ระดับพลังงานภายนอก: ลักษณะโครงสร้างและบทบาทในปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอม ระดับพลังงานของอะตอม

ยิ่งเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมอยู่ใกล้นิวเคลียสของอะตอมมากเท่าไร นิวเคลียสก็จะดึงดูดอิเล็กตรอนได้มากขึ้นเท่านั้น และพลังงานในการจับกับนิวเคลียสก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นจึงสะดวกในการระบุลักษณะการจัดเรียงเปลือกอิเล็กตรอนตามระดับพลังงานและระดับย่อยและการกระจายตัวของอิเล็กตรอนเหนือเปลือกเหล่านั้น จำนวนระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์เท่ากับจำนวนงวดซึ่งธาตุนี้ตั้งอยู่ ผลรวมของจำนวนอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานเท่ากับเลขอะตอมขององค์ประกอบ

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมแสดงไว้ในรูปที่ 1 1.9 ในรูปแบบแผนภาพการกระจายตัวของอิเล็กตรอนตามระดับพลังงานและระดับย่อย แผนภาพประกอบด้วยเซลล์อิเล็กตรอนที่แสดงเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส แต่ละเซลล์เป็นสัญลักษณ์ของวงโคจรของอิเล็กตรอนหนึ่งตัว ซึ่งสามารถรับอิเล็กตรอนสองตัวที่มีการหมุนตรงข้ามกัน ซึ่งระบุด้วยลูกศรขึ้นและลง

ข้าว. 1.9.

แผนภาพอิเล็กตรอนของอะตอมถูกสร้างขึ้นตามลำดับ การเพิ่มจำนวนระดับพลังงานในทิศทางเดียวกัน พลังงานอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นและ พลังงานของการเชื่อมต่อกับนิวเคลียสลดลงเพื่อความชัดเจน คุณสามารถจินตนาการได้ว่านิวเคลียสของอะตอมอยู่ที่ "ด้านล่าง" ของแผนภาพ จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมขององค์ประกอบเท่ากับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส กล่าวคือ เลขอะตอมขององค์ประกอบในตารางธาตุ

ระดับพลังงานแรกประกอบด้วยวงโคจรเดียวเท่านั้นซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ ส.วงโคจรนี้เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากไฮโดรเจนและฮีเลียม ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอน 1 ตัว และไฮโดรเจนเป็นแบบโมโนวาเลนต์ ฮีเลียมมีอิเล็กตรอนสองตัวที่จับคู่กันและมีการหมุนตรงข้ามกัน ฮีเลียมมีเวเลนซ์เป็นศูนย์และไม่ก่อตัวเป็นสารประกอบกับธาตุอื่น พลังงาน ปฏิกิริยาเคมีไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นอะตอมฮีเลียมและถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังระดับที่สอง

ระดับพลังงานที่สองประกอบด้วย "-ระดับย่อยและ a /. (-ระดับย่อยซึ่งมี 3 ออร์บิทัล (เซลล์) ลิเธียมส่งอิเล็กตรอนตัวที่สามไปยังระดับย่อย 2" อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่หนึ่งตัวจะกำหนดโมโนวาเลนซีของลิเธียม เบริลเลียมเติม ระดับย่อยเดียวกันกับอิเล็กตรอนตัวที่สอง ดังนั้นในสภาวะไม่ตื่นเต้น เบริลเลียมจึงมีอิเล็กตรอนคู่กัน 2 ตัว อย่างไรก็ตาม พลังงานกระตุ้นเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนหนึ่งตัวไปยังระดับย่อย ^ ซึ่งทำให้เบริลเลียมไดวาเลนต์ต่างกัน

ในทำนองเดียวกัน การเติมระดับย่อย 2p เพิ่มเติมจะเกิดขึ้น ออกซิเจนในสารประกอบมีค่าไดวาเลนต์ ออกซิเจนไม่แสดงค่าเวเลนซ์ที่สูงกว่าเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะจับคู่อิเล็กตรอนในระดับที่สองและถ่ายโอนไปยังระดับพลังงานที่สาม

ต่างจากออกซิเจน ซัลเฟอร์ซึ่งอยู่ใต้ออกซิเจนในกลุ่มย่อยเดียวกันสามารถแสดงวาเลนซ์ 2, 4 และ 6 ในสารประกอบได้ เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะจับคู่อิเล็กตรอนในระดับที่สามและเคลื่อนพวกมันไปที่ระดับย่อย ^ โปรดทราบว่าสถานะเวเลนซ์อื่นๆ ของกำมะถันก็เป็นไปได้เช่นกัน

องค์ประกอบที่มีการเติมระดับย่อย s เรียกว่า "-องค์ประกอบ" ลำดับจะเกิดขึ้นในทำนองเดียวกัน พี-องค์ประกอบ องค์ประกอบ ส-และระดับย่อย p จะรวมอยู่ในกลุ่มย่อยหลัก องค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างคือ ^-องค์ประกอบ (เรียกว่าองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงไม่ถูกต้อง)

สะดวกในการแสดงกลุ่มย่อยด้วยสัญลักษณ์ของอิเล็กตรอนซึ่งต้องขอบคุณองค์ประกอบที่รวมอยู่ในกลุ่มย่อยที่ถูกสร้างขึ้นเช่น ส"-กลุ่มย่อย (ไฮโดรเจน ลิเธียม โซเดียม ฯลฯ) หรือ //-กลุ่มย่อย (ออกซิเจน ซัลเฟอร์ ฯลฯ)

หากสร้างตารางธาตุเพื่อให้เลขคาบเพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบน และอิเล็กตรอนตัวแรกและสองตัวถูกวางไว้ในแต่ละเซลล์อิเล็กตรอน คุณจะได้ตารางธาตุคาบยาวซึ่งชวนให้นึกถึงรูปร่างของแผนภาพการกระจายตัว ของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานและระดับย่อย

ระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์

ใน แนวคิดที่ทันสมัยเกี่ยวกับแบบจำลองการโคจรของอะตอม อิเล็กตรอนในอะตอมสามารถครอบครองพลังงานได้เพียงจำนวนหนึ่งเท่านั้น และเคลื่อนที่จากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งโดยการกระโดดเท่านั้น ความแตกต่างระหว่างระดับพลังงานจะเป็นตัวกำหนดความถี่ของควอนตัมของแสงที่ปล่อยออกมาหรือถูกดูดกลืนระหว่างการเปลี่ยนแปลง แต่ละคู่ของค่าของเลขควอนตัมหลัก n และเลขควอนตัมในวงโคจร l สอดคล้องกับระดับพลังงานที่แน่นอนที่อิเล็กตรอนสามารถครอบครองได้

ระดับพลังงานโมเลกุล

ระดับพลังงานภายในนิวเคลียร์

คำนี้มาจากการศึกษากัมมันตภาพรังสี การแผ่รังสีแบ่งออกเป็นสามส่วน ได้แก่ รังสีอัลฟ่า รังสีเบตา และรังสีแกมมา การวิจัยแสดงให้เห็นว่ารังสีอัลฟ่าประกอบด้วยนิวเคลียสของฮีเลียม-4 (ดูอนุภาคแอลฟา) รังสีบีตาเป็นกระแสของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็ว และรังสีแกมมาเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานของการเปลี่ยนผ่านระหว่างระดับอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกันนั้นไม่เพียงพอสำหรับการเกิดขึ้นของรังสีแกมมา จึงชัดเจนว่าจะต้องค้นหาแหล่งที่มาของพวกมันภายในนิวเคลียสของอะตอม นั่นคือนิวเคลียสของอะตอมเองก็สามารถมีระดับพลังงานที่แตกต่างกันได้ในระหว่างการเปลี่ยนผ่านระหว่างนั้น รังสีแกมมาจะถูกปล่อยออกมา รังสีแกมมาขยายสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่รู้จัก และคลื่นทั้งหมดที่สั้นกว่า 10−3 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีแกมมา

ดูเพิ่มเติม

มูลนิธิวิกิมีเดีย

2010.

ดูว่า "ระดับพลังงาน" ในพจนานุกรมอื่นคืออะไร: ระดับพลังงาน ปริมาณพลังงานคงที่ซึ่งครอบครองโดยนิวเคลียสของอะตอม อิเล็กตรอน อะตอม หรือโมเลกุล ตัวอย่างเช่น ภายในอะตอม พลังงานของอิเล็กตรอนไม่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งแสดงออกมาเป็นชุดความหมายแยกกัน ได้แก่... ...

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิคระดับพลังงาน

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อพลังงานในระดับพลังงาน EN ทั่วไปสถานะ ... - เป็นพลังงานที่กำหนดอย่างเคร่งครัดซึ่งแสดงลักษณะของอิเล็กตรอนที่กำหนดในอะตอมซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างจากนิวเคลียส. ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียสมากเท่าใด พลังงานก็ยิ่งมีน้อยลงเท่านั้น เคมีทั่วไป: หนังสือเรียน / A.V. Zholnin ...

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิคเงื่อนไขทางเคมี - energijos lygmuo statusas T sritis chemija apibrėžtis Energijos vertė, kurión gali turėti kvantinė sistema stacionariojoje būsenoje. ทัศนคติ: engl. ระดับพลังงานรัส ระดับพลังงาน ระดับพลังงาน...

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค Chemijos ยุติ aiškinamasis žodynas

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค- พลังงาน lygmuo สถานะ T sritis fizika atitikmenys: engl ระดับพลังงาน vok Energieniveau, n rus. ระดับพลังงาน, m; ระดับพลังงาน m ปรางค์ นีโว เดอเนอร์กี, ม.; niveau énergétique, ม … Fizikos สิ้นสุด žodynas - พลังงาน lygmuo สถานะ T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Energijos vertė, kurión gali turėti kvantinė nuostoviosios būsenos sistema. ทัศนคติ: engl. ระดับพลังงาน vok Energieniveau, n rus. ระดับพลังงาน มปรางค์… …

Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos สิ้นสุด žodynas ดูระดับพลังงาน...

พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค - สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียตความหมายที่เป็นไปได้ พลังงานทั้งหมดของระบบควอนตัมแบบอนุรักษ์นิยม.. มิฉะนั้น:แฮมิลตันไม่ขึ้นกับเวลา... พจนานุกรมอธิบายคำศัพท์โพลีเทคนิค

ระดับพลังงานของเครื่องจักร (อัตโนมัติ) ของแรงงานที่มีชีวิต- ระดับพลังงานของเครื่องจักร (อัตโนมัติ) ของแรงงาน ΩT อัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตระหว่างเวลาเครื่องจักรที่ไม่ถูกบล็อก จนถึงผลรวมของค่าใช้จ่ายพลังงานที่เป็นประโยชน์ของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตและผู้คนในช่วงเวลาเป็นชิ้น… … คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

ระดับพลังงานของเครื่องจักร (อัตโนมัติ) ของอุปกรณ์เทคโนโลยี- ระดับพลังงานของกลไก (อัตโนมัติ) STO ΩP อัตราส่วนของค่าใช้จ่ายพลังงานที่เป็นประโยชน์ของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตในช่วงเวลาของเครื่องจักรเต็มต่อผลรวมของค่าใช้จ่ายพลังงานที่เป็นประโยชน์ของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตและผู้คนในช่วงเวลาหนึ่งหน่วย [GOST 23004... ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

นอกจากนี้ยังเพิ่มขึ้นด้วยn®¥, E®0

ระดับของค่าพลังงานทั้งหมดของอะตอมไฮโดรเจนแสดงไว้ในรูปที่ 77

เมื่อเลขควอนตัมเพิ่มขึ้น ระยะทาง (รัศมีของวงโคจรที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่) จะเพิ่มขึ้น และผลรวมและ พลังงานศักย์มีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ พลังงานจลน์ก็มีแนวโน้มเป็นศูนย์เช่นกัน และบริเวณ E > 0 สอดคล้องกับสถานะของอิเล็กตรอนอิสระ

นอกจากหมายเลขควอนตัมหลัก n = 1, 2, 3 แล้วสถานะของอะตอมยังมีลักษณะเฉพาะด้วยวงโคจร l = 0, 1, 2, n-1 ซึ่งกำหนดรูปร่างของวงโคจรแม่เหล็ก m 1 = - 1, -1, 0, +1, +1 (วงโคจรการวางแนวในอวกาศ), การหมุนของแม่เหล็ก m s = -1/2; +1/2 (การหมุนของอิเล็กตรอนในอะตอมของตัวเอง)

กล่าวคือ สำหรับเลขควอนตัมหลักเดียวกันนั้น อิเล็กตรอน (สถานะพลังงาน) มีหลายสถานะ ซึ่งการกระจายตัวเป็นไปตามหลักการ 2 ประการ:

1. ในอะตอม สถานะของอิเล็กตรอนทั้งหมดแตกต่างกัน กล่าวคือ ไม่สามารถมีอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัมรวมกันเท่ากันได้ (หลักการยกเว้น ) - ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2468 โดยนักฟิสิกส์ชาวสวิส W. Pauli]

2. การกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมจะต้องสอดคล้องกับพลังงานขั้นต่ำของอะตอม ( หลักการของพลังงานขั้นต่ำ ).

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมถูกกำหนดโดยประจุของนิวเคลียสของมัน ซึ่งแสดงในรูปของประจุเบื้องต้น ในอะตอมที่มีพลังงานน้อยที่สุด (ไม่ตื่นเต้น) อิเล็กตรอนจะเติมชั้นที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด ซึ่งมีเปลือก n เปลือก (ตั้งแต่ 0 ถึง n-1) พร้อมด้วยอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งในแต่ละชั้น

การสร้างทฤษฎีนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการศึกษาสเปกตรัมการปล่อยก๊าซต่างๆอย่างรอบคอบ (สเปกตรัมการปล่อยก๊าซของอะตอม) ซึ่งเป็นผลมาจากการค้นพบเส้นสเปกตรัมซึ่งตั้งอยู่ตามรูปแบบที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น ในอะตอมไฮโดรเจน รูปแบบนี้ถูกกำหนดโดยสูตรบัลเมอร์-ริดเบิร์ก

, (170)

ที่ไหน c -1 - ค่าคงที่ Rydberg, n และ n 0 - ตัวเลขควอนตัมที่สอดคล้องกับค่าเริ่มต้น (ก่อนการแผ่รังสี) และขั้นสุดท้าย (หลังการแผ่รังสี) สถานะพลังงานอะตอม.

เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรที่อยู่นิ่งหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่ง (ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด) อะตอมจะปล่อยพลังงานควอนตัมเท่ากับความแตกต่างในพลังงานของอะตอมก่อนและหลังการแผ่รังสี .

ในสเปกตรัม สามารถจำแนกกลุ่มของเส้นได้ ซึ่งเรียกว่าอนุกรมสเปกตรัม แต่ละชุดสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของอะตอมที่ถูกกระตุ้นไปสู่ระดับพลังงานเดียวกัน (รูปที่ 78)

ซีรี่ส์ Lyman ตั้งอยู่ในส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม มันเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานบนลงสู่พื้น (n=1) จากสูตร (45) เป็นไปตามนี้

, n= 2,3,4……(171)

ความเข้มจะเพิ่มขึ้นเมื่อความยาวคลื่นลดลง

ซีรีส์ Balmer อยู่ในบริเวณที่มองเห็นได้และบริเวณใกล้รังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม มันถูกค้นพบในปี 1885 โดยนักฟิสิกส์ชาวสวิส Balmer และในความเป็นจริงแล้ว เป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างทฤษฎีควอนตัมของอะตอม จาก (22) สำหรับซีรี่ส์นี้มีดังนี้

, น= 3,4,5…..(172)

ซีรีส์ Paschen อยู่ในขอบเขตอินฟราเรดของสเปกตรัม เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปที่ระดับพลังงานที่สาม จาก (22) ดังต่อไปนี้

, น= 4,5,6…..(173)

มีอนุกรมอื่นๆ แต่สเปกตรัมมีจำกัด เนื่องจากระดับพลังงานของอะตอมจะเข้าใกล้กันมากขึ้นเมื่อเลขควอนตัมหลักเพิ่มขึ้น และความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงระหว่างพวกมันนั้นมีน้อย ดังนั้นจึงแทบจะไม่มีใครสังเกตเห็นพวกมันในทางปฏิบัติ

พารามิเตอร์หลักของเส้นสเปกตรัมแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 - พารามิเตอร์หลักของเส้นสเปกตรัม

การวิเคราะห์สเปกตรัมใช้ทั้งการวิเคราะห์สเปกตรัมการปล่อย (การปล่อย) - สเปกตรัม และการวิเคราะห์สเปกตรัมการดูดกลืนแสง - การดูดซับ รูปร่างสเปกตรัมจะแปรผันและถูกกำหนดโดยแหล่งกำเนิดรังสี สเปกตรัมมีสามประเภทหลัก - ลายทาง ลายเส้น และลายทาง (ดูบทที่ 1 ส่วนที่ 3)

ในสเปกตรัมที่ต่อเนื่อง มีความยาวคลื่น (สี) ทั้งหมดเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องจากส่วนคลื่นยาวของสเปกตรัมไปเป็นส่วนคลื่นสั้น พวกมันถูกสร้างขึ้นจากการรวมกันของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและอะตอมระหว่างการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย

สเปกตรัมเส้น ประกอบด้วยเส้นจำนวนหนึ่ง ซึ่งแต่ละเส้นสอดคล้องกับความถี่รังสีเฉพาะ พวกมันเป็นลักษณะของอะตอมที่ถูกตื่นเต้นซึ่งไม่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

สเปกตรัมลาย ถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุล การแผ่รังสีเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมและจากการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของอะตอมในโมเลกุล สเปกตรัมเหล่านี้ประกอบด้วย จำนวนมากเส้นที่อยู่ในกลุ่มแยกกัน ความซับซ้อนของสเปกตรัมโมเลกุลเกิดจากการเคลื่อนที่ภายในโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น

ทฤษฎีควอนตัมของโครงสร้างอะตอมค่อนข้างอธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพ เช่น การเรืองแสง ผลกระทบจากโฟโตอิเล็กทริก และความดันแสง ตลอดจนรูปแบบการแผ่รังสีความร้อนที่สังเกตได้ทั้งหมด

วันนี้เราจะมาบอกคุณว่าระดับพลังงานของอะตอมคืออะไร เมื่อบุคคลพบแนวคิดนี้ และนำไปใช้ที่ไหน

ฟิสิกส์ของโรงเรียน

ผู้คนได้พบกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นครั้งแรกในโรงเรียน และหากในปีที่ 7 ของการศึกษา เด็ก ๆ ยังพบว่าความรู้ใหม่ทางชีววิทยาและเคมีน่าสนใจอยู่ โรงเรียนมัธยมปลาย พวกเขาก็เริ่มกลัวพวกเขา เมื่อถึงจุดเปลี่ยนของฟิสิกส์ปรมาณูบทเรียนในสาขาวิชานี้สร้างแรงบันดาลใจให้กับความรังเกียจสำหรับงานที่เข้าใจยากเท่านั้น อย่างไรก็ตามเป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การจดจำว่าการค้นพบทั้งหมดที่ตอนนี้กลายเป็นวิชาที่น่าเบื่อในโรงเรียนนั้นมีประวัติที่ไม่สำคัญและมีคลังแสงทั้งหมด แอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์- การค้นหาว่าโลกทำงานอย่างไรก็เหมือนกับการเปิดกล่องที่มีสิ่งที่น่าสนใจอยู่ข้างใน คุณมักจะอยากค้นหาช่องลับและค้นพบสมบัติอื่นที่นั่นอยู่เสมอ วันนี้เราจะมาพูดถึงฟิสิกส์พื้นฐานประการหนึ่ง นั่นคือโครงสร้างของสสาร

แบ่งแยกไม่ได้ ประกอบ ควอนตัม

จากภาษากรีกโบราณคำว่า "อะตอม" แปลว่า "แบ่งแยกไม่ได้และเล็กที่สุด" ความคิดนี้เป็นผลมาจากประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ชาวกรีกและอินเดียโบราณบางคนเชื่อว่าทุกสิ่งในโลกประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ

ใน ประวัติศาสตร์สมัยใหม่ถูกผลิตขึ้นก่อนหน้านี้มาก การวิจัยทางกายภาพ- นักวิชาการในศตวรรษที่ 17 และ 18 ทำงานเพื่อเพิ่มอำนาจทางการทหารของประเทศ กษัตริย์ หรือดยุคเป็นหลัก และเพื่อที่จะสร้างวัตถุระเบิดและดินปืน จำเป็นต้องเข้าใจว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง ส่งผลให้ผู้วิจัยพบว่าองค์ประกอบบางอย่างไม่สามารถแยกออกจากกันเกินระดับหนึ่งได้ ซึ่งหมายความว่ามีคุณสมบัติทางเคมีที่มีพาหะน้อยที่สุด

แต่พวกเขาคิดผิด อะตอมกลายเป็นอนุภาคประกอบ และความสามารถในการเปลี่ยนแปลงของมันคือควอนตัมในธรรมชาติ สิ่งนี้เห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานของอะตอมด้วย

บวกและลบ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์เข้ามาใกล้เพื่อศึกษาอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร ตัวอย่างเช่น เห็นได้ชัดว่าอะตอมประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีประจุบวกและประจุลบ แต่ยังไม่ทราบแน่ชัด ตำแหน่ง ปฏิสัมพันธ์ และอัตราส่วนน้ำหนักขององค์ประกอบต่างๆ ยังคงเป็นปริศนา

รัทเทอร์ฟอร์ดทำการทดลองเกี่ยวกับการกระเจิงของอนุภาคอัลฟาบางๆ เขาพบว่าใจกลางอะตอมมีองค์ประกอบเชิงบวกจำนวนมาก และองค์ประกอบเชิงลบที่เบามากอยู่ที่ขอบ ซึ่งหมายความว่าพาหะของประจุต่างกันนั้นเป็นอนุภาคที่ไม่เหมือนกัน สิ่งนี้อธิบายประจุของอะตอม: สามารถเพิ่มองค์ประกอบเข้าไปหรือถอดองค์ประกอบหนึ่งออกได้ ความสมดุลที่รักษาความเป็นกลางของทั้งระบบถูกรบกวน และอะตอมได้รับประจุ

อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน

ต่อมาปรากฎว่าอนุภาคลบแสงคืออิเล็กตรอนและนิวเคลียสบวกหนักประกอบด้วยนิวคลีออนสองประเภท (โปรตอนและนิวตรอน) โปรตอนแตกต่างจากนิวตรอนเพียงตรงที่โปรตอนมีประจุบวกและหนัก ในขณะที่โปรตอนมีมวลเท่านั้น การเปลี่ยนองค์ประกอบและประจุของนิวเคลียสเป็นเรื่องยาก เนื่องจากต้องใช้พลังงานอย่างเหลือเชื่อ แต่อะตอมจะถูกแบ่งโดยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่ามาก มีอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากกว่าที่เต็มใจที่จะ "เอา" อิเล็กตรอนออกไปมากกว่า และมีอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยกว่าที่มีแนวโน้มที่จะ "ยอมแพ้" มากกว่า นี่คือวิธีที่ประจุของอะตอมเกิดขึ้น: ถ้ามีอิเล็กตรอนมากเกินไป มันก็จะเป็นลบ และถ้ามีการขาดมันก็เป็นบวก

อายุยืนยาวของจักรวาล

แต่โครงสร้างอะตอมนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวย ตามหลักฟิสิกส์คลาสสิกที่แพร่หลายในสมัยนั้น อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอยู่ตลอดเวลา ควรปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกระบวนการนี้หมายถึงการสูญเสียพลังงาน อนุภาคเชิงลบทั้งหมดก็จะสูญเสียความเร็วและตกลงสู่แกนกลางในไม่ช้า อย่างไรก็ตาม จักรวาลดำรงอยู่มาเป็นเวลานานมากแล้ว และภัยพิบัติทั่วโลกยังไม่เกิดขึ้น ความขัดแย้งของสสารที่เก่าเกินไปกำลังก่อตัวขึ้น

สมมุติฐานของบอร์

สมมุติฐานของ Bohr สามารถอธิบายความคลาดเคลื่อนได้ จากนั้นสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงข้อความที่กระโดดไปสู่สิ่งที่ไม่รู้ ซึ่งไม่ได้รับการสนับสนุนจากการคำนวณหรือทฤษฎี ตามสมมุติฐาน มีระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม แต่ละอนุภาคที่มีประจุลบสามารถอยู่ในระดับเหล่านี้เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงระหว่างออร์บิทัล (ตามระดับที่ถูกเรียก) กระทำโดยการกระโดด ซึ่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมจะถูกปล่อยหรือดูดซับ

การค้นพบควอนตัมของพลังค์ภายหลังได้อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนนี้ในภายหลัง

แสงและอะตอม

ปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างระดับพลังงานของอะตอม ยิ่งอยู่ห่างจากกันมากเท่าใด ควอนตัมที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดังที่คุณทราบ แสงคือควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมเคลื่อนที่จากอะตอมที่สูงกว่าไปยังอะตอมที่สูงกว่า ระดับต่ำพระองค์ทรงสร้างแสงสว่าง ในกรณีนี้ จะใช้กฎตรงกันข้ามเช่นกัน เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตกใส่วัตถุ มันจะกระตุ้นอิเล็กตรอน และพวกมันจะเคลื่อนไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น

นอกจากนี้ระดับพลังงานของอะตอมยังเป็นรายบุคคลสำหรับแต่ละประเภท องค์ประกอบทางเคมี- รูปแบบของระยะห่างระหว่างออร์บิทัลจะแตกต่างกันไปตามไฮโดรเจนและทองคำ ทังสเตนและทองแดง โบรมีนและซัลเฟอร์ ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุใด ๆ (รวมถึงดาวฤกษ์) จะกำหนดได้อย่างชัดเจนว่ามีสสารใดบ้างและในปริมาณใด

วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายอย่างไม่น่าเชื่อ ใช้การวิเคราะห์สเปกตรัม:

• ในอาชญวิทยา;
• ในการควบคุมคุณภาพอาหารและน้ำ
• ในการผลิตสินค้า
• ในการสร้างวัสดุใหม่
• ในการปรับปรุงเทคโนโลยี
• ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์
• ในการศึกษาดวงดาว

รายการนี้แสดงให้เห็นคร่าวๆ ว่าการค้นพบระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมนั้นมีประโยชน์เพียงใด ระดับอิเล็กทรอนิกส์นั้นยากที่สุดและใหญ่ที่สุด มีระดับการสั่นสะเทือนที่ละเอียดยิ่งขึ้นและระดับการหมุนที่ละเอียดยิ่งขึ้น แต่เกี่ยวข้องกับสารประกอบเชิงซ้อนเท่านั้น - โมเลกุลและของแข็ง

ต้องบอกว่ายังไม่มีการศึกษาโครงสร้างของนิวเคลียสอย่างครบถ้วน ตัวอย่างเช่น ไม่มีคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าเหตุใดโปรตอนจำนวนหนึ่งจึงสอดคล้องกับจำนวนนิวตรอนนั้นทุกประการ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่านิวเคลียสของอะตอมยังมีระดับอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายคลึงกันด้วย อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์

34.ระดับพลังงานในอะตอมและโมเลกุล การปล่อยและการดูดซับพลังงานระหว่างการเปลี่ยนระดับพลังงาน สเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน

ระดับพลังงานของโมเลกุล

เนื่องจากโมเลกุลประกอบด้วยอะตอม การเคลื่อนที่ภายในโมเลกุลจึงซับซ้อนกว่าการเคลื่อนที่ภายในอะตอม ในโมเลกุล นอกเหนือจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสัมพันธ์กับนิวเคลียสแล้ว ยังมีการเคลื่อนที่แบบสั่นของอะตอมรอบตำแหน่งสมดุลของพวกมัน (การสั่นสะเทือนของนิวเคลียสร่วมกับอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ พวกมัน) และการเคลื่อนที่แบบหมุนของโมเลกุลโดยรวม การเคลื่อนที่แบบอิเล็กทรอนิกส์ การสั่น และการหมุนของโมเลกุลสอดคล้องกับระดับพลังงานสามประเภท: ปลาไหล Ecol และ Eur ตามกลศาสตร์ควอนตัม พลังงานของการเคลื่อนที่ทุกประเภทในโมเลกุลจะใช้เฉพาะค่าที่ไม่ต่อเนื่อง (เชิงปริมาณ) ลองจินตนาการดูคร่าวๆ พลังงานเต็ม E ของโมเลกุลคือผลรวมของพลังงานเชิงปริมาณประเภทต่างๆ: E = ปลาไหล + Ecol + Eur

ระยะห่างระหว่างระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์อยู่ในลำดับของอิเล็กตรอนโวลต์หลายตัว ระหว่างระดับการสั่นสะเทือนที่อยู่ติดกัน 10~2-10"" eV ระหว่างระดับการหมุนที่อยู่ติดกัน 10-5 _ 10-3 eV

คุณสมบัติของการแผ่รังสีและการดูดซับพลังงานโดยอะตอมและโมเลกุล

อะตอมและโมเลกุลสามารถอยู่ในสถานะพลังงานนิ่งได้ ในสถานะเหล่านี้พวกมันจะไม่ปล่อยหรือดูดซับพลังงาน สถานะพลังงานจะแสดงเป็นแผนผังเป็นระดับ ระดับพลังงานต่ำสุด - ระดับพื้นฐาน - สอดคล้องกับสถานะพื้นดิน

ในระหว่างการเปลี่ยนควอนตัม อะตอมและโมเลกุลจะกระโดดจากสถานะนิ่งหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง จากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงสถานะของอะตอมสัมพันธ์กับการเปลี่ยนพลังงานของอิเล็กตรอน ในโมเลกุล พลังงานสามารถเปลี่ยนแปลงได้ไม่เพียงแต่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่ยังเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของการสั่นของอะตอมและการเปลี่ยนระหว่างระดับการหมุนด้วย เมื่อเปลี่ยนจากระดับพลังงานที่สูงขึ้นไปเป็นพลังงานที่ต่ำกว่า อะตอมหรือโมเลกุลจะให้พลังงานออกมา และในระหว่างการเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับจะดูดซับ อะตอมที่อยู่ในสถานะพื้นสามารถดูดซับพลังงานได้เท่านั้น การเปลี่ยนผ่านควอนตัมมีสองประเภท:

1) ไม่มีการแผ่รังสีหรือการดูดกลืนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอะตอมหรือโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงแบบไม่แผ่รังสีนี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลมีปฏิกิริยากับอนุภาคอื่น เป็นต้น

ระหว่างการชนกัน ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการชนแบบไม่ยืดหยุ่นซึ่งสถานะภายในของอะตอมเปลี่ยนแปลงและการเปลี่ยนแปลงแบบไม่แผ่รังสีเกิดขึ้นและยืดหยุ่น - ด้วยการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของอะตอมหรือโมเลกุล แต่ด้วยการรักษาสถานะภายใน ;

2) มีการปล่อยหรือการดูดกลืนโฟตอน พลังงานของโฟตอนเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานของสถานะหยุดนิ่งเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของอะตอมหรือโมเลกุล:

สูตร (29.1) เป็นการแสดงออกถึงกฎการอนุรักษ์พลังงาน

ขึ้นอยู่กับสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงควอนตัมพร้อมกับการปล่อยโฟตอน รังสีสองประเภทจึงมีความโดดเด่น หากสาเหตุนี้เป็นอนุภาคภายในและตื่นเต้นซึ่งเคลื่อนที่ไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าตามธรรมชาติ การแผ่รังสีดังกล่าวเรียกว่าเกิดขึ้นเอง (รูปที่ 29.1, ก) มันเป็นแบบสุ่มและวุ่นวายในเวลา ความถี่ (อาจมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับย่อยที่แตกต่างกัน) ทิศทางของการแพร่กระจายและโพลาไรซ์ แหล่งกำเนิดแสงทั่วไปจะปล่อยรังสีที่เกิดขึ้นเองเป็นส่วนใหญ่ รังสีอื่นๆ ถูกบังคับหรือเหนี่ยวนำให้เกิด (รูปที่ 29.1, b) มันเกิดขึ้นเมื่อโฟตอนมีปฏิกิริยากับอนุภาคที่ตื่นเต้น ถ้าพลังงานโฟตอนเท่ากับส่วนต่างของระดับพลังงาน ผลจากการเปลี่ยนแปลงควอนตัมแบบบังคับ โฟตอนสองตัวที่เหมือนกันจะแพร่กระจายจากอนุภาคไปในทิศทางเดียว โดยอันหนึ่งเป็นอนุภาคปฐมภูมิ การบังคับ และอีกอันเป็นอนุภาคทุติยภูมิที่ปล่อยออกมา พลังงานที่ปล่อยออกมาจากอะตอมหรือโมเลกุลจะก่อให้เกิดสเปกตรัมการแผ่รังสี และพลังงานที่ถูกดูดซับจะสร้างสเปกตรัมการดูดกลืนแสง

ความเข้มของเส้นสเปกตรัมถูกกำหนดโดยจำนวนการเปลี่ยนแปลงที่เหมือนกันที่เกิดขึ้นต่อวินาที ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมที่ปล่อยออกมา (ดูดซับ) และความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกัน

การเปลี่ยนผ่านควอนตัมจะไม่เกิดขึ้นระหว่างระดับพลังงานใดๆ มีการกำหนดกฎการคัดเลือกหรือการห้ามเพื่อกำหนดเงื่อนไขที่การเปลี่ยนผ่านเป็นไปได้และเป็นไปไม่ได้หรือไม่น่าเป็นไปได้

ระดับพลังงานของอะตอมและโมเลกุลส่วนใหญ่ค่อนข้างซับซ้อน โครงสร้างของระดับและด้วยเหตุนี้สเปกตรัมจึงขึ้นอยู่กับโครงสร้างของอะตอมหรือโมเลกุลเดี่ยวเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอกด้วย

ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอิเล็กตรอนทำให้เกิดการแยกระดับพลังงานเล็กน้อย ( โครงสร้างที่ดี- อิทธิพลของโมเมนต์แม่เหล็กของนิวเคลียสทำให้เกิดการแตกตัวของไฮเปอร์ไฟน์ (โครงสร้างไฮเปอร์ไฟน์) สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่อยู่ภายนอกอะตอมหรือโมเลกุลยังทำให้ระดับพลังงานแตกตัวด้วย (ปรากฏการณ์สตาร์กและซีมาน ดูมาตรา 30.2)

Spectra เป็นแหล่งข้อมูลต่างๆ

ประการแรก อะตอมและโมเลกุลสามารถระบุได้ด้วยประเภทของสเปกตรัม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงคุณภาพ ความเข้มของเส้นสเปกตรัมจะกำหนดจำนวนอะตอมที่เปล่งออกมา (ดูดซับ) - การวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงปริมาณ ในกรณีนี้ ค่อนข้างง่ายที่จะค้นหาสิ่งเจือปนที่มีความเข้มข้น 10~5-10~6% และระบุองค์ประกอบของตัวอย่างที่มีมวลน้อยมาก - มากถึงหลายสิบไมโครกรัม

จากสเปกตรัม เราสามารถตัดสินโครงสร้างของอะตอมหรือโมเลกุล โครงสร้างระดับพลังงาน การเคลื่อนที่ของแต่ละส่วนของโมเลกุลขนาดใหญ่ ฯลฯ เมื่อทราบถึงการพึ่งพาของสเปกตรัมในสนามที่ทำปฏิกิริยากับอะตอมหรือโมเลกุล ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งสัมพัทธ์ของอนุภาค จะได้รับเนื่องจากอิทธิพลของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง (โมเลกุล) จะดำเนินการผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

การศึกษาสเปกตรัมของวัตถุที่เคลื่อนไหวทำให้สามารถกำหนดความเร็วสัมพัทธ์ของตัวส่งและตัวรับรังสีได้โดยอิงจากเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์เชิงแสง

หากเราพิจารณาว่าจากสเปกตรัมของสาร เราสามารถสรุปเกี่ยวกับสถานะ อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ ของสารนั้นได้ เราก็จะรู้สึกซาบซึ้งอย่างมากต่อการใช้รังสีและการดูดกลืนพลังงานโดยอะตอมและโมเลกุลเป็นวิธีการวิจัย

สเปกโทรสโกประเภทต่อไปนี้ถูกจัดประเภทขึ้นอยู่กับพลังงาน (ความถี่) ของโฟตอนที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับโดยอะตอม: วิทยุ อินฟราเรด รังสีที่มองเห็นได้ อัลตราไวโอเลต และรังสีเอกซ์

ขึ้นอยู่กับประเภทของสาร (แหล่งกำเนิดสเปกตรัม) สเปกตรัมอะตอม โมเลกุล และคริสตัลมีความโดดเด่น

การดูดกลืนแสง (กฎของบูเกอร์)

PS ของรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาอธิบายเชิงปริมาณโดยกฎของบูเกอร์:

โดยที่ I0 คือความเข้มของรังสีตกกระทบ

I คือความเข้มของรังสีหลังจากผ่านชั้นของสารที่มีความหนา x สูตรนี้แตกต่างจากกฎของบูเกอร์สำหรับแสงเฉพาะในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ μ เท่านั้น ในกรณีของรังสีไอออไนซ์จะเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน ประการแรก ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับประเภทของสิ่งของ ยิ่งองค์ประกอบหนัก ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนก็จะยิ่งมากขึ้น ประการที่สอง μ ขึ้นอยู่กับชนิดและพลังงานของรังสีอย่างมาก

ในทางการแพทย์ พลังของรังสีไอออไนซ์มักจะไม่ได้ถูกกำหนดโดยความเข้ม I แต่ด้วยอัตราปริมาณรังสีที่เรียกว่า P แต่ P และ I นั้นมีสัดส่วนซึ่งกันและกัน ดังนั้น:

Р=Р0*ประสบการณ์ (-μx)

พร้อมทั้งค่าสัมประสิทธิ์ การลดทอนมักใช้ค่าคงที่อื่นที่เรียกว่าชั้นการลดทอนครึ่งหนึ่ง นี่คือความหนาของสิ่งของ ซึ่งลดอัตราโดสลงครึ่งหนึ่ง โดยปกติจะแสดงเป็น d0.5 μ=0.693/d0.5 และกฎของบูแกร์สามารถเขียนได้ในรูปแบบต่อไปนี้: P=P0*exp (0.693x/d0.5)

เมื่อทราบค่าของชั้นการลดทอนครึ่งหนึ่งในวัสดุมาตรฐาน คุณสามารถเปรียบเทียบความแข็งแกร่งของการแผ่รังสีต่างๆ ได้ ยิ่ง d0.5 มากเท่าใด ปรากฏการณ์ก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น การแผ่รังสี นี่สะดวกจริง ๆ เพราะ... ชั้นการลดทอนครึ่งหนึ่งสามารถกำหนดได้อย่างง่ายดายด้วยอุปกรณ์วัดปริมาณรังสีใดๆ หากมีชุดแผ่นที่มีความหนาต่างกัน

ในบางกรณี จะสะดวกที่จะระบุลักษณะเฉพาะของชั้นดูดซับของสาร ไม่ใช่โดยความหนา แต่โดยมวลต่อหน่วยพื้นที่ (m/S) ให้มีจานที่มีพื้นที่ S และหนา x ปริมาตรของแผ่นดังกล่าวจะเท่ากับ S*x และมวล m=S*x*ρ โดยที่ ρ คือความหนาแน่นของวัสดุดูดซับ ดังนั้น x=m/Sρ และ x=(μ/ρ)*(m/S) และเพิ่มเติม: P=P0*exp(-((μ/ρ)*(m/S)))

ค่า μ/ρ=μmass เรียกว่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวล สะดวกในการใช้งานมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์เชิงเส้น μ, p.h ค่าของสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลในสิ่งต่าง ๆ นั้นแตกต่างกันน้อยกว่ามาก

หากการแผ่รังสีผ่านไปตามลำดับผ่านสิ่งต่าง ๆ หลายอย่าง เมื่อใช้สัมประสิทธิ์การลดทอนมวล ก็เป็นไปได้ที่จะรวมพวกมันทั้งหมดเป็นชั้นเดียวโดยมีความหนาแน่นเฉลี่ย ซึ่งช่วยให้การคำนวณง่ายขึ้นมาก

การกระเจิงของแสง

การกระเจิงของแสงเป็นปรากฏการณ์ที่ลำแสงที่แพร่กระจายในตัวกลางถูกหักเหไปในทุกทิศทางที่เป็นไปได้

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดการกระเจิงของแสงคือการมีอยู่ของความไม่สอดคล้องกันทางแสงเช่น บริเวณที่มีดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างจากตัวกลางหลัก การกระเจิงและการเลี้ยวเบนของแสงมีลักษณะบางอย่างร่วมกัน ปรากฏการณ์ทั้งสองขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของสิ่งกีดขวางหรือความไม่เป็นเนื้อเดียวกันและความยาวคลื่น ความแตกต่างระหว่างปรากฏการณ์เหล่านี้ก็คือ การเลี้ยวเบนเกิดจากการรบกวนของคลื่นทุติยภูมิ และการกระเจิงเกิดจากการเพิ่ม (และไม่ใช่การรบกวน!) ของการแผ่รังสีที่เกิดจากการบังคับการสั่นของอิเล็กตรอนในสภาวะที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันภายใต้อิทธิพลของแสง

ความแตกต่างดังกล่าวมีสองประเภทหลัก:

1) อนุภาคแปลกปลอมขนาดเล็กในสารโปร่งใสที่เป็นเนื้อเดียวกัน สื่อดังกล่าวมีความขุ่น: ควัน (อนุภาคของแข็งในก๊าซ), หมอก (หยดของเหลวในก๊าซ), สารแขวนลอย, อิมัลชัน ฯลฯ การกระเจิงในสื่อขุ่นเรียกว่าปรากฏการณ์ทินดัลล์

2) ความไม่สอดคล้องกันทางแสงที่เกิดขึ้นในสารบริสุทธิ์เนื่องจากการเบี่ยงเบนทางสถิติของโมเลกุลจากการกระจายที่สม่ำเสมอ (ความผันผวนของความหนาแน่น)

การกระเจิงของแสงจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันประเภทนี้เรียกว่าโมเลกุล เช่น การกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศ

Ii =I0-ml โดยที่ m คือดัชนีการกระเจิง (โดยธรรมชาติ)

เมื่อรวมการกระทำของการดูดกลืนแสงและการกระเจิงของแสง การลดทอนความเข้มยังเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลัง Ii =I0-µl โดยที่ µ คือดัชนีการลดทอน (ตามธรรมชาติ) ตามที่เห็นง่าย µ= m + k

เรย์ลีพบว่าเมื่อกระเจิงในตัวกลางขุ่นบนความไม่เป็นเนื้อเดียวกันประมาณน้อยกว่า 0.2 A เช่นเดียวกับในระหว่างการกระเจิงของโมเลกุล ความเข้มของแสงที่กระเจิงจะแปรผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่น (กฎของเรย์ลีห์): I~1/גּ4 .

ออปติคัลอะตอมมิกสเปกตรัม

สเปกตรัมอะตอมเป็นทั้งสเปกตรัมการแผ่รังสีและสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนควอนตัมระหว่างระดับของอะตอมอิสระหรืออะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์น้อย

โดยสเปกตรัมอะตอมแบบออปติคัล เราหมายถึงสเปกตรัมที่เกิดจากการเปลี่ยนระหว่างระดับของอิเล็กตรอนภายนอกกับพลังงานโฟตอนในลำดับของหลาย ๆ

อิเล็กตรอน-โวลต์ ซึ่งรวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลต ที่มองเห็นได้ และบริเวณอินฟราเรดใกล้ (ลงไปถึงไมโครเมตร) ของสเปกตรัม

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือสเปกตรัมการแผ่รังสีอะตอมแบบออปติกซึ่งได้มาจากอะตอมที่ถูกกระตุ้น การกระตุ้นมักจะเกิดขึ้นได้อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนควอนตัมแบบไม่แผ่รังสีระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าในก๊าซหรือให้ความร้อนแก่สารด้วยเปลวไฟของหัวเผาแก๊ส อาร์คไฟฟ้า หรือประกายไฟ

อะตอมไฮโดรเจนและไอออนคล้ายไฮโดรเจน

สูตรความถี่ของแสงที่ปล่อยออกมา (ดูดซับ) โดยอะตอมไฮโดรเจน (Z = 1):

สูตรนี้ค้นพบโดย I.Ya. บาลเมอร์มานานก่อนที่จะมีการสร้างกลศาสตร์ควอนตัมและได้มาจากบอร์ในทางทฤษฎี

ในสเปกตรัม กลุ่มของเส้นสามารถแยกแยะได้ เรียกว่าอนุกรมสเปกตรัม แต่ละอนุกรมซึ่งใช้กับสเปกตรัมการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะสอดคล้องกับการเปลี่ยนจากระดับที่แตกต่างกันไปยังระดับสุดท้ายเดียวกัน

ซีรี่ส์ Lyman ตั้งอยู่ในภูมิภาคอัลตราไวโอเลต ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนจากระดับพลังงานบนไปเป็นระดับต่ำสุด ในบริเวณที่มองเห็นและใกล้อัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมจะมีอนุกรม Balmer ซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนจากระดับพลังงานบนไปเป็นวินาที

ซีรีส์ Paszek ตั้งอยู่ในบริเวณอินฟราเรดซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนจากระดับพลังงานบนไปเป็นระดับที่สาม

อาจดูเหมือนว่าสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนไม่ได้จำกัดอยู่ที่ความถี่ต่ำ เนื่องจากระดับพลังงานจะปิดลงตามอำเภอใจเมื่อ n เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับดังกล่าวมีน้อยมากจนแทบไม่สังเกตการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เลย

สำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมอะตอม จะใช้ทั้งสเปกตรัมการปล่อยและสเปกตรัมการดูดกลืนแสง (การวิเคราะห์สเปกตรัมอะตอมแบบดูดซับ) เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ การวิเคราะห์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทำหน้าที่หลักในการกำหนดธาตุในเนื้อเยื่อของร่างกาย อะตอมของโลหะจำนวนเล็กน้อยในอาหารกระป๋องเพื่อวัตถุประสงค์ด้านสุขอนามัย องค์ประกอบบางอย่างในเนื้อเยื่อซากศพเพื่อวัตถุประสงค์ทางนิติเวช ฯลฯ