Γιατί οι γραμμές συγκλίνουν σε υψηλές συχνότητες στο φάσμα εκπομπών;

Η σύγκλιση των γραμμών σε ένα φάσμα εκπομπών σε υψηλές συχνότητες είναι μια άμεση συνέπεια της ποσοτικοποίησης των επιπέδων ενέργειας στα άτομα και στη σχέση μεταξύ ενέργειας και συχνότητας . Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Επίπεδα κβαντισμένων ενεργειακών επιπέδων:

* Τα άτομα έχουν διακριτά επίπεδα ενέργειας, που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν μόνο σε συγκεκριμένες ενεργειακές καταστάσεις, όχι στο μεταξύ. Αυτά τα επίπεδα ενέργειας κβαντοποιούνται, αντιπροσωπεύονται από κύριους κβαντικούς αριθμούς (n =1, 2, 3, κλπ.).

2. Μεταβάσεις και εκπομπές:

* Όταν ένα ηλεκτρόνιο πηδά από υψηλότερο επίπεδο ενέργειας σε χαμηλότερο, απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίου.

* Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου είναι ίση με τη διαφορά στην ενέργεια μεταξύ των δύο επιπέδων:δe =e₂ - e₁.

3. Συχνότητα και ενέργεια:

* Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του (F) σύμφωνα με την εξίσωση:E =HF, όπου το H είναι σταθερά του Planck.

4. Σύγκλιση σε υψηλές συχνότητες:

* Καθώς αυξάνεται η διαφορά ενέργειας μεταξύ των επιπέδων (δΕ), τα εκπεμπόμενα φωτόνια έχουν υψηλότερες συχνότητες.

* Καθώς πηγαίνουμε σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας (N), η απόσταση μεταξύ των παρακείμενων επιπέδων μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι η ενεργειακή διαφορά δΕ μεταξύ των διαδοχικών επιπέδων γίνεται μικρότερη και μικρότερη καθώς αυξάνεται το Ν.

* Κατά συνέπεια, τα εκπεμπόμενα φωτόνια έχουν όλο και περισσότερο παρόμοιες συχνότητες, με αποτέλεσμα τις φασματικές γραμμές που εμφανίζονται πιο κοντά.

* Καθώς το επίπεδο ενέργειας προσεγγίζει το άπειρο, η απόσταση μεταξύ των επιπέδων ουσιαστικά γίνεται μηδενική. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τις γραμμές εκπομπών που συγκλίνουν σε ένα συνεχές φάσμα σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες, που ονομάζεται LIMIN SERIES .

Παράδειγμα:Η σειρά Balmer

Στη σειρά Balmer του φάσματος υδρογόνου, η μετάβαση ηλεκτρόνων στο επίπεδο ενέργειας n =2 από υψηλότερα επίπεδα (n =3, 4, 5, κλπ.). Οι γραμμές συγκλίνουν σε ένα όριο σειράς, καθώς το Ν πλησιάζει το άπειρο.

Συνοπτικά: Η σύγκλιση των γραμμών σε ένα φάσμα εκπομπών σε υψηλές συχνότητες αντικατοπτρίζει τις μειωμένες ενεργειακές διαφορές μεταξύ των υψηλότερων ενεργειακών επιπέδων και της συνεχούς φύσης του φάσματος σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες, όπως προβλέπεται από την κβαντική μηχανική.