Эмісійны спектр

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці

Эмісійны спектр (< лац.: emissio — выпусканне), спектр выпраменьвання, спектр выпускання — адносная[1] інтэнсіўнасць электрамагнітнага выпраменьвання аб'екта даследавання па шкале частот.

Звычайна вывучаецца выпраменьванне ў інфрачырвоным, бачным і ўльтрафіялетавым дыяпазоне ад моцна нагрэтага рэчыва. Спектр выпраменьвання рэчыва ўяўляюць альбо ў выглядзе гарызантальнай каляровай паласы — вынік расшчаплення святла ад аб'екта прызмай — ці ў выглядзе графіка адноснай інтэнсіўнасці, альбо ў выглядзе табліцы.

Спектр выпраменьвання жалеза.
Спектр выпраменьвання вадароду.

Фізіка ўзнікнення[правіць | правіць зыходнік]

Паглынанне бачнага спектру

Нагрэтае рэчыва выпраменьвае[2] электрамагнітныя хвалі (фатоны). Спектр гэтага выпраменьвання на фоне спектру выпраменьвання абсалютна чорнага цела, пры дастатковай тэмпературы, на пэўных частотах мае ярка выяўленыя павелічэнні інтэнсіўнасці. Прычына павышэння інтэнсіўнасці выпраменьвання — у электронах[3][4], якія знаходзяцца ва ўмовах квантавання энергіі. Такія ўмовы ўзнікаюць ўнутры атама, у малекулах і крышталях. Узбуджаныя[5] электроны пераходзяць са стану большай энергіі ў стан меншай энергіі з выпусканнем фатонаў. Розніца энергій узроўняў вызначае энергію выпушчанага фатона, і такім чынам яго частату ў адпаведнасці з формулай:

тут Eф — энергія фатона, h — пастаянная Планка і ν — частата.

Квантаванне на энергетычныя ўзроўні залежыць ад магнітнага поля, таму ад яго таксама залежыць спектр выпраменьвання (гл. Расшчапленне спектральных ліній). Акрамя таго, зрух частаты дзякуючы эфекту Доплера таксама прыводзіць да змены палажэнняў ліній ў спектры аб'ектаў, якія рухаюцца.

Прымяненне[правіць | правіць зыходнік]

Асаблівасці спектру эмісіі некаторых элементаў бачныя няўзброеным вокам, калі рэчывы, якія змяшчаюць гэтыя элементы, нагрэтыя. Напрыклад, плацінавы провад, апушчаны ў раствор нітрату стронцыю і затым паднесены да адкрытага агню, выпускае чырвоны колер дзякуючы атаму стронцыю. Дакладна так жа, дзякуючы медзі полымя становіцца светла-блакітным.

Спектр выпраменьвання выкарыстоўваецца:

  • для вызначэння складу матэрыялу, паколькі спектр выпраменьвання розны для кожнага элемента перыядычнай табліцы Мендзялеева. Напрыклад, ідэнтыфікацыя складу зорак па святле ад іх.
  • для вызначэння хімічнага рэчыва, сумесна з іншымі метадамі.
  • пры вывучэнні астранамічных аб'ектаў (зоркі, галактыкі, квазары, імглістасці):
    • для вызначэння руху аб'ектаў і іх частак
    • для атрымання інфармацыі аб фізічных працэсах, якія адбываюцца ў іх
    • для атрымання інфармацыі аб структуры аб'екта і размяшчэнні яго частак.

Звязаныя эфекты[правіць | правіць зыходнік]

  • Спектр паглынання з'яўляецца зваротным да спектру выпускання. Звязана гэта з тым, што ўзбуджаны электрон у рэчыве перавылучае паглынуты фатон не ў тым жа кірунку, а энергіі паглынутага і выпрамененага фатона аднолькавыя.

Зноскі

  1. адносна выпраменьвання абсалютна чорнага цела пры гэтай тэмпературы
  2. Без вонкавага асвятлення
  3. Звычайнае, не радыёактыўнае, рэчыва з пратонаў, электронаў і магчыма нейтронаў.
  4. Для тэмператур, якія не вызываюць ядзерных рэакцый.
  5. У дадзеным выпадку, цеплавымі працэсамі і перавыпраменьваннем ад іншых электронаў аб'екта