1.5.1 Objasnění čárového spektra

 

Při odvození emisního, resp. absorpčního spektra atomu vodíku vycházíme ze znalosti jeho energetického spektra a skutečnosti, že k emisi, resp. absorpci elektromagnetického záření může dojít dle Bohrových předpokladů pouze při přechodu z vyšší energetické hladiny na nižší (emise fotonu, deexcitace atomu), resp. z nižší energetické hladiny na hladinu vyšší (absorpce fotonu, excitace atomu). Energie fotonu , tj. kvanta elektromagnetického záření, je v obou případech podle zákona zachování energie rovna změně energie atomu, tedy při přechodu z j-té hladiny na i-tou . Podle Einsteinovy fotonové hypotézy je úhlová frekvence fotonu  (pro kmitočet ). Po dosazení vztahu pro energetické spektrum atomu vodíku tedy dostáváme:

.

Ve spektroskopii se používá tzv. vlnočet, což je reciproká hodnota vlnové délky  . Mezi kmitočtem a vlnovou délkou fotonu platí vztah  ,  kde c je rychlost světla ve vakuu, a tedy  .  Potom je možno zapsat vztah pro vlnočet

 

Stejně jako v případě energetického spektra lze provést opravu na pohyb jádra zavedením nahrazením hmotnosti elektronu redukovanou hmotností.

 

Odvozené spektrum je graficky znázorněno  na obrázku: Bohrův model atomu. Obrázek kromě energetických hladin v Bohrově modelu atomu ukazuje souvislost sérií spektrálních čar s přechody mezi  těmito hladinami při emisi, nebo naopak absorpci, fotonu atomem.

 

Odvozené spektrum v hlavních rysech odpovídalo tomu, co bylo  pozorováno v experimentu. Při použití spektroskopů s vyšším rozlišením se ale čáry rozpadají na několik blízkých čar, je pozorovatelná tzv. jemná a hyperjemná struktura spektra.


Předchozí     Následující