FormasyonBilim

Işıkların atomlar tarafından emilmesi ve emilmesi. Çizgisel spektrumların kaynağı

Bu makale, atomların ışık yayması ve emmesi için gerekli temel kavramları sunmaktadır. Ayrıca, bu fenomenin uygulanması burada açıklanmaktadır.

Akıllı telefon ve fizik

1990'dan sonra doğan, çeşitli elektronik cihazları olmayan hayatı hayal edemez. Akıllı telefon sadece telefonun yerini almakla kalmaz aynı zamanda döviz kurlarını izlemenizi, fırsatlar hazırlamanızı, taksi çağırmanızı ve hatta uygulamalarıyla ISS'de bulunan astronotlarla karşılık gelmesini sağlar. Buna göre ve tüm bu dijital asistanlar elbette bir mesele olarak algılanıyor. Her türlü cihazı azaltma döneminin mümkün olması sayesinde, atomlar tarafından ışığın emilimi ve absorpsiyonu, bu okuyuculara fizik derslerinde yalnızca sıkıcı bir konudur gibi görünecektir. Fakat bu fizik bölümünde çok ilginç ve büyüleyici.

Spektrumların keşfi için teorik önkoşullar

Bir deyim var: "Merak iyi yol açmaz". Ancak bu ifade, diğer insanların ilişkilerine müdahale etmemenin daha iyi olduğu gerçeğine işaret etmesi daha muhtemeldir. Etrafınızdaki dünyaya merak gösterin, hiçbir şey yanlış olmayacak. On dokuzuncu yüzyılın sonunda insanlar manyetizmanın doğasının farkına vardı (Maxwell denklemleri sisteminde iyi tanımlanmıştı). Bilim adamlarının çözmek istediği bir sonraki soru, maddenin yapısı idi. Hemen açıklığa kavuşturmalıyız: bilim, değerli değildir, çünkü ışıkların atomlar tarafından emilimi ve absorpsiyonu. Kural tayfları, bu olgunun bir sonucudur ve maddelerin yapısını incelemek için bir temel oluşturmaktadır.

Atomun yapısı

Antik Yunan'da bilim insanları mermerin bölünmez bitlerden oluştuğunu düşünüyorlardı "atomlar" On dokuzuncu yüzyılın sonuna kadar, insanlar maddelerin en küçük parçacıklarını düşünüyorlardı. Ancak Rutherford'un ağır partikülleri altın folyo üzerine saçma tecrübesi, atomun bir iç yapısına sahip olduğunu gösterdi. Ağır çekirdek ortadadır ve pozitif yüklüdür, hafif negatif elektronlar bunun çevresinde döner.

Maxwell teorisi çerçevesinde bir atomun paradoksları

Bu veriler, birkaç paradoksu ortaya çıkarmıştır: Maxwell denklemlerine göre, herhangi bir yüklü yüklü elektromanyetik alan yayar, bu nedenle enerji kaybeder. O halde neden elektronlar çekirdeğe düşmüyor, ancak dönmeye devam ediyor mu? Her bir atomun yalnızca belirli bir dalga boyundaki fotonları neden emdiği veya yaydığı da belli değildi. Bohr teorisi, bu uyuşmazlıkların yörüngeselleştirmelerle ortadan kaldırılmasını mümkün kıldı. Bu teorinin varsayımlarına göre, elektronlar yalnızca bu orbitaller üzerinde çekirdek çevresinde olabilirler. İki komşu devlet arasındaki geçiş, belirli bir enerjiyle bir kuantumun emisyonu ya da absorpsiyonu eşlik eder. Işıkların atomlar tarafından emilimi ve absorpsiyonu bunun sebebi.

Dalga boyu, frekans, enerji

Daha eksiksiz bir resim için fotonlar hakkında biraz bilgi vermek gerekir. Bunlar, dinlenme kütlesi olmayan elementer parçacıklardır. Sadece çevreden geçerken var olurlar. Fakat kitle halen şu halde var: Yüzeye çarparak, kitlesiz imkansız olan bir dürtü duyurdu. Sadece kütlelerini enerjiye dönüştürürler, vurdukları ve aldıkları maddedirler, biraz daha sıcaktırlar. Bohr'un teorisi bu gerçeği açıklamıyor. Bir fotonun özellikleri ve davranış özellikleri, kuantum fiziği tarafından tanımlanır. Yani, bir foton hem dalga hem de kütleli bir parçacıktır. Bir foton ve dalga olarak şu özellikler bulunur: uzunluk (λ), frekans (ν), enerji (E). Dalga boyu ne kadar uzun olursa, frekans düşer ve enerji düşer.

Atomun spektrumu

Atomik spektrum birkaç aşamada oluşur.

  1. Atomdaki elektron, orbital 2'den (daha yüksek bir enerjiyle) orbita 1'e geçer (daha düşük bir enerji ile).
  2. Bir miktar ışık (hν) olarak oluşan enerji miktarı serbest bırakılır.
  3. Bu kuantum çevredeki alana yayılıyor.

Atomun çizgi spektrumu nasıl elde edilir. Neden böyle adlandırılır, biçimini açıklar: Özel cihazlar ışığın giden fotonlarını "yakalar" ne zaman, kayıt cihazında birkaç çizgi sabitlenir. Farklı dalga boylarındaki fotonları ayırmak için kırınım fenomeni kullanılır: farklı frekanslara sahip dalgaların farklı refraktif indeksi vardır, bu nedenle bazıları diğerlerinden daha sapma gösterir.

Maddelerin ve spektrumların özellikleri

Maddenin çizgi spektrumu, her atom türü için benzersizdir. Diğer bir deyişle, hidrojen bir dizi çizgi, altın yayı üretir. Bu gerçek, spektrometrenin uygulanmasına temel oluşturur. Bir şey yelpazesine sahip olduktan sonra, maddenin neye sahip olduğunu, atomların birbirlerine göre nasıl düzenlendiğini anlayabilirsiniz. Bu yöntem, genellikle kimya ve fizik kullanan malzemelerin özelliklerini belirlemenize ve bunları belirlemenize izin verir. Işıkların atomlar tarafından absorbe edilmesi ve emisyonu çevreleyen dünyayı incelemek için en yaygın araçlardan biridir.

Emisyon spektrumu yönteminin dezavantajları

Bu noktaya kadar, atomların nasıl yayıldığı ile ilgiliydi. Fakat genelde tüm elektronlar kendi yörüngelerinde denge durumundadırlar, başka devletlere geçmek için hiçbir sebepleri yoktur. Bir maddenin bir şey yayması için önce enerjiyi emmesi gerekir. Bu, bir atomun ışık emilimini ve emisyonunu sömüren yöntemin dezavantajıdır. Kısaca, spektruma ulaşmadan önce maddenin önce ısıtılması ya da aydınlatılması gerektiğini söyleyin. Bilim adamı yıldızları inceliyorsa, zaten kendi iç süreçleri nedeniyle parlarken sorular doğmaz. Fakat bir parça cevher veya yiyecek araştırmak istiyorsanız, o zaman spektrumu elde etmek için, aslında onu yakmanız gerekiyor. Bu yöntem her zaman işe yaramaz.

Emilim spektrumu

Bir yöntem olarak atomlar tarafından ışığın radyasyon ve absorpsiyon iki yönde "iş görür". Genişbant ışığıyla (yani, farklı dalga boylarındaki fotonlar bulunur) madde üzerinde parlayabilir ve sonra hangi dalga boylarının emildiğini görebilirsiniz. Ancak bu yöntem her zaman uygun değildir: maddenin elektromanyetik ölçeğin istenen kısmına karşı şeffaf olması gerekir.

Kalitatif ve kantitatif analiz

Açıkça anlaşılıyor: Spektrumlar her madde için benzersizdir. Okuyucu, böyle bir analizin sadece materyalin yapıldığını belirlemek için kullanıldığı sonucuna varabilir. Bununla birlikte, spektrumlar çok daha geniştir. Oluşan çizgilerin genişliğini ve yoğunluğunu incelemek ve tanımlamak için kullanılan özel teknikler yardımıyla bir bileşiğe giren atom sayısını belirlemek mümkündür. Ve bu gösterge farklı birimler halinde ifade edilebilir:

  • Yüzde (örneğin, bu alaşımda% 1 alüminyum bulunur);
  • Mollerde (3 mol ortak tuz bu sıvı içerisinde çözülür);
  • Gram cinsindendir (bu örnekte 0.2 g uranyum ve 0.4 gram toryum bulunmaktadır).

Bazen analiz karışık: niteliksel ve niceliksel olarak aynı anda. Ancak, daha önce bulunan fizikçiler çizgilerin kalbiyle ezber olursa ve tablolarını kullanarak tonlarını değerlendirdiyse, şu an bu programlar yapıyor.

Spektrum uygulaması

Işıkların emilim ve absorpsiyonlarının atomlar tarafından ne olduğunu kapsamlı bir şekilde analiz ettik. Spektral analiz çok yaygın olarak kullanılır. Düşünen fenomenin kullanıldığı her yerde insan faaliyeti alanı yoktur. İşte bunlardan bazıları:

  1. Makalenin başında, akıllı telefonlardan bahsettik. Silikon yarıiletken elementler, spektral analiz yardımıyla kristallerin çalışması da dahil olmak üzere çok küçük olmuştur.
  2. Her halükarda, her bir atomun elektron kabuğunun tekliği, hangi merminin atıldığını, arabanın karkasının bozulduğunu veya kule vincinin neden düştüğünü ve kişinin zehirlediği ve suda ne kadar kalış olduğunu belirlemeyi mümkün kılar.
  3. Tıp, vücut sıvılarına göre en çok kendi amaçları için spektral analiz kullanır, ancak bu yöntem dokulara da uygulanır.
  4. Uzak galaksiler, kozmik gaz bulutları, başkalarının yıldızlarındaki gezegenler - tüm bunlar ışık yardımı ve spektruma ayrışmasıyla incelenir. Bilim adamları, bu cisimlerin bileşimlerini, hızlarını ve içinde yaşanmış süreçleri tanıyorlar, çünkü yayarak veya emilen fotonları düzeltip analiz edebiliyorlar.

Elektromanyetik ölçek

Hepsinden önemlisi, görünür ışığa dikkat ediyoruz. Ancak elektromanyetik ölçekte bu segment çok küçük. İnsan gözünün düzeltmediği gökkuşağının yedi renginden çok daha geniş. Yalnızca görünür fotonlar (λ = 380-780 nanometre) değil, aynı zamanda diğer nicelikler de yayılabilir ve emilebilir. Elektromanyetik ölçek aşağıdakileri içerir:

  1. Radyo dalgaları (λ = 100 kilometre), uzun mesafelerde bilgi aktarır. Çok uzun dalga boyu nedeniyle, enerjileri çok düşüktür. Çok kolay absorbe edilirler.
  2. Yakın zamana kadar Terahertz dalgaları (λ = 1-0.1 milimetre) erişmek zordu. Daha önce, aralıkları radyo dalgalarına dahil edildi, ancak şimdi elektromanyetik ölçeğin bu bölümü ayrı bir sınıfa ayrılıyor.
  3. Kızılötesi dalgalar (λ = 0.74-2000 mikrometre) ısı aktarır. Bir şenlik ateşi, bir lamba, Güneş onları bol miktarda yayar.

Görünür ışık, inceledik, bu yüzden daha fazla bilgi yazmayacağız.

Ultraviyole dalgalar (λ = 10-400 nanometre), aşırı miktarda insanlara öldürücüdür, ancak bunların yetersizliği irreversibl süreçlere neden olur. Merkez yıldızımız çok fazla ultraviyole ışık verir ve dünyanın atmosferi de çoğunu tutar.

X-ışını ve gama kuantumu (λ <10 nanometre) ortak bir aralığa sahiptir ancak orijinleri farklıdır. Onları elde etmek için, elektronları veya atomları çok yüksek hıza yükseltmeniz gerekir. İnsanların laboratuvarları bunu yapabilir, ancak doğada bu enerjiler yalnızca yıldızların içinde veya büyük nesnelerin çarpışmalarında bulunur. İkinci işlemin bir örneği, süpernova patlamaları, bir karadelik tarafından bir yıldızın absorbe edilmesi, iki galaksinin veya bir galaksinin karşılaşması ve devasa bir gaz bulutu olabilir.

Tüm aralıkların elektromanyetik dalgaları, yani atomlar tarafından emilip emilme kabiliyeti, insan faaliyetlerinde kullanılır. Okuyucunun hayatının yolu olarak seçtiği (veya sadece seçeceği) şey ne olursa olsun, kesinlikle spektral çalışmaların sonuçlarıyla karşılaşacaktır. Satıcı, yalnızca bir zamanlar bilim adamı maddelerin özelliklerini araştırıp bir mikroçip oluşturduğu için modern bir ödeme terminali kullanıyor. Tarım, tarlaları gübrelemekte ve büyük miktarda toplayabilmektedir, çünkü bir zamanlar bir jeolog bir parça cevherde fosfor keşfetti. Kız, ancak sürekli kimyasal boyaların icadı sayesinde parlak kıyafetler giyiyor.

Ancak okuyucu hayatını bilim dünyasıyla birleştirmek isterse, radyasyon ve ışık kuantumunun atomlarda emilmesi sürecinin temel kavramlarından çok daha fazlasını incelemek gerekir.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 unansea.com. Theme powered by WordPress.