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常見的原子發(fā)射光譜,你知道嗎?

發(fā)布時間:2019-12-09 09:35:49         點擊:6361

激發(fā)時,給原子或者分子高能量,使得原子/分子處于較高能級,激發(fā)后,處于較高能級的原子/分子向低能級躍遷放出光子,物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜(emission spectrum)。

發(fā)射光譜可以區(qū)分為三種不同類別的光譜:線狀光譜、帶狀光譜和連續(xù)光譜。線狀光譜主要產(chǎn)生于原子,帶狀光譜主要產(chǎn)生于分子,連續(xù)光譜則主要產(chǎn)生于白熾的固體或氣體放電。

稀薄氣體發(fā)光是由不連續(xù)的亮線組成,這種發(fā)射光譜又叫做明線光譜,原子產(chǎn)生的明線光譜也叫做原子光譜。

固體或液體及高壓氣體的發(fā)射光譜,是由連續(xù)分布的波長的光組成的,這種光譜叫做連續(xù)光譜。

現(xiàn)代觀測到的原子發(fā)射的光譜線已有百萬條了。每種原子都有其獨特的光譜,猶如人的指紋一樣是各不相同的。

根據(jù)光譜學(xué)的理論,每種原子都有其自身的一系列分立的能態(tài),每一能態(tài)都有一定的能量。以氫原子為例,能量的大小可表示為(3)式中n取從1到∞的正整數(shù),稱為主量子數(shù),從經(jīng)典的觀點來說,n是描寫電子圍繞原子核運動的軌道的大小的。每一個 n值也就決定了一個能級。RH為氫原子的里德伯常數(shù)。h為普朗克常數(shù)。

公式中的負號是因為習(xí)慣上把相應(yīng)于n=∞的能量定為最高值并令它等于零,而相應(yīng)于n=1的能量則定為最低能量,這個能態(tài)稱為基態(tài),相應(yīng)的能級稱為基能級。當(dāng)原子以某種方法從基態(tài)被提升到較高的能態(tài)上時,原子的內(nèi)部能量增加了,原子就會把這種多余的能量以光的形式發(fā)射出來,于是產(chǎn)生了原子的發(fā)射光譜。原子發(fā)射出來的光的頻率v為 ,

式中Wh為較高能級的能量,Wi為較低能級的能量。頻率經(jīng)常以厘米倒數(shù)(cm-1)來量度;1厘米倒數(shù)是在1cm長度內(nèi)所包括的波長數(shù)目。

光譜學(xué)在細致地描寫原子中的電子運動時,除了主量子數(shù)n以外,還有另外三個量子數(shù),分別以l、ms表示。l是描寫電子軌道運動角動量的大小的,稱為角量子數(shù),它的值?。?/span>n-1)到0之間的正整數(shù)。l=0的電子稱為s電子,l=1的電子為p電子,l=2的電子為d電子等。量子數(shù)m是描寫電子的運動軌道在空間的取向的,稱為磁量子數(shù),它的值不能大于l但可以為負。對于給定l來說,m=l,l-1,…,-ls為電子自旋量子數(shù),是描寫電子自旋的角動量的,等。它產(chǎn)生出光譜中的多重線。

如果原子中產(chǎn)生光譜的電子不只一個時,各個電子的自旋的矢量和S為電子組態(tài)的總自旋。量子數(shù)S永遠是正數(shù)。對于軌道角動量也是如此,它們的和給出原子的總軌道角動量(量子數(shù)為L)。

L=0時,有關(guān)的能態(tài)稱為S態(tài);L=1時,稱為P態(tài);L=2時,稱為D態(tài)等。多電子原子能級的高低依賴于S,依賴于L,也依賴于SL之間的相互作用。SL結(jié)合在一起給出原子的總角動量J。量子數(shù)J取正值,其范圍在LS之差的最小值和L+S的最大值之間。在光譜學(xué)中,常常以符號MLJ來表示原子的能級或者光譜項。其中M=2S+1為光譜的多重性,是表示能級分裂的數(shù)目的。

例,則M=2,這意味著每個能級(S能級除外)都分裂成兩個成分,堿金屬原子能級就屬于這種情況。對于兩個電子的原子而言,S=01,這取決于兩電子的自旋方向是平行的還是反平行,因之能級的多重性或者為1(能級無分裂)或者為3(每一能級分裂成三個成分)。堿土金屬原子的能級就屬于這種情況。依次類推。

原子在各能級之間的躍遷就產(chǎn)生出光譜線來,從高能級向低能級的躍遷產(chǎn)生發(fā)射光譜;反之,產(chǎn)生吸收光譜。根據(jù)量子力學(xué)的法則,原子在能級之間的躍遷是遵守選擇定則的,這些選擇定則為 ΔL=0,±1;ΔS=0;ΔJ=0(除了J=0),±1。符號ΔL表示躍遷中的初態(tài)與終態(tài)的L值之差。ΔS和ΔJ的意義同此。

 

 

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