原子結構與光譜
原子光譜(atomic spectrum)
讓陽光穿過稜鏡,你會得到一道平滑的彩虹,每種顏色都順滑地過渡到下一種。但若加熱某種特定的氣體——比如霓虹燈裡的氖——再讓它發出的光穿過稜鏡,你看到的不是連續的彩虹,而只有幾條尖銳、孤立的亮線,像一串顏色的條碼。那串條碼就是原子光譜,每種元素都有自己獨一無二的一份。
原子光譜是某種元素的原子所發射或吸收的、一組特定波長(顏色)的光。由於原子中的電子只能持有某些固定的能量,它就只能在這些被允許的能級之間跳躍——而每一次跳躍都釋放或吸收一個能量恰好確定的光子,因而對應一種恰好確定的顏色。結果便是一組離散的譜線,而非連續的色帶。
這正是原子光譜如此強大的原因:譜線的圖案是一枚指紋,僅憑一道光就能辨認出元素,哪怕它來自遙遠的恆星。需要注意的是,真實光譜比幾條乾淨的線豐富得多——譜線可能被展寬、被磁場分裂、或因運動而移動——但其核心思想,即量子化的能級產生離散的譜線,依然牢固。
氫的可見光譜只顯示四條亮線——紅、藍綠、藍、紫——稱為巴耳末系。每一條都來自電子從較高能級跌落到第二能級,而它們精確的間距,正是最早揭示原子擁有量子化能級的線索。
一串光的條碼——每種元素的光譜都是它獨有的指紋。
發射光譜是在暗背景上的亮線(放出的光);吸收光譜是在亮背景上的暗線(被吸走的光)。對同一種元素,它們出現在相同的波長處。
又稱
另見