Почему линейчатые спектры видны только в газах?

Это может быть глупый вопрос, но я не смог найти ответ ни в своем учебнике, ни в Интернете с помощью нескольких поисков.

Поэтому я считаю, что когда атомный электрон перемещается на более низкий энергетический уровень, он испускает излучение в процессе. Однако, поскольку уровни энергии дискретны, испускаемые фотоны имеют определенную энергию и, следовательно, длину волны, что приводит к линейчатым спектрам.

Однако, по-видимому, это верно только для горячих газов, а не для жидкостей или твердых тел, которые имеют непрерывный спектр излучения. Почему это?

Ответы (4)

В жидкостях и твердых телах разница в энергии между энергетическими уровнями становится очень малой из-за того, что электронные облака нескольких атомов находятся очень близко друг к другу. Эти одинаковые энергетические уровни образуют «полосы» неразличимых спектральных линий.

Однако в газах атомы будут располагаться достаточно свободно, так что взаимодействие между атомами будет минимальным. Это позволяет энергетическим уровням иметь достаточную разницу в энергии для формирования отдельных линий.

Хорошо, это имеет смысл. Так сливаются ли в жидкостях и твердых телах энергетические уровни нескольких атомов разных элементов? Означает ли это, что электроны могут свободно перемещаться с энергетических уровней одного атома на энергетические уровни другого атома?
Означает ли это, что вы не можете увидеть спектральные линии в радуге, созданной призмой? Новый сериал «Космос» с Тайсоном предложил, чтобы их было видно
Радуги имеют мало общего со спектральными линиями. Они вызваны дифракцией.
@IK-_-IK Энергетические уровни не столько сливаются, сколько распадаются на несколько (немного) разных уровней под влиянием других соседних атомов. Чем больше атомов находится рядом, тем сильнее разделятся уровни.
@Лопе. NDGT показал анализ света через призму. Призма не является источником. Если свет, который вы рассеяли, имел линии внутри спектра, эти линии проявятся и станут видимыми при увеличении полученной радуги. Не имеет отношения к Q. По крайней мере, не на уровне призмы.
@Alchimista ах да, ты совершенно прав. Я немного запутался, спасибо за разъяснение
@ Gregory25 Радуги во многом связаны со спектральными линиями. Традиционная радуга — это «расширенный» спектр белого света от солнца (и у солнца в основном непрерывный спектр в этом диапазоне, поэтому вы не видите линий). Если источник света, пропускаемый через призму, имеет спектральные линии в видимом спектре, он появится, когда вы сделаете из него «радугу» с помощью призмы. Или это не то, что вы имеете в виду?
@Yakk Кажется, я неправильно понял вопрос. Я думаю, что ваш комментарий правильно отвечает на вопрос Лопе.
Основной ответ здесь не совсем правильный, хотя и имеет высокий балл. Разница в энергии уровней в атоме не становится «очень маленькой» при высоком давлении, в растворителе или твердом теле, но каждый из них становится более широким, как описывает @freecharly в этом ответе. В твердом теле электрическое поле подложки изменяет энергию различных уровней, и они могут перемещаться вверх или вниз в порядке, определяемом симметрией. Можно наблюдать узкие линии от ионов в твердых телах, Nd 3 + в кристалле YAG или ионах хрома в рубине оба производят узкие лазерные линии.

Вы видите линейчатые спектры обычно только в газах, потому что там взаимодействием между атомами можно пренебречь. В газах с высоким давлением вы получаете так называемое столкновительное уширение линий, которые в конечном итоге становятся полосами. Точно так же в жидкостях и твердых телах атомы настолько близки, что взаимодействие между ними приводит к тому, что дискретные спектральные линии становятся полосами.

Хороший вопрос, не глупый. Собственно, это явление можно наблюдать и с жидкостями, и с твердыми телами. Каждый элемент имеет свою собственную отчетливую спектральную линию, и этот факт может и использовался для идентификации элемента. Однако наблюдать спектральные линии жидкостей и твердых тел гораздо труднее из-за того, насколько близко друг к другу расположены атомы. Кроме того, таблицы спектральных линий элементов, кажется, доходят только до 99-го элемента, эйнштейния (не включая астат (At, 85) и франций (Fr, 87).

Я не смог найти никаких данных о том, почему это может быть, однако я полагаю, что это просто потому, что мы не могли проверить спектральные линии более тяжелых элементов из-за их нестабильности и дефицита. Это невероятно, потому что некоторые из более тяжелых и нестабильных элементов имеют безумно короткий период полураспада от 100,5 дней (самый стабильный изотоп фермия (Fm, 100)) до 0,69 микросекунды (0,00069 миллисекунды) (Оганесон (Og, 118)). Это сделало бы измерение их спектральных линий почти невозможным. Это даже не учитывая, сколько это будет стоить. Эти более тяжелые элементы, вероятно, имеют свои собственные спектральные линии, однако из-за всего, что я сказал выше, их точно невозможно измерить.

Я надеюсь, что это помогло,

Вы можете увидеть список всех известных спектральных линий элементов в Википедии, так как там, кажется, самая последняя таблица. в основном все учебники по спектральным линиям элементов, как правило, подходят только к урану, однако учебники описывают каждый элемент гораздо подробнее.

https://en.wikipedia.org/wiki/Спектральная_линия

Тот факт, что элемент является жидким или твердым при СТП, и вы нашли для него атомный спектр, не означает, что спектр был снят, когда вещество было в твердом или жидком состоянии. Я не знаю наверняка, что этого не происходит, но я знаю , что часто часть образца превращается в разреженную фазу для спектрографии.
Если бы это было правдой? как в мире они нашли эти данные для углерода? с температурой кипения 5100 К (это возможно, но все же очень жарко), а углерод сгорел бы и образовал связь с другим атомом (например, кислородом или водородом) задолго до кипения. Кроме того, вы действительно думаете, что они кипятили рений, который имеет температуру кипения 5870 К (чертовски трудно кипеть) и является одним из самых редких элементов на Земле.
В современных машинах они обычно испаряют часть образца с помощью импульсного лазера. Это коммерческая готовая технология.
Я так понимаю, я думаю, что таким образом они могут испарять углерод в вакууме с помощью лазера, кроме того, предотвращая его образование связи. Мои извинения, я должен был провести больше исследований. спасибо dmckee за разъяснение этого. @IK-_-IK, не полагайтесь на мое утверждение, оно ложно.
@Anthony Вы подразумеваете здесь, что спектральные линии для каждого элемента известны только посредством измерений. Меня это немного удивляет, неужели наша модель атомной структуры не позволяет нам надежно предсказывать спектры излучения?

Однако, по-видимому, это верно только для горячих газов, а не для жидкостей или твердых тел.

Вместо фазы материала вы должны оценивать оптическую толщину.

Если материал примерно прозрачен (например, разреженный газ), то дискретное переходное излучение можно принять напрямую, и вы увидите линейчатый спектр.

Если материал грубо непрозрачен, то дискретное переходное излучение с большей вероятностью будет взаимодействовать с материалом. Это взаимодействие термализирует излучение и генерирует непрерывный спектр.

http://www.physics.usyd.edu.au/~helenj/SeniorAstro/lecture04.pdf

Обратите внимание, что здесь важно то, что излучение взаимодействует с материалом, а не то, взаимодействует ли материал сам с собой.

Основание фотосферы (откуда исходит непрерывный спектр Солнца) не особенно плотно около 3 × 10 − 4 кг/м 3 . Но общего количества материала достаточно, чтобы блокировать излучение, производимое глубже.

А стекло или мономолекулярные прозрачные кристаллы, сквозь которые видно? Как слюда или мыльный пузырь. Я думаю, что они будут достаточно тонкими. Азотный лазер считается самоограничивающимся по длине (около 1 м), поскольку он будет больше поглощать излучаемый свет, чем генерировать его, если интенсивность лазерного импульса превышает определенный порог. Я полагаю, что он потеряет свои линии, если путь будет длиннее 1 м.
Просто загуглите линейчатые спектры твердых тел, и вы увидите множество примеров. Вот хороший: researchgate.net/publication/…
@JohnScales, в вашем примере показаны спектры пропускания ИК / видимого диапазона и графики дифракции рентгеновских лучей. Как и спектры излучения.
Не в этом ли вопрос?
@JohnScales, поскольку ОП спрашивает об излучении, когда электроны переходят на более низкие энергетические уровни, я бы сказал, что да, это так.
Достаточно честно @BowlOfRed. Иногда мне непонятно, о чем на самом деле спрашивают. Я ценю ваше разъяснение.
На самом деле я только что погуглил спектры излучения в твердых телах. Много результатов. Что-нибудь из этого соответствует вашим критериям @BowlOfRed?
Почему линейчатые спектры видны только в газах?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v