של פליטה.

בשלב הבא מוסבר ממה מורכב ספקטרום הפליטה וכיצד הוא מתפרש, מוזכרים כמה דוגמאות וההבדלים הקיימים בין ספקטרום הפליטה לספקטרום הקליטה.

מהו ספקטרום הפליטה?

לאטומים של יסוד או חומר יש אלקטרונים ופרוטונים המוחזקים זה בזה על ידי כוח המשיכה האלקטרומגנטי. על פי מודל בוהר האלקטרונים מסודרים בצורה כזו שהאנרגיה של האטום היא הנמוכה ביותר האפשרית. רמת אנרגיה אנרגית זו נקראת מצב הקרקע של האטום.

כאשר האטומים רוכשים אנרגיה מבחוץ, האלקטרונים נעים לעבר רמת אנרגיה גבוהה יותר והאטום משנה את מצבו האדמה למצב נרגש.

במצב הנרגש, זמן המגורים של האלקטרון הוא קצר מאוד (≈ 10-8 שניות) (1), האטום אינו יציב וחוזר למצב הקרקע, עובר דרך רמות אנרגיה ביניים, אם זה המקרה.

איור 1: א) פליטת פוטון עקב מעבר האטום בין רמת אנרגיית העירור לרמת האנרגיה הבסיסית. ב) פליטה של ​​פוטונים עקב מעבר האטום בין רמות אנרגיה ביניים.

בתהליך המעבר ממצב נרגש למצב קרקעי, האטום פולט פוטון של אור עם אנרגיה השווה להבדל האנרגיה בין שני המצבים, כשהוא פרופורציונאלי ישירות לתדר ופרופורציונאלי להפך לאורכי הגל שלו λ.

הפוטון הנפלט מוצג כקו בהיר, הנקרא קו הספקטרלי (2), והתפלגות האנרגיה הספקטרלית של אוסף הפוטונים הנפלטים במעברים של האטום היא ספקטרום הפליטה.

פרשנות ספקטרום הפליטה

חלק ממעברים האטום נגרמים על ידי עליית הטמפרטורה או על ידי נוכחותם של מקורות אנרגיה חיצוניים אחרים כמו קרן אור, זרם אלקטרונים או תגובה כימית.

אם מכניסים גז כמו מימן לתא בלחץ נמוך וזרם חשמלי מועבר בתא, הגז יפלט אור בצבע משלו המבדיל אותו מגזים אחרים.

על ידי העברת האור הנפלט דרך פריזמה, במקום להשיג קשת של אור, מתקבלות יחידות בדידות בצורת קווים צבעוניים עם אורכי גל ספציפיים, הנושאים כמויות אנרגיה נפרדות.

הקווים של ספקטרום הפליטה הם ייחודיים בכל אלמנט והשימוש בהם מטכניקת הספקטרוסקופיה מאפשר לקבוע את ההרכב היסודי של חומר לא ידוע כמו גם את ההרכב של חפצים אסטרונומיים, על ידי ניתוח אורך הגל של הפוטונים הנפלטים. במהלך המעבר של האטום.

ההבדל בין ספקטרום הפליטה לספקטרום הקליטה.

בתהליכי קליטה ופליטה לאטום יש מעברים בין שני מצבי אנרגיה אך בספיגה הוא משיג אנרגיה מבחוץ ומגיע למצב של עירור.

קו הפליטה הספקטרלי מנוגד לספקטרום הרצוף של האור הלבן. בראשון נצפתה ההתפלגות הספקטרלית בצורה של קווים בהירים ובשנייה נצפתה רצועת צבעים רציפה.

אם קרן אור לבן פוגעת בגז כמו מימן, הסגור בתא בלחץ נמוך, רק חלק מהאור ייקלט על ידי הגז והשאר יועברו.

כאשר האור המועבר עובר דרך פריזמה הוא מתפרק לקווים ספקטרליים, לכל אחד אורך גל שונה, ויוצרים את ספקטרום הספיגה של הגז.

ספקטרום הקליטה מנוגד לחלוטין לספקטרום הפליטה והוא גם ספציפי לכל אחד מהרכיבים. כאשר משווים בין שני הספקטרומים של אותו אלמנט, נצפים כי קווי הספקטרום הפליטה הם אלה שחסרים בספקטרום הקליטה (איור 2).

איור 2. א) ספקטרום הפליטה וב) ספקטרום הקליטה (מחבר: Stkl. מקור: https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page)

דוגמאות לספקטרום פליטה של ​​יסודות כימיים

א) הקווים הספקטרליים של אטום המימן, באזור הגלוי של הספקטרום, הם קו אדום של 656.3 ננומטר, תכלת של 486.1 ננומטר, כחול כהה של 434 ננומטר וסגול קלוש מאוד של 410 ננומטר. אורכי גל אלה מתקבלים ממשוואת בלמר - רידברג בגרסתה המודרנית (3).

הוא מספר הגל של הקו הספקטרלי

הוא הקבוע של רידברג (109666.56 ס"מ -1)

היא רמת האנרגיה הגבוהה ביותר

היא רמת האנרגיה הגבוהה ביותר

תרשים 3. ספקטרום הפליטה של ​​מימן (מחבר: Adrignola. מקור: commons.wikimedia.org

ב) בספקטרום הפליטה של ​​הליום שתי סדרות של קווים עיקריים, האחד באזור הנראה והשני ליד האולטרה סגול. פטרסון (4) השתמש במודל בוהר כדי לחשב סדרה של קווי פליטה הליום בחלק הגלוי של הספקטרום, כתוצאה ממספר מעברים בו זמנית של שני אלקטרונים למצב n = 5, וקיבל ערכים של אורך הגל עולה בקנה אחד עם תוצאות הניסוי. אורכי הגל שהתקבלו הם 468.8 ננומטר, 450.1 ננומטר, 426.3 ננומטר, 418.4 ננומטר, 412.2 ננומטר, 371.9 ננומטר.

ג) בספקטרום הפליטה של ​​נתרן שני קווים בהירים מאוד של 589 ננומטר ו- 589.6 ננומטר הנקראים קווי D (5). הקווים האחרים חלשים בהרבה מאלו ולצרכים מעשיים כל אור הנתרן נחשב לבוא מקווי D.

הפניות

1. מדידת תקופות חיים של מצבים נרגשים של אטום המימן. VA אנקודינוב, SV SV Bobashev ו- EP Andreev. 1, 1965, פיסיקה סובייטית JETP, כרך 21, עמ '. 26-32.
2. Demtröder, W. Laser Spectroscopy 1. Kaiserslautern: Springer, 2014.
3. DKRai, SN Thakur ו-. אטום, לייזר וספקטרוסקופיה. ניו דלהי: Phi Learning, 2010.
4. Bohr Revisited: מודלים וקווים אלקטרוניים של הליום. פטרסון, ג. 5, 2016, כתב העת לחוקרים צעירים, כרך 30, עמ '. 32-35.
5. כתב העת לחינוך כימי. ג'יי.אר אפלינג, פ.ג'יי יונקה, רא אדג'טטון, וס 'ג'ייקובס. 3, 1993, כרך 70, עמ '. 250-251.