Как астрономы выделяют различные элементы из комбинированного спектра излучения нескольких веществ?

Говорят, что спектральные линии конкретного атома или молекулы уникальны, и это можно использовать для идентификации вещества путем сравнения спектра с существующей библиотекой спектров различных атомов, молекул и соединений. Другими словами, спектральные линии подобны отпечаткам пальцев, которые помогают идентифицировать различные вещества. Это используется астрономами для определения химического состава далеких звезд и планет.

В статье Википедии о спектральных линиях приведены спектральные линии большинства элементов периодической таблицы.

Обычно звезды и планеты имеют разнообразный состав, т. е. имеют разные атомы, молекулы и соединения. Таким образом, спектр, наблюдаемый от этих источников, должен иметь спектральные линии, принадлежащие каждому веществу, наложенные друг на друга.

Предположим, что звезда X содержит два элемента А и В (для которых спектральные линии уже известны и приведены в первом и втором спектрах на следующем рисунке). Когда астрономы анализируют свет от звезды X, они увидят что-то вроде третьего спектра на следующем рисунке.

введите описание изображения здесь

Я сомневаюсь, что, увидев только третий спектр, как астроном может заключить, что Звезда X состоит из Элементов А и В? Почему его нельзя сделать из одного элемента С, который сам по себе соответствует третьему спектру? Как они узнают, какая спектральная линия принадлежит какому элементу?

Мы только что рассмотрели два элемента, но на самом деле их будет еще больше. Чем больше количество элементов будет заполнено, тем больше будет результирующий спектр. Таким образом, процесс поиска композиции становится еще более сложным. Мы видели, как трудно было бы идентифицировать элементы. Но в дополнение к этому они находят относительный состав элементов в далеких звездах и планетах по спектральным линиям. Как они это делают?

Если сформулировать этот вопрос в общих чертах, то как следователи идентифицируют разных преступников, когда все и каждый кладут свои отпечатки пальцев в одно и то же место, так что узоры перекрываются? Однако ограничимся ответами, объясняющими только «оптические отпечатки» элементов.

Наблюдается не спектр излучения, а линии поглощения, линии Фраунгофера. Атомные линии узкие.
Это вопрос личного скептицизма : вы недооцениваете точность измерений и кропотливую работу по предоставлению справочных данных.
@OscarBravo, это справедливый вопрос. Вы можете добавить ответ, указывающий, что высокая точность измерений позволяет разделить спектры.
Вы пренебрегаете тем, что вероятный элемент C также будет известен. Это помимо проблемы точности.
@Alchimista: Хотя это, скорее всего, верно в наши дни , так было не всегда - например, гелий был обнаружен по его линиям поглощения в солнечном спектре задолго до того, как он был выделен и охарактеризованы другие его свойства.
Как они на самом деле это делают? +1. Визуально сравнивая целлюлозные слайды друг с другом?
@ Шон, это то же самое, только с другой стороны. Потому что Он был неизвестен и, благодаря аспекту отпечатков пальцев/точности, не выглядел суперпозицией других.

Ответы (1)

Как вы заметили, это сложная задача. Тем не менее, это можно сделать. Ключом к процессу является наличие спектров линий поглощения ( линий Фраунгофера ) для максимально возможного количества (чистых, несмешанных) элементов заранее; Затем это позволяет исследователю определить, является ли (в вашем примере) комбинированный спектр для A + B 1) фактически другим элементом C или 2) просто смесью A + B.

Также обратите внимание, что спектр (например) железа и других «тяжелых» элементов сложный, с множеством линий на уникальных длинах волн. Таким образом, «отпечаток пальца» для железа имеет много отличительных черт, и все они должны присутствовать, чтобы точно идентифицировать присутствие железа. Таким образом, один за другим можно выделить различные элементы в спектре, и процесс поиска совпадений линий между «архивными» эталонными эталонами и фактическим спектром продолжается до тех пор, пока не будут учтены все линии.

Как астрономы выделяют различные элементы из комбинированного спектра излучения нескольких веществ?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v