Γιατί τα ενθουσιασμένα άτομα απορροφούν και επαναλαμβάνουν την ακτινοβολία σε χαρακτηριστικές συχνότητες;
1. Επίπεδα κβαντισμένων ενεργειακών επιπέδων:
- Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο μπορούν να καταλαμβάνουν μόνο συγκεκριμένα, διακριτά επίπεδα ενέργειας. Αυτά τα επίπεδα είναι σαν βήματα σε μια σκάλα, με κάθε βήμα να αντιπροσωπεύει διαφορετική κατάσταση ενέργειας.
- Το χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας ονομάζεται κατάσταση εδάφους, ενώ τα υψηλότερα επίπεδα ενέργειας ονομάζονται διεγερμένες καταστάσεις.
2. Απορρόφηση της ακτινοβολίας:
- Όταν ένα άτομο απορροφά ένα φωτόνιο φωτός, η ενέργεια του φωτονίου πρέπει να ταιριάζει ακριβώς με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ του τρέχοντος ενεργειακού επιπέδου του ηλεκτρονίου και ενός υψηλότερου επιπέδου ενέργειας.
- Αυτό σημαίνει ότι μόνο τα φωτόνια με συγκεκριμένες συχνότητες (και επομένως ενέργειες, δεδομένου ότι e =hν, όπου το H είναι η σταθερά του Planck και ν είναι η συχνότητα) μπορούν να απορροφηθούν.
3. Εκπομπή ακτινοβολίας:
- Όταν ένα ενθουσιασμένο άτομο μεταβαίνει πίσω σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας, απελευθερώνει ένα φωτόνιο φωτός.
- Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου είναι ίση με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των δύο επιπέδων.
- Και πάλι, αυτό οδηγεί στην εκπομπή φωτονίων με συγκεκριμένες συχνότητες, χαρακτηριστικές του ατόμου.
4. Χαρακτηριστικές συχνότητες:
- Κάθε στοιχείο έχει μια μοναδική διάταξη ενεργειακών επιπέδων. Αυτό σημαίνει ότι κάθε στοιχείο θα απορροφήσει και θα εκπέμπει φως σε συγκεκριμένες, χαρακτηριστικές συχνότητες, σχηματίζοντας το μοναδικό φασματικό δακτυλικό αποτύπωμα του.
Συνοπτικά:
- Η απορρόφηση και η εκπομπή ακτινοβολίας από τα άτομα υπαγορεύονται από τα διακριτά επίπεδα ενέργειας μέσα στο άτομο.
- Μόνο φωτόνια με ενέργειες που ταιριάζουν με τις ενεργειακές διαφορές μεταξύ αυτών των επιπέδων μπορούν να απορροφηθούν ή να εκπέμπονται.
- Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαρακτηριστικές συχνότητες απορρόφησης και εκπομπής, μοναδικές σε κάθε στοιχείο.
Αυτή η αρχή είναι θεμελιώδης για τη φασματοσκοπία, ένα ισχυρό εργαλείο που χρησιμοποιείται για την ανάλυση της σύνθεσης των υλικών και τον εντοπισμό στοιχείων με βάση τις μοναδικές φασματικές υπογραφές τους.
