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                              常見的原子發射光譜,你知道嗎?

                              發布時間:2019-12-09 09:35:49         點擊:680

                              激發時,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,物體發光直接產生的光譜叫做發射光譜(emission spectrum)。

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

                              稀薄氣體發光是由不連續的亮線組成,這種發射光譜又叫做明線光譜,原子產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射光譜,是由連續分布的波長的光組成的,這種光譜叫做連續光譜。

                              現代觀測到的原子發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。

                              根據光譜學的理論,每種原子都有其自身的一系列分立的能態,每一能態都有一定的能量。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,稱為主量子數,從經典的觀點來說,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。h為普朗克常數。

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

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

                              光譜學在細致地描寫原子中的電子運動時,除了主量子數n以外,還有另外三個量子數,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,它的值?。?/span>n-1)到0之間的正整數。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m是描寫電子的運動軌道在空間的取向的,稱為磁量子數,它的值不能大于l但可以為負。對于給定l來說,m=l,l-1,…,-l。s為電子自旋量子數,是描寫電子自旋的角動量的,等。它產生出光譜中的多重線。

                              如果原子中產生光譜的電子不只一個時,各個電子的自旋的矢量和S為電子組態的總自旋。量子數S永遠是正數。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(量子數為L)。

                              L=0時,有關的能態稱為S態;L=1時,稱為P態;L=2時,稱為D態等。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結合在一起給出原子的總角動量J。量子數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生出光譜線來,從高能級向低能級的躍遷產生發射光譜;反之,產生吸收光譜。根據量子力學的法則,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表示躍遷中的初態與終態的L值之差。ΔS和ΔJ的意義同此。

                               

                               

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