Свет, излучаемый атомами, состоит из волн определенной длины, называемых линиями; наблюдаемые спектроскопически, линии в совокупности являются атомными спектрами.
Более детально …
В атоме электроны имеют определенную и дискретную энергии. Когда электрон переходит («прыгает») с одного энергетического уровня на другой, он излучает (при переходе с более высокого уровня на более низкий) или поглощает (наоборот) свет - фотон - с дискретной, определенной длиной волны. В любом заданном наборе условий (давление, температура, напряженность магнитного поля и т. Д.) Совокупность всех этих длин волн является спектром атома… поэтому атомные спектры являются спектрами атомов!
Поскольку уровни энергии атомных электронов уникальны для каждого элемента, линии в спектре (излучение или поглощение) могут использоваться для идентификации элементов, присутствующих в источнике (скажем, в звезде) или газе между источником и нами (например, межзвездным средний). Конечно, для внегалактического объекта - возможно, квазара - вам нужно более одной линии для определенной идентификации ... потому что вселенная расширяется (и поэтому вы не знаете, насколько может быть смещена только одна линия).
Легкие электронные переходы в атомах, возможно, производятся не в визуальной части электромагнитного спектра, но для атомов, которые являются нейтральными или потеряли только один или два электрона (да, «атомные спектры» также относятся к линейному спектру ионов!) большинство линий в ультрафиолетовом, визуальном или ближнем инфракрасном диапазоне. Для сильно ионизованных атомов линии находятся в крайнем ультрафиолетовом или рентгеновском диапазоне.
Поскольку относительная интенсивность линий в атомном спектре изменяется с температурой, анализ линий в спектре звезды (скажем) может дать оценку температуры поверхности звезды (фотосферы). Ширина линий зависит от давления газа; структура линий зависит от напряженности магнитного поля; ... (вы понимаете) - атомные спектры являются прекрасным окном в физические условия мест, далеких, далеких!
Ищете больше? На этой веб-странице Университета Орегона есть хорошее краткое описание атомных спектров; Атомные модели и спектры Лаборатории физики охватывают как исторический контекст, так и немного больше теории.
Поскольку атомные спектры играют столь важную роль в оптической астрономии, неудивительно, что в космическом журнале так много статей, посвященных атомным спектрам! Вот случайный выбор: новое исследование «Поиск фундаментальной силы не изменилось с течением времени», Спитцер обнаружил область раннего формирования галактики и странную туманность вокруг эта-киля.
Астрономический ролевой эпизод «Энергетические уровни и спектры» посвящен атомным спектрам. Другие эпизоды «Astronomy Cast», заслуживающие внимания в отношении атомных спектров, включают «Оптическую астрономию» и «В поисках других миров».
Источники:
ГСУ Гиперфизика
NIST
