Lyset som atomer gir av består av spesifikke bølgelengder, kalt linjer; observert av et spektroskop, er linjene samlet atomspektre.
I mer detalj …
I et atom har elektronene spesifikke og diskrete energier. Når et elektron overfører (‘hopper’) fra ett energinivå til et annet, avgir det (hvis det går fra et høyere nivå til et lavere et) eller absorberer (omvendt) lys - et foton - med en diskret, spesifikk bølgelengde. I et gitt sett betingelser (trykk, temperatur, magnetisk feltstyrke, osv.) Er samlingen av alle de spesifikke bølgelengdene spektret til atomet ... så atomspektre er spektrene til atomer!
Siden atomkraftenergienivåene er unike for hvert element, kan linjene i et spektrum (emisjon eller absorpsjon) brukes til å identifisere elementene som er til stede i kilden (en stjerne, si) eller gass mellom kilden og oss (f.eks. Den interstellare medium). For et ekstragalaktisk objekt - en kvasar, kanskje - trenger du selvfølgelig mer enn én linje for å identifisere deg ... fordi universet utvider seg (og slik at du ikke vet hvor mye bare en linje kan ha blitt forskjøvet).
De lette elektroniske overgangene i atomer produserer muligens ikke i den visuelle delen av det elektromagnetiske spekteret, men for atomer som er nøytrale eller har mistet bare en eller to elektroner (ja, 'atomspektre' refererer også til linjespekteret av ioner!) , er de fleste linjer i UV, visuell eller nær infrarød. For sterkt ioniserte atomer finnes linjene i det ekstreme UV- eller røntgenområdet.
Ettersom den relative intensiteten til linjene i et atomspektrum varierer med temperaturen, kan analyse av linjene i spekteret til en stjerne (si) gi et estimat av temperaturen på stjernens overflate (fotosfæren). Linjens bredde avhenger av gassens trykk; strukturen til linjene avhenger av magnetfeltstyrken; … (du får ideen) - atomspektre er et fantastisk vindu inn i de fysiske forholdene til steder langt, langt borte!
Leter du etter mer? Denne siden av University of Oregon har en god, kort beskrivelse av atomspektre; og Physics Labs Atomic Models and Spectra dekker både den historiske konteksten og litt mer av teorien.
Ettersom atomspektre spiller en så viktig rolle i optisk astronomi, er det ikke så rart at det er så mange Space Magazine-artikler som involverer atomspektre! Her er et tilfeldig utvalg: Ny studie Finn grunnleggende styrke har ikke endret seg over tid, Spitzer oppdager tidlig galaksedannende region og merkelig tåke rundt Eta Carinae.
Astronomy Cast-episoden Energy Levels and Spectra handler om atomspektre. Andre Astronomy Cast-episoder som er verdt å lytte, med hensyn til atomspektre inkluderer Optical Astronomy og In Search of Other Worlds.
kilder:
GSU-hyperfysikk
NIST
