Спектральный анализ

Из гипотезы Бора следует, что энергия, излучаемая электроном, зависит лишь от того – с какой на какую орбиту перескочил электрон. Мы знаем, что все элементы отличаются друг от друга количеством протонов, и значит – в обычном, неионизированном состоянии, они отличаются также и набором орбит, по которым движутся электроны. Это значит, что у каждого элемента есть свой, индивидуальный набор всех возможных перескоков, и теперь наличие у элементов «спектра поглощения» объяснилось легко, почти элементарно! Речь идет вот о чем.

Еще в начале XIX века заметили, что если свет пропускать через какой-либо газ, то сквозь него проходят почти все лучи, кроме лучей точно определенной частоты. Чем сложнее состав газа, тем запутанней набор этих частот. То есть газы поглощают каким-то образом свет только определенной частоты. Теперь, после Бора, объяснение нашлось: поглощаются волны такой частоты, которая соответствует энергии, в точно равной энергии, необходимой для перескока электрона с нижних орбит на верхние. Энергия поглощается квантами. Это открытие позволяет нам определять химический состав звезд, удаленных от нас на фантастические расстояния, ведь если до нас дошел свет от них, то этот свет и несет в себе информацию о том – какие химические элементы доминируют на внешних оболочках звезд – достаточно проанализировать – каких частот нет в дошедшем свете, и сопоставить с известными нам спектральными характеристиками элементов.

Известен опыт Франка и Герца. Пучок электронов известной энергии они пустили на ртуть. До тех пор, пока энергия электронов была слабой, число электронов, прошедших сквозь атомы ртути, было равно исходному их числу (это легко зафиксировать, измеряя силу тока). Но как только энергия электронов достигла определенного значения (4,9 эВ), то число электронов в прошедшем пучке очень резко падало – они рассеивались атомами ртути. Одновременно в парах ртути вспыхивал ярко-фиолетовый свет. Измерив длину волны этого света, обнаружили, что она соответствует квантам света с энергией, в точности равной энергии испускаемых электронов – те же 4,9 эВ.

Это означает, что ртуть стала поглощать «предлагаемую» ей энергию только тогда, когда ее стало достаточно для того, чтобы перевести один из электронов с одной орбиты на другую – более высокую. И поскольку это состояние атома, мы называем его «возбужденным», неустойчиво, атомы сразу же возвращаются в первоначальное состояние, и электрон прыгает обратно, испуская совершенно такой же квант энергии.

Этот эксперимент – прямое доказательство постулатов Бора: в атоме действительно есть стационарные состояния, и поэтому он неспособен поглощать любые порции энергии – он примет только такие порции, которые в точности равны энергии перехода с одной орбиты на другую.

Энергия перехода и частота излучаемого при этом света связана некоторым коэффициентом: ∆E=h×ν Этот коэффициент «h» - все та же уже известная нам «постоянная Планка». Вычисления показали, что h=6,62×10^-27 эрг•сек.

Поиск по сайту: