¿Por qué hay líneas espectrales?

Question

A mi algo básico para la comprensión del concepto viene de conferencias en las que he participado sobre la Bohr-modelo, que explica los fenómenos que surgen por el hecho de que ciertas configuraciones de un átomo sólo puede absorber ciertas longitudes de onda de la luz y otros parámetros de configuración puede emitir la misma longitud de onda y el cambio en la primera configuración.

Ahora lo que no puedo entender es por qué estos efectos no se anulan, y por qué en algunos casos la absorción de las ganancias y observamos líneas de absorción, y en otros casos es al revés. También, si no he entendido mal hay también algunos casos en los que se observa tanto en la absorción y la emisión a la vez.

Así que mi pregunta se reduce a esto: ¿por Qué?

Answer 1

En su nivel de comprensión, el átomo de Bohr va a hacer.

Los átomos son neutros, compuesto de orbitan los electrones ( de carga negativa) alrededor de un núcleo (carga positiva).

La pregunta básica que sale de este hecho, que un átomo está compuesto por electrones orbitando alrededor de un núcleo positivo es: ¿cómo puede ser posible cuando sabemos que la aceleración de cargas hace que ellos irradian ondas electromagnéticas de distancia y perder impulso. Los electrones deben caer en el núcleo desde un circulante de carga tiene una aceleración continua, y la materia como la conocemos no podría existir.

Introduzca el modelo de Bohr: Se postula que hay algunas órbitas donde los electrones podían correr sin perder energía , órbitas cuantizadas.

Escriba las líneas de absorción: Los electrones sólo podría cambiar órbitas si expulsado por una onda electromagnética de una energía específicos de la órbita y discretos. Por tanto si uno brillaba específicos de la frecuencia de la luz ( E=h*nu) en un átomo no era una probabilidad de dar una patada a un electrón a un superior, llamado emocionado, órbita.

Escriba las líneas de emisión: una Vez emocionado que había una probabilidad de que el electrón para volver a caer de emisión de la energía específica que había absorbido antes. Esto puede ser observado.

Diferentes experimentos se muestran los diferentes comportamientos, incluso a pesar de que la absorción y la emisión de estar sucediendo continuamente en el material.

Un experimento resplandor de luz en el material y mirando el reflejo del espectro en ver líneas de absorción en esas frecuencias, debido a la relajación de los electrones excitados se emiten de nuevo a la radiación todo al azar, mientras que el reflejo del espectro está en un ángulo específico.

Un experimento fuera de la línea de la emocionante fotones va a ver el espectro de emisión . Espectros de absorción son útiles para la identificación de elementos en las estrellas, la absorción ocurre en la atmósfera de una estrella y que aparecen como líneas oscuras en el espectro de cuerpo negro.

Va sin decir que la física se ha trasladado a nuevos horizontes desde el momento en que el átomo de Bohr fue la noticia. Ha sido supereceded por la mecánica Cuántica, que da herramientas para predecir con precisión y clasificar todos los espectros como el resultado de una coherente teoría de la forma en que el universo se comporta ( es decir, la mecánica cuántica).

Answer 2

Una línea espectral se asocia con un par de niveles de un átomo con energías $E_1\lt E_2$. Normalmente, a menos que nos enfrentemos con la fantasía lasers etc., el número de átomos en el nivel de $E_2$ es menor que el número en el nivel de $E_1$ – debido a la Naturaleza de las luchas para ahorrar energía. La relación está dada por $\exp(-\Delta E/kT)$, por las leyes universales de la física estadística.

Por lo general un sistema de visualización de absorción o de emisión se describe al menos por un parámetro, la ocupación cociente del número para el nivel superior y el nivel inferior. Hay uno más importante de los parámetros: la densidad de fotones $N$ en el estado adecuado con la frecuencia. Si no hay fotones para empezar, no puede haber ninguna absorción. No hay nada de absorber.

Las reglas generales basadas en la cuántica osciladores armónicos implica que la probabilidad de absorción si hay $N$ fotones es proporcional a $N$ mientras que la probabilidad de emisión de si hay $N$ fotones para comenzar con es $N+1$. Estas dos afirmaciones se relacionan en el momento de reversión de la simetría; no es $N+1$ en lugar de $N$ porque es el número de fotones en el estado final que es el momento de reversión de la pareja del estado inicial del caso de la absorción.

También, $N+1$ puede ser interpretado como la suma de $N$, la emisión estimulada, y $1$, la emisión espontánea. Estas reglas ya eran conocidos por Einstein casi una década antes del nacimiento de la mecánica cuántica.

Así que si el sistema tiene un montón de fotones en el derecho de frecuencias y un número relativamente pequeño de átomos excitados, la absorción de los acompañados con la excitación de la tranquilidad que muchos de los átomos – la dominarán. Por el contrario, si el lugar de muchos átomos (con un alto porcentaje de la emocionada) a un medio ambiente sin luz, la emisión de excederá de absorción. Estos proporción de la emisión y la tasa de absorción es fácil de calcular.

En todos los casos, usted puede ver el exceso de absorción o el exceso de emisión, para ser ejemplos de la segunda ley de la termodinámica el calor fluye de un cuerpo que está más tibio a la nevera. Los dos objetos son el conjunto de átomos y el campo electromagnético (los modos). Si la temperatura de los átomos (dada por la relación de los números de ocupación para emocionado y la tranquilidad de los estados) es mayor que la del campo electromagnético (dado por el número de fotones), el calor fluirá desde los átomos hasta el campo electromagnético. La naturaleza intenta alcanzar el equilibrio.

También, un átomo puede absorber y otro que puede emitir. Alternativamente, los fotones con una dirección o la polarización puede ser absorbido, mientras que los fotones con otra dirección o la polarización puede ser emitido. Así que ambos procesos pueden ocurrir – y puede ser observado de forma independiente al mismo tiempo. Si usted necesita más detalles, tendría que ser más específico sobre el experimento en el que esas dos cosas ocurren al mismo tiempo.