Γιατί τα διεγερμένα άτομα υδρογόνου παράγουν πάντα το ίδιο φάσμα εκπομπής γραμμής;
1. Επίπεδα κβαντισμένων ενεργειακών επιπέδων:
* Τα ηλεκτρόνια στα άτομα υδρογόνου μπορούν να καταλαμβάνουν μόνο συγκεκριμένα, κβαντισμένα επίπεδα ενέργειας. Αυτά τα επίπεδα ορίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό (n), όπου n =1, 2, 3 και ούτω καθεξής.
* Όταν ένα ηλεκτρόνιο μεταβαίνει από υψηλότερο επίπεδο ενέργειας σε χαμηλότερο, εκπέμπει ένα φωτόνιο φωτός με συγκεκριμένη ενέργεια ίση με τη διαφορά μεταξύ των δύο επιπέδων.
* Αυτή η ενεργειακή διαφορά είναι πάντα η ίδια για μια δεδομένη μετάβαση, ανεξάρτητα από το πώς το άτομο ήταν ενθουσιασμένο.
2. Μοναδικές μεταβάσεις σε επίπεδο ενέργειας:
* Κάθε μετάβαση μεταξύ των επιπέδων ενέργειας αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός.
* Τα μήκη κύματος του φωτός που εκπέμπονται από τα άτομα υδρογόνου είναι μοναδικά για το στοιχείο και τις μεταβάσεις του σε επίπεδο ενέργειας.
3. Κανόνες επιλογής:
* Υπάρχουν κβαντικοί μηχανικοί κανόνες (κανόνες επιλογής) που διέπουν ποιες μεταβάσεις επιτρέπονται. Αυτοί οι κανόνες υπαγορεύουν ότι απαγορεύονται ορισμένες μεταβάσεις.
* Αυτοί οι κανόνες εξασφαλίζουν ότι προκύπτουν μόνο συγκεκριμένες μεταβάσεις, με αποτέλεσμα συγκεκριμένα μήκη κύματος.
Συνοπτικά:
Ο συνδυασμός κβαντισμένων επιπέδων ενέργειας, μοναδικών μεταβάσεων σε επίπεδο ενέργειας και κανόνων επιλογής οδηγεί σε ένα συγκεκριμένο και αμετάβλητο σύνολο μήκους κύματος που εκπέμπονται από διεγερμένα άτομα υδρογόνου. Αυτό καθορίζει το φάσμα εκπομπών του χαρακτηριστικού γραμμής.
Παράδειγμα:
* Όταν ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου μεταβαίνει από το επίπεδο n =2 στο επίπεδο n =1, εκπέμπει ένα φωτόνιο με συγκεκριμένο ενέργεια και μήκος κύματος, με αποτέλεσμα τη γνωστή κόκκινη γραμμή στο φάσμα υδρογόνου.
* Αυτή η μετάβαση οδηγεί πάντα στο ίδιο μήκος κύματος, ανεξάρτητα από το πώς το άτομο ήταν ενθουσιασμένο (π.χ. από θερμότητα, φως ή συγκρούσεις).
