Світло, яке виділяють атоми, складається з певних довжин хвиль, званих лініями; спостерігається спектроскопом, лінії - це атомні спектри.
Більш детально ...
В атомі електрони мають специфічну і дискретну енергію. Коли електрон переходить ("стрибає") з одного енергетичного рівня на інший, він випромінює (якщо переходить з вищого рівня на нижчий) або поглинає (навпаки) світло - фотон - з дискретною, специфічною довжиною хвилі. У будь-якому заданому наборі умов (тиск, температура, напруженість магнітного поля тощо) колекція всіх цих специфічних довжин хвиль - це спектр атома ... тому атомні спектри - це спектри атомів!
Оскільки рівні енергії атомних електронів є унікальними для кожного елемента, лінії в спектрі (випромінювання або поглинання) можуть використовуватися для ідентифікації елементів, наявних у джерелі (зірка, скажімо), або газу між джерелом і нами (наприклад, міжзоряний середній). Звичайно, для екстрагалактичного об'єкта - квазара, можливо - вам потрібно більше, ніж один рядок, щоб зробити певну ідентифікацію ... тому що Всесвіт розширюється (і тому ви не знаєте, скільки лише одного рядка може бути перенесеним червоним кольором).
Легкі електронні переходи в атомах виробляють, можливо, не у візуальній частині електромагнітного спектру, але для атомів, які є нейтральними або втратили лише один-два електрони (так, "атомний спектр" також відноситься до лінійного спектру іонів!) , більшість ліній є ультрафіолетовим, візуальним або поблизу інфрачервоного. Для високоіонізованих атомів лінії знаходяться в крайній області УФ або рентгенівських променів.
Оскільки відносна інтенсивність ліній в атомному спектрі змінюється залежно від температури, аналіз ліній у спектрі зірки (скажімо) може дати оцінку температури поверхні зірки (фотосфери). Ширина ліній залежить від тиску газу; структура ліній залежить від напруженості магнітного поля; … (ви розумієте) - атомні спектри - чудове вікно у фізичні умови місць далеко-далеко!
Шукаєте більше? Ця веб-сторінка університету Орегону містить хороший, короткий опис атомних спектрів; Атомні моделі та спектри лабораторії фізики охоплюють як історичний контекст, так і трохи більше теорії.
Оскільки атомні спектри відіграють таку життєво важливу роль в оптичній астрономії, недарма існує так багато статей космічного журналу, що містять атомні спектри! Ось випадковий вибір: Нове дослідження пошуку фундаментальних сил не змінилося з плином часу, Шпіцер виявив ранній регіон формування галактики та дивну туманність навколо Ета-Каріна.
Епізод "Астрономічної ролі" Рівні енергії та спектри стосуються атомних спектрів. Інші епізоди астрономічної ролі, які варто заслухати, щодо атомних спектрів, включають оптичну астрономію та пошук інших світів.
Джерела:
Гіперфізика ГСУ
НІСТ
