Fisik

Seri Spektral

Itu Seri Spektral Mereka terdiri dari satu set garis berwarna pada latar belakang gelap, atau garis -garis terang yang dipisahkan oleh area gelap yang memancarkan cahaya dari semua jenis zat.

Garis -garis ini divisualisasikan dengan bantuan spektrometer, peralatan yang terdiri dari prisma atau rak yang terbagi halus, mampu memisahkan komponen cahaya yang berbeda.

Spektrum serapan dari berbagai zat dan matahari. Sumber: Wikmedia Commons.

Set garis ini disebut spektrum Dan setiap zat memiliki spektrum caracaterist, sejenis sidik jari yang berfungsi untuk mengidentifikasi keberadaannya dalam cahaya yang berasal dari suatu objek. Ini karena setiap atom memiliki konfigurasi elektron sendiri dan memungkinkan tingkat energi.

Itulah sebabnya menemukan garis spektral adalah teknik yang banyak digunakan oleh para astronom untuk mengetahui komposisi bintang -bintang melalui cahaya yang dipancarkan. Faktanya, semua yang diketahui para astronom tentang bintang -bintang berasal dari spektrum mereka, apakah emisi atau penyerapan.

Asal usul spektrum

Kehadiran spektrum disebabkan oleh konfigurasi atom. Memang, elektron tetap di sekitar nukleus di daerah yang disebut Orbital, terletak di jarak terpisah tertentu darinya.

Misalnya dalam hidrogen, elemen paling sederhana, radio orbital diberikan oleh 0.053 ∙ n²nanometer, di mana n = 1, 2, 3, 4, .. . Nilai menengah tidak diperbolehkan di antara mereka, jadi dikatakan bahwa orbital terkuantisasi. Juga keadaan energi dari setiap orbital dikuantisasi.

Pembatasan seperti itu membuat elektron berperilaku bersamaan dengan partikel dan juga sebagai gelombang, seperti cahaya. Namun, elektron dapat beralih dari satu orbital ke orbital lainnya, mengubah keadaan energi atom.

Penyerapan dan emisi energi elektromagnetik

Misalnya, jika elektron beralih dari orbital yang lebih internal, dengan lebih sedikit energi, ke yang lebih eksternal dan energik lainnya, perlu untuk memperoleh energi elektromagnetik yang diperlukan, yang disimpan dalam atom. Proses ini disebut penyerapan.

Di sisi lain, jika elektron beralih dari satu orbital eksternal lagi ke yang lebih internal, dalam transisi foton dipancarkan, dalam bentuk cahaya, yang merupakan energi yang sesuai dengan perbedaan energi antara orbital. Panjang gelombang sesuai dengan perbedaan ini dan diberikan oleh:

Dapat melayani Anda: Orion Nebula: Asal, Lokasi, Karakteristik, dan Data

$E=\frachc\lambda$ Di mana:

E adalah energi
λ adalah panjang gelombang
H adalah konstan Planck
C adalah kecepatan cahaya

Jenis spektrum

Ada spektrum penyerapan dan emisi, yang tergantung pada parameter tertentu dari objek atau zat, seperti kepadatan dan suhu. Spektrum gas samar berbeda dari padatan pada suhu tinggi.

Spektrum kontinu

Beberapa sumber memancarkan spektrum yang garis warnanya berubah dengan lembut dan berisi semua warna. Ini disebut spektrum kontinu, misalnya yang menghasilkan filamen bola lampu pijar.

Spektrum emisi

Itu adalah salah satu yang memancarkan zat panas tertentu dan terdiri dari beberapa baris dari panjang gelombang tertentu.

Jenis spektrum ini diproduksi oleh gas samar dan panas seperti yang mengisi tabung fluorescent. Aurora Boreal adalah contoh lain dari emisi yang terjadi di gas atmosfer bagian atas bumi. Mereka juga menghasilkan spektrum emisi beberapa awan gas antarbintang.

Spektrum serapan

Spektrum ini adalah apa yang diterima saat cahaya objek yang padat dan sangat panas dilewatkan melalui gas yang lebih dingin. Di dalamnya hampir semua warna diamati, tetapi beberapa tampak berkurang dan beberapa garis gelap muncul dalam panjang gelombang yang diserap oleh atom atau molekul gas.

Kirchoff Laws of Spectroscopy

Hukum spektroskopi Kirchoff menunjukkan dalam kondisi apa spektrum berbeda yang dijelaskan di atas terbentuk:

Spektrum kontinu: mereka dipancarkan oleh objek apa pun pada tekanan dan suhu tinggi.
Spektrum emisi: mereka diproduksi oleh tekanan rendah pada tekanan rendah, yang memancarkan panjang gelombang yang ditentukan dengan baik, sesuai dengan transisi elektronik yang sesuai dengan setiap elemen yang membentuk gas.
Spektrum serapan: diproduksi oleh gas pada suhu rendah yang terletak di dekat font radiasi kontinu. Atom atau molekul gas hanya menyerap panjang gelombang tertentu.

Ini dapat melayani Anda: Astroclymics: Sejarah, Studi Apa, Cabang

Spektrum emisi hidrogen

Spektrum emisi hidrogen sangat penting, karena merupakan elemen paling melimpah di seluruh alam semesta dan berisi banyak informasi penting tentang bintang -bintang dan Bima Sakti.

Garis spektrum hidrogen ditemukan oleh berbagai peneliti dan masing -masing dinamai.

Seri Balmer

Hidrogen memancarkan berbagai garis dalam spektrum yang terlihat: Ketika elektron menurun dari orbital 3 ke orbital 2 memancarkan lampu merah, yang panjang gelombangnya 656.6 nm, dan jika meluruh dari orbital 4 ke 2 maka memancarkan 486 lampu biru.1 nm.

Spektrum emisi hidrogen, menunjukkan garis yang sesuai dengan cahaya tampak dan dua garis ultraviolet di sebelah kiri. Sumber: Wikmedia Commons.

Pada tahun 1885 (sebelum Bohr mengusulkan teorinya), ahli matematika dan Profesor Swiss Johann Balmer (1825-1898) ditemukan oleh tanteo rumus untuk menentukan panjang gelombang λ dari baris ini:

$\frac1\lambda =R\left (\frac12^2-\frac1n^2 \right )$

Di mana:

R adalah konstanta Rydberg: 1.097 × 10⁷ M^-1
N = 3, 4, 5 .. ., yaitu, n ≥ 3 (keseluruhan).

Misalnya, untuk n = 3 dalam persamaan Balmer:

$\frac1\lambda =1.097\times 10^7\left (\frac12^2-\frac13^2 \right )m^-1=656.3 \: nm$

Sesuai dengan garis merah ke kanan, ditunjukkan pada gambar di atas. Penemuan seri Balmer menyebabkan para ilmuwan lain mencari garis di sisa spektrum hidrogen dan gas lainnya.

Seri Lyman

Perhatikan bahwa spektrum hidrogen yang ditunjukkan pada gambar mengandung beberapa garis dalam ultraviolet, dua kiri ekstrem, yang panjang gelombangnya adalah 397.0 nm dan 388.9. nm.

Memang, garis -garis dalam ultraviolet ini sesuai dengan seri Lyman yang disebut SO, ditemukan pada tahun 1906 oleh fisikawan Theodore Lyman. Formulanya adalah:

Dapat melayani Anda: BTU (Unit Termal): Kesetaraan, Penggunaan, Contoh

$\frac1\lambda =R\left (\frac11^2-\frac1n^2 \right )$ Konstanta Rydberg lagi: 1.097 × 10⁷ M^-1, tetapi n = 2, 3, 4 ..., yaitu n ≥ 2 dan utuh, sehingga level akhir selalu sesuai dengan n = 1.

Seri Paschen

Seri Paschen ditemukan oleh fisikawan Jerman Friederich Paschen pada tahun 1908 dan berlaku untuk n ≥ 4, yaitu: n = 4, 5, 6 ..

$\frac1\lambda =R\left (\frac13^2-\frac1n^2 \right )$

Garis Paschen ditemukan di daerah inframerah dekat dan level akhir adalah n = 3, yaitu nilainya terjadi ketika elektron menurun dari level yang lebih tinggi ke n = 3. Karena seri Lyman berada di ultraviolet, disimpulkan bahwa seri Balmer adalah antara Lyman dan Paschen.

Seri Brackett

Serial ini ditemukan pada tahun 1922 oleh Frederick Brackett, seorang ahli fisika Amerika, terletak di inframerah jauh dan terdiri dari garis spektral yang sesuai dengan transisi hidrogen yang dimulai pada n = 5 dan melanjutkan:

$\frac1\lambda =R\left (\frac14^2-\frac1n^2 \right )$

Seri pfund

Seri PFUND ditemukan pada tahun 1924 oleh fisikawan Amerika August Hermann Pfund dan merujuk pada transisi yang dimulai pada n = 5, di pita inframerah yang jauh:

$\frac1\lambda =R\left (\frac15^2-\frac1n^2 \right )$ Referensi

Arny, t. 2017. Eksplorasi: Pengantar Astronomi. Ke -8. Ed. Bukit McGraw.
Bauer, w. 2011. Fisika untuk Teknik dan Ilmu Pengetahuan. Volume 2. MC Graw Hill.
Chang, R. 2013. Kimia. 11va. Edisi. Pendidikan MC Graw Hill.
Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 2. Pearson.
Jendela terbuka untuk alam semesta. Berbagai jenis spektrum. Pulih dari: media4.OSPPM.fr.