Astronomie

Potřebuje foton PRESNĚ správnou energii, aby byl absorbován molekulou plynu?

Potřebuje foton PRESNĚ správnou energii, aby byl absorbován molekulou plynu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Z odpovědi na tuto otázku https://physics.stackexchange.com/questions/281660/how-does-an-electron-absorb-or-emit-light,

K absorpci fotonu dojde pouze tehdy, když se kvantová energie fotonu přesně shoduje s energetickou mezerou mezi počátečním a konečným stavem systému. (atom nebo molekula jako celek) tj. absorpcí fotonu mohl systém přistupovat k nějakému vyššímu přípustnému stavu kvantové mechanické energie. Pokud neexistuje žádný pár energetických stavů, který by mohl fotonovou energií zvednout systém ze stavu nižší energie do stavu vyšší energie, bude hmota pro toto záření průhledná.

Vzhledem k tomu, že energie fotonu je úměrná elektromagnetické frekvenci fotonu a že frekvence podléhá malým Dopplerovým posunům v důsledku rozdílů v rychlosti mezi emitujícími a absorbujícími molekulami, jak může mít foton přesně stejnou energii jako přesná změna kvantového stavu pro molekulu plynu? Musí být energie fotonu pouze velmi blízko změně kvantového stavu, aby ji molekula absorbovala? Pokud ano, co se stane s extra (nebo menší) energií absorbovanou molekulou? Přispívá toto rozpětí k šířce pozorovaných absorpčních spekter v radioastronomii?


Odpověď Physics SE (nebo citovaná část) byla nesprávná. Foton nemusí mít „přesně“ správnou energii, aby způsobil přechod. Realita je taková, že existuje nenulová pravděpodobnost, že dojde k přechodu na Všechno fotonové energie, ale rozdělení pravděpodobnosti je ostře vyvrcholil na energii vypočítáme jako energetický rozdíl mezi dvěma energetickými vlastními stavy absorbujícího atomu / molekuly.

Existuje celá řada účinků, které způsobují toto rozšíření frekvenční odezvy svazku atomů / molekul na energii fotonu.

Přechody mají „přirozenou šířku“, protože přechody trvají omezenou dobu. To je zapouzdřeno do podoby slavného principu nejistoty, což znamená, že při pohledu na krátké časové období dochází k nejasnostem ohledně energetických hladin v atomu / molekule. Klasickou analogií je pokusit se definovat frekvenci tlumeného harmonického oscilátoru. Čím větší je tlumení, tím rychleji oscilace odezní a širší je kontinuální frekvenční spektrum.

S tím souvisí i kolizní rozšiřování. Přechody mohou být přerušeny / zkráceny kolizemi, což opět vede k rozšířené frekvenční odezvě.

Foton s pevnou frekvencí (všimněte si, že mít skupinu fotonů s pevnou frekvencí je stejně nemožné, z podobných důvodů na konci záření) narazí na atomy / molekuly cestující různými rychlostmi a v důsledku toho budou jejich frekvenční odezvy posunuty Dopplerem o přiměřené množství.

Použití elektromagnetických polí může také rozšířit a posunout frekvenční odezvu.


Já jsem nejistý odpovědi; zdá se, že existují nejistota zapojeni do mechanismu, jako by tam byl nějaký druh zásada zapojeno ;-)

Nikdy nedostanu kvantovou mechaniku, ale to je povaha QM; prostě to nefunguje stejně, jak si myslíme, že funguje „skutečný svět“. Myslím, že výzvou této otázky je „Může mít foton vůbec přesnou energii?“

Když se chceme dozvědět, jak vysvětlit kvantově mechanické jevy, musíme se vzdát svého cítění pro fyzický svět.


Jediná věc, kterou o fotonu víte, jsou obecné podmínky, za kterých vznikl. Můžete použít žárovku a mřížku nebo laser s úzkým spektrem, ale ti vám řeknou jen nějaké okno ve vlnové délce $ Delta lambda $ nebo frekvence $ Delta f $.

Šíření energie skupiny fotonů vycházejících z těchto zařízení spojených s těmito šířeními je

$$ Delta E přibližně frac { Delta lambda} { lambda} E přibližně frac { Delta f} {f} E $$

Můžeme vypočítat velmi přesná hodnota pro energie počátečního a konečného stavu, ale pro jeden atom mají tyto stavy přesnou energii?

Základní stav atomu v klidu nebo alespoň při velmi velmi nízké teplotě (např. Laserem chlazený a zachycený), stav, kdy nejsou možné nebo velmi pravděpodobné žádné jiné přechody, lze docela dobře definovat, ale horní stav není.

Horní stav bude mít celý život, bude to chvíli trvat a pak se zase rozpadne. Nevíme kdy. Kvantová mechanika nám říká, že pokud má konečnou životnost, bude mít také konečné šíření ve frekvencích. Daný excitovaný stav v jediném daném atomu bude mít rozpětí v energiích, kde může být vzrušen, a šířku této energie $ Delta E $ souvisí se šířkou času, po který tento stav bude existovat, než se rozpadne $ Delta t $ podle

$$ Delta E Delta t = frac {ħ} {2} $$

Jak zdůrazňuje @PeterErwin, toto vše spadá pod princip neurčitosti.

Nyní, když @PeterErwin také poukazuje na tento atom nemusí být v téměř nulové rychlosti, superchladná laserem chlazená past, ale poskakující někde v plynu. To znamená, že bude mít určitou nejistotu v rychlosti a směru. Dokud nedojde k přechodu, nevíme, o jaký atom se bude jednat, ani o tom, jak rychle nebo jakým směrem se bude pohybovat.

Dopplerovo rozšíření fotonu v důsledku šíření rychlostí tedy přispěje k $ Delta E $ také.

A co je horší spočívá v tom, že když se atomy srazí, navzájem se posmějí kvantové stavy, a to jak dočasným ovlivněním vlnových funkcí toho druhého (nevím název tohoto efektu), tak hlavně zkrácením životnosti vzrušeného stavu; pokud ho nakopnete, mohlo by se to dříve rozpadnout vydáním fotonu nebo přenosem energie na druhý atom. To klesá $ Delta t $ a proto se zvyšuje $ Delta E $, a nazývá se kolizní rozšíření nebo rozšíření tlaku.

Myslím, že ten první, jehož jméno jsem neznal, by se dal nazvat kvazi-statickým rozšířením tlaku?

V zásadě není v QM nic jisté; pokud chcete hovořit o jediné události přechodu jedním atomem, neexistuje žádný přesný pojem. Je to všechno nejasné, nejasné a nejisté. Pokud chcete přesné, změříte mnohokrát, mnohokrát a vytvoříte nějaký průměr.

To je vše, co jsme tady v makrosvětě dostali, statistické průměry mnoha mnoha mnoha měření.


Potřebuje foton PRESNĚ správnou energii, aby byl absorbován molekulou plynu? - Astronomie

* Odpověď: Jakýkoli horký a hustý předmět bude v určitém rozsahu elektromagnetické zářit
spektrum. Jinými slovy, horké a husté objekty se přibližují černým tělesům. v
slunečním pouzdrem, původním zdrojem jeho světla jsou uvolněné paprsky gama
jadernými reakcemi v jádru. Připomeňme, že paprsky gama jsou fotony
s mnohem více energie než fotony, které spadají do rozsahu, který vidíme.
Protože však gama paprsky procházejí z jádra na povrch
Slunce, jsou velmi husté kolem všech hustých částic na slunci. A
foton z jádra nemůže vůbec cestovat příliš daleko, než narazí na
elektron zde nebo proton tam. Interakce s těmito částicemi způsobují
vysokoenergetický foton, který se degraduje na více než jednu energii s nižší energií
fotony (podrobnosti tohoto procesu jsou příliš komplikované, než aby se sem dostaly).
V době, kdy energie dosáhne povrchu, místo několika skutečně
energetické gama paprsky, máme kecy středně energetických fotonů,
jehož distribuční vrcholy ve vizuální části EM spektra.

Otázka: Bude prvek s více energetickými hladinami (větší atom) zobrazovat více čar
spektra emisní linie než prvek s nižší úrovní energie? (protože
elektronové skoky nastávají rychleji s vyššími energetickými hladinami?)

Odpověď: Nejsem si jistý, zda existuje korelace mezi velikostí
atomu a počet energetických úrovní dostupných pro jeho elektrony. Li
jeden atom DID měl k dispozici více energetických úrovní, bylo by jich víc
emisní čáry, protože pro elektron by bylo možné více skoků
dělat z jedné úrovně do druhé. Skoky se také do značné míry vyskytují
okamžitě a pro všechny účely elektron NIKDY NEEXISTUJE MEZI
ÚROVNE ENERGIE! Dává tohle smysl? Ne podle našeho intuitivního
porozumění makroskopickému světu. Ale když se dostanete dolů do
mikroskopický svět, zákony kvantové mechaniky dělají divné věci, které
nelze snadno vysvětlit jinak než slovy: „Přesně taková je příroda
funguje. “

Otázka: Proč některé atomy absorbují světlo bez jeho uvolnění? (a tak tvoří
spektra absorpční linie) A proč některé atomy absorbují světlo a poté se uvolňují
to téměř ve stejnou dobu, a tak produkovat spektra emisní čáry? co
určit to?

Odpověď: Představte si paprsek bílého světla (jinými slovy světlo obsahující a
kontinuální
duha barev) míří přímo NA VÁS. Poté vložte do cesty plyn.
Atomy a molekuly v plynu absorbují velmi specifické vlnové délky
světla, které odpovídají rozdílům v jejich energetických úrovních
elektrony.
Světlo, které není na těchto vlnových délkách, bude pokračovat skrz plyn nerušený a
stále směřujte přímo k sobě. Atomy nyní neradi zůstávají vzrušené, takže ano
bude pravděpodobně mít jejich elektrony klesat zpět dolů na nižší energii
státy,
čímž se uvolní fotony se stejnými vlnovými délkami, které dříve absorbovaly.
Když však fotony odletějí, učiní to NÁHODNĚ
SMĚR,
tak světlo, které kdysi mířilo přímo k vám, nyní míří někam jinam,
tedy tmavé absorpční čáry.

Otázka: Můžete vysvětlit více o typech spekter: kontinuální
spektrum, spektrum emisních čar a spektrum absorpčních čar.

Odpověď: Horký, hustý objekt vyzařuje souvislé (černé tělo) spektrum. Horký,
šířit
plyn bude emitovat emisní spektrum (jinými slovy, jediné světlo, které
přijde
z horkého rozptýleného plynu odpovídá rozdílům v energetických úrovních
atomů a molekul v plynu. Vytvoří se absorpční spektrum
když je paprsek nepřetržitého světla zachycen plynem, jak je popsáno výše.

Otázka: Proč je ozonová vrstva teplejší než atmosféra nad a pod ní?

* Ozonová vrstva je horká ze stejného důvodu, že je užitečná pro nás i naše
zdraví. Ozon je molekula obsahující tři atomy kyslíku. Tento konkrétní
molekula je velmi dobrá při absorpci ultrafialového záření (často nazývaného UV
světlo). Slunce vyzařuje docela dost UV světla, které je pro nás škodlivé
lidé. (Může například způsobit rakovinu kůže.) Ale ozon v
atmosféra může absorbovat UV fotony, a tak nás před nimi chránit? Tak
kam jde energie z UV fotonů? Ohřívá ozonovou vrstvu.

Otázka: Stále nechápu, jak může mít světlo vlnové a
vlastnosti podobné částicím.

Odpověď: Za určitých okolností za účelem vysvětlení výsledků
experiment, musíte připustit, že světlo má vlastnosti vln. Pro
instance
při průchodu štěrbinami může vytvářet interferenční vzory. V jiných
experimentuje, chová se jako částice. Můžete například přesně spočítat
kolik fotonů excitovalo elektrony ve vašem detektoru.

Je divné říkat, že světlo je jak částice, tak vlna, ale je to tak
jednoduše jak příroda navrhla světlo.

Otázka: Mohl byste vysvětlit, jak používat Vídeňský zákon?

Odpověď: Wienův zákon nám umožňuje vypočítat teplotu horkého, zářícího
objekt při pohledu na to, která vlnová délka světla je tím více vyzařována
objekt než kterákoli jiná vlnová délka. Například slunce vyzařuje více
světlo žluté než v jakékoli jiné barvě nebo vlnové délce. Vlnová délka
žlutého světla je asi 500 nm. Připojte se k vídeňskému zákonu:
T = (3x10 ^ 6 K nm) / vlnová délka = (3x10 ^ 6 K nm) / 500 nm. NM zruší a ty
zjistíme, že povrchová teplota slunce je asi 6000 K.

Otázka: Můžete také vysvětlit rovnici pro Dopplerův jev

Rovnice pro dopplerovský efekt je:

(lambda - lambda-nula) / (lambda-nula) = v / c

kde lambda = pozorovaná vlnová délka
lambda-nula = emitovaná vlnová délka
v = rychlost objektu emitujícího vlny vzhledem k pozorovateli
c = rychlost světla (v případě, že máme do činění s
elektromagnetické vlny)

Pokud uděláte malou algebru této rovnice, dostanete

lambda = lambda-nula + lambda-nula x (v / c)

Tato rovnice říká, že vlnovou délku, kterou pozorujeme (levá strana
rovnice) = emitovaná vlnová délka (první člen na pravé straně) plus
korekční člen úměrný rychlosti objektu (druhý
termín vpravo). Všimněte si, že pokud v = 0, pak vlnová délka, která se dostane
pozorovaná je stejná jako vlnová délka, která je emitována, což dává smysl.

Otázka: Bylo by světlo z vesmíru jasnější, méně rozmazané, kdyby nebylo
atmosféra?

Ano. Všechny malé částice vzduchu a vodní páry v naší atmosféře
rozmazání světla přicházejícího z vesmíru. Pokud jste se podívali přes silný dalekohled
ve vesmíru na vzdálené hvězdě byste viděli docela ostrý světelný bod, ale
při pohledu dalekohledem na Zemi byste viděli jakýsi jasný blob. (Nyní
ve vesmíru byste neviděli absolutně ostrý obraz, protože ten ostrost
z
obraz, který získáte při pohledu dalekohledem, stále závisí na
rozlišení dalekohledu, ale bylo by to mnohem ostřejší, než byste viděli
Země.)

Otázka: Proč plyny obvykle nejsou černými tělesy?

Odpověď: * Plyny obvykle nejsou dostatečně husté. Slunce, což je plyn, je mnoho
hustší než, řekněme, vzduch v naší atmosféře je. Když foton světla
je
při cestování hustým plynem, jako je slunce, se hodně hromadí,
a nakonec se degraduje na více než jeden, méně energetický foton.
(Viz můj popis výše). V typických situacích není plyn příliš hustý, takže
když z něj vyzařují fotony, mohou uniknout relativně nerušeně.

Otázka: Proč určité materiály absorbují pouze určité barvy světla? To dělá
mít
co do činění s hustotou nebo tempuratire?

Odpověď: Atomy, molekuly a ionty absorbují pouze fotony velmi specifické
energie.
Energie absorbovaného fotonu musí být PŘESNĚ správné množství
excitovat elektron na vyšší energetickou hladinu v atomu, molekule nebo iontu.

Otázka: Od kapitoly 3 jsem přemýšlel, jaké věci jsou zvažovány
blackbodies? Jaké jsou některé příklady, které jsou kategorizovány jako blackbodies?

Odpověď: Většina horkých a hustých předmětů působí poněkud jako černé tělo. Hořák
elektrického sporáku je dobrým příkladem. Když je vypnuto, je to barva
černá - neodráží žádné světlo. Když jej zapnete na nízkou hodnotu, rozsvítí se a
matně červená. Když jej zapnete na vysokou hodnotu, bude svítit jasněji oranžově. Vy
z toho lze pozorovat, že když teplota černého tělesa vzroste,
jeho barva je více modrá (oranžová je blíže modré než červená) a to
bude jasnější.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi objekty „odrážejícími se“
světlo a „emitující“ světlo? Dané předměty v místnosti
mají stejnou pokojovou teplotu a dodržují vídeňský zákon
vydávají nějaké světlo?

Odpověď: Pokud se říká, že objekt „vydává“ světlo, znamená to, že objekt
je
zářící z vlastní vůle. Zvažte rozsvícený neonový nápis a hořák na
elektrický sporák, který je nastaven na „vysokou“. Oba tyto objekty září
jejich
z vlastní vůle. Pokud by některá z těchto věcí byla v místnosti bez oken a
všechna světla byla zhasnutá, stále bychom je viděli zářící.

Na druhou stranu dnes mám na sobě červené tričko. Vlnová délka červené
světlo je asi 700 nm. Podle vídeňského zákona něco vrcholí
700 nm má teplotu asi 4000 K (což je 7000 stupňů Fahrenheita).
Teď mi není tak horko. Také když zhasnu světla, nevidím
můj
tričko už. Nesvítí samo od sebe. Důvod, proč jsem
umět
vidět to a když se rozsvítí světla, vypadá to červeně, že tričko NENÍ
A
dokonalé černé tělo, a to kvůli chemické povaze barviv v
vlákna mé košile, odráží červenou barvu více než kterákoli jiná barva.

Sečteno a podtrženo: objekt, který je viditelný vyzařováním světla ve tmě
objekt viděný odraženým světlem ne.

Otázka: Jak zjistíte v rovnici pro Dopplerův posun
lamda-uzel? Vím, že to znamená vyzařovanou vlnovou délku, část, kterou nemáme
měřeno, ale jak to zapojíme při řešení vlnové délky
posun?

A: Lambda-nula = emitovaná vlnová délka. Uvažujme foton H-alfa. Tento
vlnová délka je emitována, když elektron v atomu vodíku klesá z
2. vzrušený stav do 1. vzrušeného stavu. Jak tedy víme co
tato vlnová délka je? Můžeme dostat nádobu s vodíkovým plynem a zahřát ji v naší laboratoři
dokud nesvítí, použijte hranol k rozprostření světla do spektra
a změřte vlnové délky emitovaných čar. To pak můžeme porovnat
vlnové délky na vlnovou délku čar H-alfa, které vidíme ve hvězdách
určit, jaké jsou rychlosti těchto hvězd.

Otázka: Jsem zmatený, co přesně je rozdíl mezi jasem a
intenzita?

Odpověď: Tyto dva výrazy lze použít docela zaměnitelně. Dva pojmy, které jsou
důležité je oddělit: jas a svítivost. Zářivost
odkazuje na množství energie za sekundu opouštějící hvězdu. Můžete měřit
ve Wattech, jako žárovka. Jedná se o vnitřní množství
hvězda.
Jas na druhou stranu NENÍ vlastní - záleží na poloze
pozorovatele. Čím dál je pozorovatel od hvězdy dané
svítivost, tím méně jasná se zdá. Podobně, čím dále jste
z,
řekněme 100W žárovka, tím stmívač se zdá.

Otázka: Byl jsem zvědavý na to, že se říká, že světlo je
vyzařovaný ze slunce je teploty a složení, které vyzařuje
vydává relativně žluté nebo oranžové světlo. ale vyzařují ostatní planety
žádný
jejich viditelné světlo? Je světlo, které vidíme odražené od
ostatní planety jsou odrazem slunečního světla, a pokud ano, jak to dopadne
jsou to rozdíly v barvě? (proč by měl být Neptun modrý, jak se navrhuje
mramorované pomeranče Jupitera kromě atmosférických rozdílů by existovaly
jakýkoli jiný elektromagnetický důvod pro jejich barevné rozdíly?)

* Odpověď: Žádná z planet nevyzařuje ve viditelné části elektromagnetického pole
spektrum, i když Jupiter v infračervené oblasti docela dobře vyzařuje. Důvod
že různé planety mají různé barvy, to jsou různé chemikálie
odrážejí různé barvy odlišně. Například oxid železnatý (rez)
odráží načervenalé světlo lépe než kterákoli jiná barva. Tedy Mars, který je
pokrytý látkou, vypadá červeně, když se od ní odráží sluneční světlo.
Metan a čpavek nejlépe odrážejí modrou barvu, tedy barvu Neptunu.

Otázka: Jeden aspekt třetí kapitoly, který mě zmátl, je důvod, proč můžeme vidět pouze a
malý
část světelné stupnice.

* Odpověď: I když vidíme jen malou část světelné stupnice, je to část
že slunce vyzařuje nejvíce. Evoluce a přirozený výběr upřednostňují
formy života, které vidí to nejlepší v typu světla, kterým je
nejjasnější.
Formy života, které mohly vidět, řekněme, v infračervené oblasti, ale ne ve vizuálním rozsahu
neviděl tak dobře, protože slunce není v infračervené oblasti tak jasné jako on
je ve viditelné části spektra.

Otázka: Nejprve jsem v kapitole 3 úplně nerozuměl tomu, jak je spektrum
vytvořen. Nerozuměl jsem procesu ohřevu a jeho posunu
elektronové dráhy. Vysvětlete k tomu více.

Odpověď: Když elektron klesne (nebo odejde) ze stavu vysoké energie na a
nízkoenergetický stav, atom ztrácí VELMI specifické množství energie. Foton
s vlnovou délkou odpovídající této energii je emitováno. Podobně, pokud
atom začíná v nízkoenergetickém stavu a foton PŘESNĚ vpravo
energie přijde, foton se vstřebá a elektron skočí zpět
do stavu vyšší energie. Po chvíli elektron spadne zpět dolů
a foton bude uvolněn.

Otázka: str. 94 "Různé barvy se pohybují různými rychlostmi"
Je to v prázdném prostoru nebo v médiu?

Odpověď: Pouze prostřednictvím média. Prostorem (což je vakuum) všechny vlnové délky
cestovat stejnou rychlostí.

Otázka: str. 103 všechny prvky mají protony a počet elektronů je vždy
rovna počtu protonů?

* A: Atomy všech prvků mají protony. Ve skutečnosti je to počet
protony, které určují, o jaký prvek jde. Vodík má jeden proton,
helium má dva atd. Také všechny atomy mají stejný počet elektronů
jako protony, aby byl atom elektricky neutrální. Pokud atom ztratí
elektrony, má více pozitivních protonů než záporně nabité elektrony a
stává se tím, čemu se říká pozitivní ion. Podobně, pokud atom získá více
elektrony než protony, dostanete záporný iont.

Otázka: Otázka, kterou mám ke třetí kapitole, se týká
Obrázek 3.6. Na konkrétní vlnové délce, konkrétní
objeví se barva. Ale stále nechápu, proč tam
jsou vrcholy na křivkách. Předpokládal bych, že jako
vlnová délka se zvýší, barva se změní na červenou
a existovala by jen jedna křivka, která by to naznačovala
změna. Upřesníte?

Odpověď: Tři křivky na obr. 3.6 odpovídá světlu vyzařovanému třemi
různé předměty různých teplot. Všichni tři vyzařují světlo přes a
určitou škálu barev, ale ta nejteplejší vyzařuje více modrého světla než kterákoli jiná
jiná barva. Jiný, chladnější objekt vyzařuje více žlutého světla než kterýkoli jiný
barva. A nejchladnější objekt vyzařuje více červeného světla než jakákoli jiná barva.

Otázka: Kniha popisuje fotony jako „částice“. Co přesně je „částice?“
Má protony, neutrony a elektrony?

A: 'Particle' in this case just means 'little diskrétní chunk.' Říkám to
fotony se chovají jako částice znamená, že můžete dělat věci jako počítat
jim.

Otázka: Zatím se ve třídě zdá, že se věci musí točit nebo pohybovat
kruhy kvůli gravitaci a objekty, které nejsou ovlivněny gravitačním tahem
se říká, že se pohybují v přímce. Jak tedy vlny přicházejí / zapadají?

* Odpověď: Světlo a všechny ostatní vlny cestují přímočaře. Později v
the
Samozřejmě můžeme mluvit o gravitaci ohýbající cestu, kterou světlo cestuje. Tento
není proto, že světlo je přitahováno k masivnímu předmětu jako s
gravitační síla, ale protože (podle Einsteinova generála
relativita)
gravitace ve skutečnosti ohýbá prostor a vytváří IT křivku a světlo spravedlivé
cestuje po přímce zakřiveným prostorem. Docela divoký, co?

Otázka: Proč si kniha vybírá vlny?

Odpověď: Za určitých okolností musíte vzít v úvahu vlnovou stránku světla
vysvětlit, jak se chová za jiných okolností, které potřebujete
aspekt. Nemůžete odhodit ani jednu.

Otázka: „Model duality vln-částice nám umožňuje navázat podobné spojení
mezi vlnovou délkou a barvou fotonů. Můžeme tedy také charakterizovat
fotony podle jejich vlnových délek. „Fotony mají vlnové délky?

Otázka: Nemyslím si, že dobře rozumím Dopplerovu směnu. Za použití
příklad
v knize policista vysílá radarové vlny, které se odrážejí zpět jako kratší
vlny. Znamená to, že auto dělá něco s vlnami, jako je naše
o-zóna mění sluneční světlo, když přichází na Zemi, a většině z toho brání
z útěku zpět do vesmíru?

Odpověď: Toto je jiný účinek než ozon. Jediný způsob, na který si myslím
satifactorily vysvětlit to by vyžadovalo nakreslit obrázek a vysvětlit
věci, když jsem nakreslil obrázek. Prosím, zastavte se někdy v mé kanceláři a já budu
rádi si projdeme tento příklad s kýmkoli z vás!

Otázka: Kapitola 3: Pokud světlo může mít vyšší energii s vyšší frekvencí, a
na tom může být nezávislá vlnová délka, jak může být rovnice [(rychlost
světlo ve vakuu) = (frekvence) (vlnová délka)] stále držet? Je to relativita
věc, nebo se mýlím ve skutečnosti, že frekvence může být nezávislá na
vlnová délka (pamatuji si, že to zmínil Prof Basri - vyskytuje se to jen v
zvláštní situace, například když se mění také rychlost světla - tj. kdy
není ve vakuu?)

Odpověď: Vlnová délka NENÍ nezávislá! Vždy platí, že energie je
úměrné frekvenci. Vždy platí, že vlnová délka x frekvence =
rychlost vlny. Musí tedy platit, že energie je inverzní
úměrný
na vlnovou délku.

Otázka: Jak jedinečná jsou emisní spektra pro různé prvky? Jsou všichni
může být spektrum jednoho prvku zaměněno,
řekněme, spektrum dvou dalších prvků smíchaných dohromady? Jinými slovy,
při pohledu na absorpční spektrum směsi několika plynů to je
je možné přesně určit, které prvky jsou v této směsi přítomny, nebo
je ve čtení nějaká nejasnost?

Odpověď: Spektrální rysy jakéhokoli atomu, molekuly nebo iontu jsou ÚPLNĚ
jedinečný a dává astronomům neuvěřitelně přesnou indikaci otisků prstů
složení všeho, na co se díváme.

Otázka: Jak lze zjistit, jaký druh plynu vyzařuje světlo?

Odpověď: Při rozbití zkontrolujete, kde jsou spektrální čáry
s hranolem, vyhledávání, které prvky, sloučeniny nebo ionty na ně emitují
spektrální čáry.

Otázka: Pokud se světlo nazývá „elektromagnetické“, znamená to, že je magnetické? i
ve skutečnosti to nepřemýšlejte jako přitahování nebo odpuzování jiných věcí.

* A: Amplituda vln EM ve světle je tak malá, že by ne
ovlivnit cokoli makroskopického. Když však foton narazí na elektron,
může rozptýlit elektron a v některých odeslat elektron
směr
jako by se střetly dvě kulečníkové koule. Ale není to proto, že foton
fyzicky zasáhl elektron. Elektron je nabitá částice a
tím pádem
když prošel foton, elektromagnetické pole fotonu a
elektrické pole elektronu se navzájem rušilo.

Otázka: Vlastně jsem o tomto tématu přemýšlel už nějakou dobu. Já jsem
přemýšlel o jedné věci a nikdo, koho jsem se zeptal, neznal
Odpovědět. Jak funguje difrakce?

* Odpověď: Nemohu přijít na to, jak na to odpovědět, aniž bych nakreslil obrázek
(pomohlo by více než jedno barevné pero) a vysvětlování obrázku, jak jdu.
Vypadněte prosím někdy v mých ordinačních hodinách a já to ráda projdu
téma s vámi!

Otázka: Co znamená hranol (skleněná pyramida?)
udělat pro oddělení veškerého světla do spektra. Když jsem četl, stal jsem se
velmi zajímá světelná vlastnost záření. Vždy jsem to bral
udělil svou schopnost cestovat vesmírem. Rád bych dále
diskutovat o rušeních v elektrických a magnetických polích, která způsobují
tento neuvěřitelný pohyb.

* Odpověď: Jedná se o obě docela zapojená témata, na která ve skutečnosti nelze odpovědět
rychle. Opět prosím přejděte do mé pracovní doby a já bych si rád povídal
tato témata.


4 odpovědi 4

Vaše nedorozumění je velmi časté a snadno proveditelné. V zásadě se studentům nejprve představí termodynamika ideálních jednoatomových plynů. To je dobré, protože je to jednoduché a snadno srozumitelné, ale může to být problematické, protože vlastnosti specifické pro jednoduchou látku mohou být nepochopeny jako obecné vlastnosti všech látek.

V ideálním monoatomovém plynu může světlo interagovat buď rozptylem nebo absorbováním množství energie odpovídající atomovému přechodu *. Všimněte si, že v druhém případě foton není absorbován elektronem, ale atomem jako celkem, protože atom má různé vnitřní stavy odpovídající absorbované energii. Výsledkem je, že ideální monoatomové plyny bývají transparentní, kromě několika úzkých ** frekvencí.

Nyní zvažte molekulární plyn. Stejně jako atom má vnitřní stavy, které elektron nemá, stejně tak má molekula vnitřní stavy, které atom nemá. Některé stavy odpovídají elektronovým přechodům v molekule, jiné odpovídají rotačním nebo vibračním režimům. Molekulární elektronické přechody v kombinaci s molekulárními vibračními a rotačními přechody vedou k velkému množství absorpčních linií, které často vytvářejí kontinuální absorpční pásma, takže mnohokrát nejsou viditelně transparentní.

Nyní zvažte solidní. Stejně jako má molekula stavy, které atom nemá, podobně pevná látka má stavy, které molekula nemá. Rotační a vibrační režimy získávají další stupně volnosti a mohou působit na poměrně velké skupiny molekul (např. Fonony). Tyto stavy mohou mít energetické úrovně, které jsou tak blízko sebe, že tvoří souvislé pásy, a nazývají se energetické pásy. Jakákoli energie v pásmu bude snadno absorbována. Díky tomu je většina pevných látek neprůhledná, protože absorbují široká pásma záření.

A konečně, když je foton absorbován, může být znovu emitován na stejné vlnové délce, aby spadl zpět do původního energetického stavu. Pokud jsou však k dispozici další energetické stavy, může být energie emitována a zadržována na různých energetických úrovních. Například UV foton by mohl být absorbován a mohl by být emitován viditelný foton spolu se zvýšením stupně rotace volnosti.

* I pro ideální monoatomový plyn existují další méně běžné mechanismy, jako je ionizace a hluboký nepružný rozptyl, ale pro přehlednost jsou zde zanedbávány.

** Pamatujte, že i pro ideální jednoatomový plyn nejsou frekvenční pásma nekonečně úzká, ale mají určitou šířku. To je způsobeno dvěma faktory. Nejprve je šířka vrcholů zásadně omezena vztahem nejistoty čas-energie, který říká, že $ 2 Delta T Delta E ge hbar $, kde $ Delta E $ je šířka energetického pásma a $ Delta T $ je životnost přechodu. Za druhé, náhodný tepelný pohyb plynu způsobí Dopplerovo a tlakové rozšíření frekvenčního pásma.


5 odpovědí 5

Tato otázka se týká povahy elektromagnetického pole. Elektromagnetické pole je fyzický systém, který je nejvíce popsán kvantovou teorií pole, a výsledky se v určitých omezujících případech shodují s výsledky klasické teorie pole. „Foton“ je fyzický obraz, který nám poskytuje užitečný způsob, jak si představit určité aspekty tohoto pole. Je to především způsob sledování energie pohyby.

Hlavní věc, kterou potřebujete vědět, je, že energie je zachována, ale fotony nikoli. Když se energie přesune z jiné formy do elektromagnetické formy, vytvoří se fotony. Když se energie pohybuje z elektromagnetické formy do jiných forem, pak jsou fotony zničeny.

Další způsob, jak říci totéž, je poznamenat, že když se elektron pohybuje z vyšší na nižší energetickou hladinu v atomu, činí to tak, že jeho náboj tlačí na okolní elektromagnetické pole, což způsobí, že vibruje s vyšší amplitudou (elektrická i magnetická část začnou vibrovat). Tuto vibraci, když k ní dochází na pevné frekvenci, lze pohodlně modelovat tak, že říká, že má pevné množství energie, které se rovná $ h f $, kde $ h $ je Planckova konstanta a $ f $ je frekvence. Pokud se tento $ h f $ rovná změně energie $ Delta E $ v atomu, pak říkáme, že byl vytvořen jeden foton. Můžete také najít případy, kdy jsou produkovány dva fotony, jeden na frekvenci $ f_1 $ a druhý na $ f_2 $ a pak $ h f_1 + h f_2 = Delta E $. Tento druh procesu je mnohem vzácnější, ale ukazuje, že energie je zachována, ale dané množství energie lze vyjádřit fyzicky více než jedním způsobem.

Nakonec může foton dorazit k nějakému jinému atomu a být absorbován. Poté se stane, že oscilační elektromagnetické pole tlačí na elektrony uvnitř atomu, dokud jeden z nich nezíská ještě více energie. Vibrace pole poté při přenosu energie odpadají. Proces shrnujeme tím, že foton byl absorbován. Nebo, pokud chcete, foton „zemře“. To je jen další způsob, jak říci, že pole přestalo vibrovat.

Foton je jen vlna změny v elektromagnetickém poli pozadí. Nebo přesněji řečeno, je to balíček elektromagnetické energie, který je neredukovatelný, aniž by změnil jeho frekvenci kmitání.

S tímto vědomím se foton „rodí“, když se jedna forma energie přemění na elektromagnetickou energii (např. Z potenciální energie elektronu při přechodu z excitovaného stavu do nižšího stavu nebo z tepelné energie v emisi černého tělesa nebo z hromadné energie při zničení částic ). Foton naopak „umírá“, když se jeho elektromagnetická energie přemění na jinou formu energie. Některé příklady toho mohou být prostřednictvím excitace elektronu v atomu, mohlo by to být absorbováno a přeměněno na tepelnou energii, mohlo by to být použito při výrobě párů částic nebo by to mohlo být přeměněno na hmotu při pádu do černé díry.

A je to. Znalost fotonu je jen balíček energie znamená, že platí pravidla zachování energie. Energie nemůže být vytvořena nebo zničena *, pouze transformována do jiné formy. Foton lze tedy přeměnit na jinou energii a „zemřít“ jakýmkoli způsobem, který bychom mohli použít k převodu energie z jedné formy na druhou.

jen se o tom chci dozvědět více.

Začněte s elektromagnetickým spektrem, které má frekvence od velmi malých po velmi vysoké. Viditelné spektrum, barva, které říkáte, je malou částí spektra. Elektromagnetické vlny jsou popsány klasickými Maxwellovými rovnicemi.

Pak jsme zjistili, že vše na mikroskopické úrovni sleduje kvantovou mechaniku a částice foton se hromadí v superpozici s dalšími miliony stejné energie, aby vytvořily klasickou elektromagnetickou vlnu, jejíž umění je barevné spektrum, které naše oči vidí.

Pak přichází biologie a vnímání barev. To, co naše oči nazývají červené, není červená ve spektru (například duha má čisté frekvence). Říká se tomu vnímání barev. Naše oči nazývají černou absenci vnímatelných barev, ale objekt zvaný černá stále vyzařuje fotony podle své teploty.

Fotony jsou vytvářeny dvěma způsoby a vždy platí kvantová mechanika.

a) když nabitá částice zrychlí nebo zpomalí interakcí s polem, magnetickým nebo elektrickým, vyjde foton s pravděpodobností danou kvantově mechanickými výpočty

b) to, co popisujete, mohou jednotlivé atomy v excitovaných energetických hladinách daných kvantově mechanickými řešeními deexcitovat a dávat fotony. Když se fotony této energie setkají s atomem, mohou je rozptýlit a vzbudit na vyšší úroveň, čímž se foton absorbuje a „zemře“.

c) obecněji v hmotě složené z kvantově mechanických entit, atomů, molekul, mřížek molekul, řešení rovnic definuje pevné energetické úrovně pro polohy elektronů / jader / atomů / molekul / mřížek. Protože veškerá hmota má specifickou teplotu a teplota je spojena s kinetickou energií, generuje pohyb těchto kvantově nabitých entit spektrum fotonů z excitací a deexcitací, které se nazývají záření černého tělesa. Absorpce je „smrt“ fotonu.

Barva, kterou vidíme jako černou, znamená, že pohlcuje viditelné fotony a nabírá energii. Černý povrch na slunci je tak teplejší než bílý, což odráží viditelné světlo.

Nejedná se jen o poskakování, ale také o různé interakce s hmotou na cestě, kdy foton „zemře“.

Jak je uvedeno v komentářích, existuje více než jeden způsob, jak vytvořit foton. Ale popis, který uvedete, je docela přesný pro proces, který popisujete. Foton generovaný prvním elektronovým přechodem se setkává s jiným atomem a je rozptýlen. V tomto procesu by elektron v druhém atomu mohl teoreticky absorbovat veškerou energii fotonu, přesunout se do excitovaného stavu a poté se rozpadnout dolů do nižšího stavu emitujícího foton (y) v procesu. Nebo v obecnějším případě rozptylu dopadajícího fotonu propůjčí elektronu určitou hybnost a energii a odrazí se s menší hybností a energií, a to vše tak, aby se zachovaly obě veličiny. Používáte slovo „zemřít“, myslím, že k popisu stavu, kdy foton již není součástí obrázku, ale poté namalovat obrázek, kde se vrátí nějaký telefon. Dalo by se říci, že v kterémkoli z procesů, které jsem popsal, je počáteční foton pryč, přestává existovat a je generován nový foton. S původním fotonem se nemusí nic stát. Důležité je, že se v tomto procesu šetří energie a hybnost. Na úrovni kvantového pole fotony procházejí procesem, kde spontánně generují částice anti-částice, které se rekombinují a vytvářejí znovu „foton“. A také elektrony emitují a reabsorbují fotony. Tyto procesy jsou kombinovány a vytvářejí opravené hodnoty náboje, hmotnosti a případně dalších veličin. Tomu se v QFT říká renormalizace. Kolekci nabitých částic a fotonů lze považovat za systém a jednotlivé komponenty v tomto systému. Důležité je, že všechny příslušné mechanické vlastnosti zůstanou zachovány. Někdy tedy odkazujeme na konfiguraci všech těchto komponent jako na stav systému, místo abychom se soustředili na každou částici, jako by měla identitu. V případech, kdy je světlo zcela absorbováno a není znovu emitováno ve volném prostoru, se energie neztrácí, ale zachycuje se v materiálu jako tepelná energie nebo jiný typ mechanické energie, jako jsou akustické vibrace. Určitá emise se stále vyskytuje ve formě tepla, ale nelze určit konkrétní složku systému s původním fotonem, protože se uvnitř děje tolik. Tento typ interakce není základním procesem.Obvykle to řešíme statisticky.

Pokud jde o příklad pochodně, není jasné, zda je váš předpoklad pravdivý. Hvězdy jsou pochodně v černé černé jeskyni prázdného prostoru (do určité míry). Světlo teoreticky bude pokračovat navždy, ale intenzita se sníží, protože fotony ze zdroje se pohybují různými směry. V atmosféře, jako je vzduch, dojde k určitému útlumu, který způsobí snížení světla v důsledku absorpce a rozptýleného rozptylu. Z hlediska částicové fyziky nemá foton životnost, nerozpadá se sám. Přispívá k procesům interakcí s jinými částicemi a věří, že tyto procesy mohou přestat existovat jako součást celého systému.

Pokud chápu, je foton produkován nebo „zrozen“, kdykoli se elektron přesune ze stavu vysoké energie zpět do stavu normální energie.

Bylo by rozumné si myslet, že se stává pravý opak, a to je Vskutku případ (s některými volitelnými zvláštnostmi, které nejsou důležité).

Fotosyntéza je jednou z přírodních aplikací, kde se tento efekt přímo využívá (ve velmi komplikovaném procesu, který seškrábe malé množství energie v dlouhém řetězci elektronových přenosů, a který nakonec provede reakci plynného kyslíku bez vyfukování blízkých věcí na smithereens, což je zatraceně cool), aby se z nízkoenergetických komponent vytvořily vysoce energetické chemické látky. Bez ohledu na to se však elektrony stejně vzrušují, ať už to někdo „dobře využívá“, nebo ne. A pak, o nějaký čas později, něco stane se (nemůžeme říct co). Jedna věc, která se může stát, je emitovaný jiný foton, druhá věc je nějaké neznámé, náhodné probíhá chemická reakce, která vyžaduje energii. To často jakákoli neznámá reakce je zdrojem radikálů. To je mimochodem jeden z důvodů, proč rakovinu kůže dostáváme z UV světla.

co se stane, když světlo přestane [. ]
Pokud stojíte v obrovské a černé temné jeskyni a svítíte pochodní, světlo se bude nést jen tak daleko.

To není to, co opravdu se děje. Tady se vyskytují tři věci. Nejprve se fotony rozptýlí ve vesmíru a vesmír má tendenci „spotřebovávat“ věci velmi dychtivě. Matematickou formulací toho je „útlum vzdálenosti“. I když by si někdo mohl myslet, že když je dvakrát daleko, sníží se na polovinu množství fotonů, ve skutečnosti je to sníží na jedna čtvrtina ("inverzní čtverce"). Je zřejmé, že něco, co funguje tímto způsobem, velmi rychle rozdrtí vše, co je „velmi konečné“, jako je např. světlo vycházející z pochodně. Na „prakticky nekonečných“ věcech, jako je slunce, to až tak nezáleží, ale v zásadě to samé samozřejmě platí. Takže množství světla vrhaného pochodní ve velké jeskyni není strašně obrovské.
Druhá věc je, že „poněkud blízké nule“ a „nula“ jsou přesně to samé. Vaše oči nejsou schopny vidět jednotlivé fotony (dobře vaše oči jsou technicky schopen přijímat jediný foton, ale ani biochemická cesta, ani zpracování tímto způsobem nefungují). V té černé černé jeskyni zbývá spousta světla (no, spousta je možná trochu přehnaná), pouze vy nejsou schopni to vidět.
Nakonec je ve vaší černé jeskyni vzduch a ve vzduchu je prach a pára. Všechny tyto prvky do jisté míry absorbují a / nebo odrážejí fotony. Část „odrážení“ je důvodem, proč můžete často „vidět“ světelnou kouli, i když ve skutečnosti to není vůbec možné (jaké přesně by to člověk očekával!). Na druhou stranu, světlo, které se odráží pryč, nebude zasáhnout vaše oko (kromě náhodného, ​​poté, co se odráží ještě nejméně jednou). To, co je pohlceno, je tak či onak pryč, takže neosvětluje zbytek černé jeskyně.

černá barva „pohlcuje světlo“ - znamená to, že černá barva „žere“ fotony?

Je tomu naopak. Všechny materiály do určité míry absorbují světlo. Některé z nich absorbují jen velmi málo a pouze ve velmi úzkém frekvenčním rozsahu. Některé absorbují obrovské množství a ve velkém frekvenčním rozsahu. Ty materiály objevit černá vám, protože černá je vaše představa, že se s vaším okem nesetká žádné světlo. Není to černá pohlcující fotony, ale ty vidět černé, protože byly absorbovány. Mimochodem, něco může velmi dobře vypadat černě a současně emitovat spoustu fotonů (můžete vidět pouze relativně malý dosah).
Věci mohou být docela klamné. Zdá se, že sklo vůbec neabsorbuje žádné světlo (podívejte se z okna!), Ale to vůbec není pravda. Absorbuje pouze relativně malou (

8-10%) množství světla které můžete vidět. Pokud vezmete v úvahu např. UV světlo nebo infračervené záření, věci vypadají úplně jinak!

stane se stejná „smrt fotonu“, když foton zasáhne sítnici v oku osoby

Ano. Foton excituje elektron v molekule rhodospinu (existuje několik jejich variant) a poté je „pryč“. Přenesená energie způsobí strukturální změnu v proteinu, který aktivuje G-protein. Ten odstartuje určité množství cGMP druhého posla. Když je toho kolem dost (neplatí to pro a singl foton), buňka se rozhodne vystřelit a poté se neurální síť na zadní straně sítnice, která nějakým temným způsobem shlukuje některé oblasti dohromady, rozhodne, zda má nebo nemá předávat impuls do vašeho mozku. Teprve poté, po dalších několika tisících iteracích, máte šanci něco skutečně vidět.


Související simulace

Sims HTML5 lze spustit na iPadech a Chromebookech, stejně jako na systémech PC, Mac a Linux v moderních webových prohlížečích. Pokud máte problémy s používáním simulátoru HTML5 na podporované platformě, deaktivujte prosím všechna rozšíření prohlížeče.

Android:
Není oficiálně podporováno. Pokud používáte simulátory HTML5 v systému Android, doporučujeme použít nejnovější verzi prohlížeče Google Chrome.

Chromebook:
Nejnovější verze prohlížeče Google Chrome
Simulátory HTML5 a Flash PhET jsou podporovány na všech Chromebookech.
Simulátory kompatibilní s Chromebookem

Systémy Windows:
Microsoft Edge, nejnovější verze prohlížeče Firefox, nejnovější verze prohlížeče Google Chrome.

Systémy Macintosh:
macOS 10.13+, Safari 13+, nejnovější verze Chromu.


V obecném případě vzrušená úroveň spontánně spadne zpět na nižší úroveň, nebo dokonce kaskádovitě zpět, pokud mezi nimi existuje odpovídající úroveň. Každá kvantová mechanická úroveň má šířku, která je dána pravděpodobností absorpce elektronu, pokud je prázdný, nebo emitování, pokud je plný.

Studium toho, jak se vyrábějí lasery, které potřebují přelidněnou úroveň, která potřebuje spoušť pro přechod na nižší energii, je poučné:

Předpokladem pro působení laseru je dosažení významné inverze populace ve stavech atomové nebo molekulární energie. Elektrony obvykle pobývají ve stavu nejnižší dostupné energie. Mohou být zvýšeny na excitované stavy absorpcí, ale samotnou absorpcí nelze akumulovat žádnou významnou sbírku elektronů, protože jak spontánní emise, tak stimulovaná emise je přivedou zpět dolů.

Populační inverze nemůže být dosažena pouze dvěma úrovněmi, protože pravděpodobnost absorpce a spontánní emise je přesně stejná, jak ukazuje Einstein a je vyjádřena v Einsteinových A a B koeficientech. Životnost typického vzrušeného stavu je asi 10-8 sekund, takže v praxi elektrony klesají zpět fotonovou emisí asi tak rychle, jak je můžete pumpovat až na horní úroveň.

Jak vidíte v tomto odkazu, laserové paprsky vyžadují pečlivou konstrukci.

Elektronické stavy molekuly jsou vlastní funkce časově nezávislé Schrodingerovy rovnice (s několika aproximacemi, jako je Born-Oppenheimerova aproximace). To znamená, že tyto stavy jsou časově nezávislé, takže základní stav nikdy nevzroste do vzrušeného stavu a vzrušený stav se nikdy nerozpadne zpět do základního stavu.

Avšak v přítomnosti fotonu máme také oscilační elektrické pole fotonu, což přidává nový termín do Schrodingerovy rovnice, takže zem a první excitované stavy již nejsou vlastní funkce a mohou se míchat. Takže kombinovaný systém základního stavu plus foton má smíšenou část excitovaného stavu, což znamená, že existuje pravděpodobnost, že když pozorujeme molekulu, zjistíme, že je v excitovaném stavu.

Tuto pravděpodobnost můžeme vypočítat pomocí teorie poruch a rovnice se nazývá Fermiho zlaté pravidlo. Provedení tohoto výpočtu nám říká, jak je pravděpodobné, že foton bude podporovat atom v excitovaném stavu, a zjistíme, že to závisí na energii fotonu a pravděpodobnost je vysoká pouze tehdy, když se energie fotonu shoduje s energetickým rozdílem mezi stavy.

Tento výpočet je stejný, pokud je proveden v opačném pořadí. Pokud začneme s excitovaným stavem, můžeme vypočítat pravděpodobnost jeho evoluce zpět do základního stavu plus fotonu, což nám dává životnost excitovaného stavu. Tento proces rozpadu je spontánní emise, kterou jste zmínili ve své otázce. Stává se to proto, že excitovaný stav obsahuje část smíšeného stavu + fotonový stav.

V excitovaných stavech elektrony nezůstávají konstantní. Neustále kolísají, avšak tato fluktuace nestačí k návratu do základního stavu. Existují vnější efekty, které interagují s naším vzrušeným elektronem. Jako kosmické paprsky pozadí. Když se kosmické vlny pozadí dotknou excitovaných stavů, elektrony se vrátí do základního stavu. Tato situace je také odpovědí na význam principu energetické nejistoty času $ Delta E Delta t ge hbar / 2 $. Protože $ Delta E $ nemůže být nula, protože existuje fluktuace, takže $ Delta t $ není nekonečné. Ale v základním stavu, kde fluktuace neexistuje, může elektron zůstat s nekonečnými $ Delta t $

Neexistují žádné experimentální prostředky, kterými byste mohli způsobit, aby atom „absorboval foton. Přechod do stavu s vyšší energií“. Co můžete udělat, je zářit světlo na atomy a měřit intenzitu rozptýleného světla. Toto je POUZE experiment, který byl kdy proveden a který se zaměřuje na předmět této otázky. Představa, že rozptýlené světlo (které můžete měřit) je výsledkem toho, že některé atomy „pohlcují fotony“, „přecházejí do vyšších energetických stavů“ a „přecházejí (zpět) do nižších energetických stavů (prostřednictvím) spontánní emise“. to jsou všechny teoretické konstrukty plynoucí z určitých interpretací kvantové teorie. Nikdy nebyly přímo pozorovány a nemohou být přímo pozorovány.

Existuje další způsob, jak analyzovat tento experiment, aniž by se uchýlil k pojmu fotonů. Elektron v atomu můžete považovat za harmonický oscilátor, jehož k (pružinová) konstanta se snadno vypočítá ze Schroedingerovy rovnice. Intenzitu dopadajícího světla můžete převést na oscilační elektrické pole. K výpočtu velikosti oscilace můžete použít klasickou mechaniku na oscilační pole a nabitý harmonický oscilátor. Potom můžete použít klasickou anténní teorii k výpočtu výsledného rozptylu.

Pokud to všechno uděláte (a uděláte to správně), získáte správnou odpověď na rozptýlené záření. Získáte stejný výsledek, jaký pozorujete experimentem. Dostanete správnou odpověď. Nemusíte mluvit o absorpci fotonů a spontánní emisi.

Mimochodem, pokud se mýlím v představě, že dostanete správnou odpověď, určitě se nemýlím ve skutečnosti, že můžete provést výpočet, který jsem načrtl výše. Než někdo odmítne moji odpověď, měl by skutečně udělat výpočet pro, řekněme atom vodíku, a ukázat mi, že dostane jinou odpověď než experiment.

Některé z mých výpočtů si můžete prohlédnout prostřednictvím odkazů obsažených v mém blogpostu „Pro fotony neexistují žádní střelci hrachu“.


Proč E = mc ^ 2?

Image credit: Einstein deriving special relativity, 1934, via. [+] http://www.relativitycalculator.com/pdfs/einstein_1934_two-blackboard_derivation_of_energy-mass_equivalence.pdf.

Některé pojmy ve vědě jsou tak světově měnící - tak hluboké - že téměř každý ví, o co jde, i když jim plně nerozumí. Einsteinova nejslavnější rovnice, E = mc ^ 2, spadá do této kategorie s tím, že energetický obsah masivního těla se rovná hmotnosti tohoto objektu krát rychlosti světla na druhou. Jen z hlediska jednotek to dává smysl: energie se měří v Joulech, kde Joule je kilogram · metr čtvereční za sekundu na druhou, nebo hmotnost vynásobená druhou mocninou rychlosti. Ale také tam mohla být jakákoli konstanta: faktor 2, π, ¼ atd. Věci mohly být trochu jiné, jen kdyby byl náš vesmír trochu jiný. Přesto nějak E = mc ^ 2 je přesně to, co máme, nic víc a nic méně. Jak sám Einstein uvedl:

Ze speciální teorie relativity vyplynulo, že hmotnost i energie jsou oba, ale odlišnými projevy téže věci - pro průměrnou mysl poněkud neznámou koncepcí.

Přítomnost glykoaldehydů - jednoduchého cukru - v mezihvězdném plynném mraku. Obrazový kredit: ALMA. [+] (ESO / NAOJ / NRAO) / l. Calçada (ESO) a zesilovač NASA / JPL-Caltech / WISE Team.

Na jedné straně máme objekty s hmotou: od galaxií, hvězd a planet až po samotné molekuly, atomy a základní částice. Jakkoli mohou být malé, každá složka toho, co známe jako hmotu, má základní vlastnost hmoty, což znamená, že i když odejmete veškerý jeho pohyb, i když ho zpomalíte, aby byl zcela v klidu, stále má vliv na všechny ostatní objekty ve vesmíru. Konkrétně každá jednotlivá hmota působí gravitačně na všechno ostatní ve vesmíru, bez ohledu na to, jak daleko je tento objekt. Snaží se k tomu přilákat všechno ostatní, zažívá přitažlivost ke všemu jinému a také má určité množství energie neodmyslitelnou součástí jeho samotné existence.

Ilustrace toho, jak mohutná tělesa - jako Země a Slunce - deformují strukturu vesmíru. Obraz . [+] zápočet: T. Pyle / Caltech / MIT / LIGO Lab.

Ale nemusíte mít hmotu, abyste měli energii. T tady jsou úplně bezhmotný věci ve vesmíru: například světlo. I tyto částice nesou určité množství energie, což je snadno pochopitelné ze skutečnosti, že mohou s věcmi interagovat, být pohlceny nimi a přenášet tuto energii na ně. Světlo dostatečných energií může hmotu zahřát, dodávat jim další kinetickou energii (a rychlost), kopat elektrony do vyšších energií v atomech nebo je úplně ionizovat, vše v závislosti na jejich energii.

Navíc množství energie, které obsahuje nehmotná částice (jako světlo), je určováno pouze její frekvencí a vlnovou délkou, jejíž součin se vždy rovná rychlosti, kterou se bezhmotná částice pohybuje: rychlost světla . Větší vlnové délky tedy znamenají menší frekvence a tudíž nižší energie, zatímco kratší vlnové délky znamenají vyšší frekvence a vyšší energie. I když můžete zpomalit masivní částice, pokusy o odstranění energie z nehmotné částice pouze prodlouží její vlnovou délku, nikoli ji zpomalí.

Čím delší je vlnová délka fotonu, tím nižší je jeho energie. Ale všechny fotony, bez ohledu na to. [+] vlnová délka / energie, pohybujte se stejnou rychlostí: rychlostí světla. Obrazový kredit: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet.

Za normálních okolností myslíme na energii, alespoň ve fyzice, jako na schopnost splnit nějaký úkol: to, čemu říkáme schopnost pracovat. Co můžete dosáhnout, pokud tam jen sedíte, nudní, v klidu, jako to dělají masivní částice? A jaké je energetické spojení mezi masivními a nehmotnými částicemi?

Klíčem je představit si, jak vezmeme částice antihmoty a částice hmoty (jako elektron a pozitron), srazíme je dohromady a dostaneme nehmotné částice (jako dva fotony) ven. Proč se ale energie těchto dvou fotonů rovná hmotnosti elektronu (a pozitronu) krát rychlosti světla na druhou? Proč tam není další faktor, proč musí být rovnice přesně tak rovná E = mc ^ 2 ?

Image credit: Einstein deriving special relativity, 1934, via. [+] http://www.relativitycalculator.com/pdfs/einstein_1934_two-blackboard_derivation_of_energy-mass_equivalence.pdf.

Je zajímavé, že pokud platí speciální teorie relativity, rovnice musí být přesně E = mc ^ 2, aniž by byly povoleny odchylky. Pojďme si promluvit o tom, proč tomu tak je. Nejprve chci, abyste si představili, že máte ve vesmíru krabici, to je dokonale stacionární , se dvěma zrcadly na obou stranách a jediným fotonem směřujícím k jednomu zrcadlu uvnitř.

Počáteční nastavení našeho myšlenkového experimentu: foton s hybností a energií pohybující se uvnitř a. [+] stacionární, masivní skříň. Obrazový kredit: E. Siegel.

Zpočátku bude tento box dokonale stacionární, ale protože fotony nesou energii (a hybnost), když se tento foton srazí se zrcadlem na jedné straně boxu a odrazí se, začne se tento box pohybovat směrem, kterým foton původně cestoval dovnitř. Když se foton dostane na druhou stranu, bude se odrážet od zrcadla na opačné straně a změní hybnost pole zpět na nulu. Bude se i nadále odrážet takto, krabička se v polovině času bude pohybovat směrem k jedné straně a ve druhé polovině zůstane nehybná.

Jinými slovy, toto pole se bude v průměru pohybovat, a proto - protože má pole hmotnost - bude mít určité množství kinetické energie, a to vše díky energii tohoto fotonu. Je však také důležité myslet na to hybnost, nebo to, co považujeme za kvantitu pohybu objektu. Fotony mají hybnost, která souvisí s jejich energií a vlnovou délkou známým a přímým způsobem: čím kratší je vaše vlnová délka a čím vyšší je vaše energie, tím vyšší je vaše hybnost.

Energie fotonu závisí na vlnové délce, má delší vlnové délky, jsou nižší v energii a. [+] kratší vlnové délky jsou vyšší. Obrázek: Uživatel Wikimedia Commons maxhurtz.

Pojďme se tedy zamyslet nad tím, co to může znamenat: provedeme myšlenkový experiment. Chci, abyste přemýšleli o tom, co se stane, když se na začátku pohne jen samotný foton. Bude to mít určité množství energie a určité množství hybnosti. Obě tyto veličiny musí být zachovány, takže právě teď má foton energii určenou svou vlnovou délkou, krabicí pouze má energii své klidové hmoty - ať je to cokoli - a foton Všechno hybnost systému, zatímco box má hybnost nula.

Foton se nyní srazí s krabicí a je dočasně absorbován. Hybnost a energie oba je třeba zachovat, jsou to oba základní zákony zachování v tomto vesmíru.Pokud je foton absorbován, znamená to, že existuje jediný způsob, jak zachovat hybnost: nechat box pohybovat se určitou rychlostí ve stejném směru, jakým se pohyboval foton.

Energie a hybnost skříně, postabsorpce. Pokud z toho krabička nezíská hmotu. [+] interakce, je nemožné šetřit energii i hybnost. Obrazový kredit: E. Siegel.

Zatím tak dobře, že? Teprve nyní se můžeme podívat na krabici a zeptat se sami sebe, jaká je její energie. Jak se ukázalo, pokud opustíme standardní vzorec kinetické energie - KE = ½mv ^ 2 - pravděpodobně známe hmotnost pole a z našeho chápání hybnosti jeho rychlost. Když ale porovnáme energii pole s energií, kterou měl foton před srážkou, zjistíme, že pole teď nemá dostatek energie!

Je to nějaká krize? Ne, existuje jednoduchý způsob, jak to vyřešit. Energie systému krabice / fotonu je klidová hmotnost krabice plus kinetická energie krabice plus energie fotonu. Když box absorbuje foton, musí do něj hodně energie fotonu jít zvýšení hmotnosti krabice. Jakmile krabička absorbuje foton, jeho hmotnost se liší (a zvyšuje) od toho, co byla před interakcí s fotonem.

Poté, co stěna krabice znovu vyzařuje foton, musí být stále zachována hybnost i energie. Obraz . [+] zápočet: E. Siegel.

Když schránka znovu emituje tento foton v opačném směru, získá ještě větší hybnost a rychlost v dopředném směru (vyváženo zápornou hybností fotonu v opačném směru), ještě větší kinetickou energii (a foton má také energii) , ale musí ztratit část své klidové hmoty za účelem kompenzace. Když pracujete na matematice (zde, zde a zde, s trochou dobrého pozadí zde, ukázáno třemi různými způsoby), zjistíte, že jediná přeměna energie / hmoty, která vám umožňuje získat jak úsporu energie, tak zachování hybnosti, je E = mc ^ 2 .

Konverze hmotnostní energie s hodnotami. Obrazový kredit: Uživatel Wikimedia Commons JTBarnabas.

Vložte tam jakoukoli jinou konstantu a rovnice se nevyrovnají a energii získáte nebo ztratíte pokaždé, když absorbujete nebo emitujete foton. Jakmile jsme ve třicátých letech minulého století konečně objevili antihmotu, viděli jsme z první ruky ověření, že můžete přeměnit energii na hmotu a zpět na energii s výsledky, které přesně odpovídají E = mc ^ 2, ale byly to myšlenkové experimenty, jako je tento, které nám umožnily znát výsledky desetiletí předtím, než jsme to vůbec pozorovali. Pouze identifikací fotonu s účinným hmotnostním ekvivalentem m = E / c ^ 2 můžeme šetřit energii i hybnost? I když říkáme E = mc ^ 2, Einstein to nejprve napsal jinak, přiřadil hmotu ekvivalentu energie k nehmotným částicím.

Musí existovat ekvivalence mezi hmotou a energií, ale je to dvojí potřeba šetřit jak energii, tak hybnost, která nám říká, proč existuje jen jedna možná hodnota konstanty, která souvisí s těmito dvěma stranami rovnice: E = mc ^ 2, nic jiného není povoleno. Úspora energie a hybnosti oba se zdá být něco, co náš vesmír vyžaduje, a proto E = mc ^ 2.


2.6 Vznik spektrálních čar

Na začátku dvacátého století fyzici nashromáždili podstatné důkazy o tom, že světlo se někdy chová způsobem, který nelze jednoduše vysvětlit vlnovou teorií záření. Jak jsme právě viděli, výroba absorpčních a emisních čar zahrnuje pouze určité velmi specifické vlnové délky světla. Tento výsledek by se neočekával, kdyby se světlo chovalo pouze jako spojitá vlna a hmota by se vždy řídila zákony newtonovské mechaniky. Ukázalo se, že když světlo interaguje s hmotou ve velmi malých měřítcích, nedělá to plynulým a kontinuálním způsobem, ale diskontinuálním, postupným způsobem. Úkolem bylo najít vysvětlení tohoto neočekávaného chování. Řešení přineslo revoluci v našem pohledu na přírodu a nyní tvoří základ nejen pro fyziku a astronomii, ale prakticky pro celou moderní vědu.

Abychom vysvětlili vznik spektrálních čar, musíme pochopit nejen povahu světla, ale také něco ze struktury atomy& # x2014 mikroskopické stavební bloky, ze kterých je konstruována veškerá hmota. Začněme nejjednodušším atomem, vodíkem, který se skládá z elektronu, se záporným elektrickým nábojem obíhajícím okolo protonu, který nese kladný náboj. Proton tvoří střed jádro (množné číslo: jádra) atomu. Protože kladný náboj na protonu přesně ruší záporný náboj na elektronu, je atom vodíku jako celek elektricky neutrální.

Jak tento obrázek atomu vodíku souvisí s charakteristickými emisními a absorpčními liniemi spojenými s plynným vodíkem? Pokud atom absorbuje určitou energii ve formě záření, musí tato energie způsobit nějakou vnitřní změnu. A pokud atom vydává energii, musí pocházet odněkud z atomu. Energie absorbovaná nebo emitovaná atomem je spojena se změnami v pohybu obíhajícího elektronu.

První teorii atomu, která poskytla vysvětlení spektrálních čar pozorovaných vodíkem, navrhl dánský fyzik Niels Bohr. Tato teorie je nyní známá jednoduše jako Bohrův model atomu. Jeho základní vlastnosti jsou následující. Nejprve je zde stav nejnižší energie & # x2014the základní stav& # x2014který představuje & # x201Cnormální & # x201D podmínku elektronu, když obíhá kolem jádra. Zadruhé, existuje maximální energie, kterou elektron může mít a stále může být součástí atomu. Jakmile elektron získá více než tuto maximální energii, již není vázán na jádro a říká se, že atom je ionizovaný. Atom, který má méně (nebo více) než jeho normální doplněk elektronů, a tedy čistý elektrický náboj, se nazývá an ion. Zatřetí a nejdůležitější (a také nejméně intuitivní) mezi těmito dvěma energetickými hladinami může elektron existovat pouze v určitých ostře definovaných energetických stavech, často označovaných jako orbitaly.

Atom se říká, že je v vzrušený stav když elektron obsadí jinou oběžnou dráhu než základní stav. Elektron se poté nachází ve větší než normální vzdálenosti od svého mateřského jádra a atom má větší než normální množství energie. Vybuzený stav s nejnižší energií (tj. Nejbližší základnímu stavu) se nazývá první vzrušený stav, že s druhou nejnižší energií druhý vzrušený stav, a tak dále.

Atom se může vzbudit absorpcí určité světelné energie ze zdroje elektromagnetického záření nebo například srážkou s jinými atomy částic & # x2014. Atom však nemůže zůstat v tomto stavu navždy. Poté se musí vrátit do základního stavu.

Obrázek 2.18 Moderní atom Moderní pohled na atom vodíku vidí elektron jako & # x201Ccloud & # x201D obklopující jádro. Stejné dva energetické stavy jsou zobrazeny jako na obrázku 2.17.

Částicová povaha záření

Zde je zásadní bod, který spojuje atomy s zářením a umožňuje nám interpretovat atomová spektra. Protože elektrony mohou existovat pouze na orbitálech se specifickými energiemi, atomy mohou absorbovat pouze určité množství energie, protože jejich elektrony jsou posíleny do excitovaných stavů. Podobně mohou atomy emitovat pouze určité množství energie, protože jejich elektrony spadají zpět do nižších energetických stavů. Tedy množství světelné energie absorbované nebo emitované v těchto procesech musí přesně odpovídat energetickému rozdílu mezi dvěma orbitaly. To vyžaduje, aby světlo muselo být absorbováno a vyzařováno ve formě malého množství elektromagnetického záření, z nichž každý nese velmi specifické množství energie. Říkáme těmto paketům fotony. Foton je ve skutečnosti & # x201C částicí & # x201D elektromagnetického záření.

Myšlenka, že světlo se někdy chová ne jako spojitá vlna, ale jako proud částic, navrhl Albert Einstein v roce 1905. Aby vysvětlil všechny dosud známé experimentální výsledky, Einstein zjistil, že energie obsažená ve fotonu musí být úměrná frekvenci záření:

Například foton & # x201Cred & # x201D s frekvencí (odpovídající vlnové délce asi 750 nm nebo 7500 & Aring) má 4/7 energii fotonu & # x201Cblue & # x201D, frekvenci Protože to spojuje energie fotonu s barva světla, které představuje, je tento vztah poslední částí skládačky, jak porozumět spektrům, která vidíme.

Podmínky prostředí nakonec určují, který popis vlny nebo proudu částic lépe odpovídá chování elektromagnetického záření. Obecným pravidlem je, že v makroskopické sféře každodenních zkušeností je radiace užitečněji popsána jako vlna a v mikroskopické doméně atomů je nejlépe charakterizována jako proud částic.

Spektrum vodíku

Absorpce a emise fotonů atomem vodíku jsou znázorněny na obrázku 2.19. Obrázek 2.19 (a) ukazuje atom absorbující foton záření a přecházející ze základního stavu do prvního excitovaného stavu, poté emituje foton přesně stejné energie a klesá zpět do základního stavu. Energetický rozdíl mezi těmito dvěma stavy odpovídá ultrafialovému fotonu o vlnové délce 121,6 nm (1216 & Aring).

Obrázek 2.19 Atomová excitace (a) Absorpce ultrafialového fotonu (vlevo) atomem vodíku způsobí okamžitou excitaci atomu do jeho prvního excitovaného stavu (uprostřed). Atom se nakonec vrátí do základního stavu (vpravo), v procesu emitujícím foton, který má stejnou energii jako původní foton. (b) Absorpce ultrafialového fotonu s vyšší energií může atom zvýšit do excitovaného stavu, z něhož existuje několik možných cest zpět do základního stavu. Nahoře elektron okamžitě spadne zpět do základního stavu a vyzařuje foton identický s tím, který absorboval. Ve spodní části elektron nejprve spadne do prvního excitovaného stavu a vytváří viditelné adiaci vlnové délky 656,3 nm & # x2014, charakteristickou červenou záři excitovaného vodíku. Objekt zobrazený na vložce, označený N81, je emisní mlhovina: mezihvězdný mrak sestávající převážně z plynného vodíku excitovaného absorpcí záření emitovaného některými extrémně horkými hvězdami (bílé oblasti blízko středu). (Vložka: NASA)

Atom klasického vodíku, část 1

Atom klasického vodíku, část 2

Obrázek 2.19 (b) zobrazuje absorpci energičtějšího (vysokofrekvenčního, kratší vlnové délky) fotonu, který má vlnovou délku 102,6 nm (1026 & Aring), což způsobí, že atom vyskočí na druhý vzrušený stav. Z tohoto stavu se elektron může vrátit do základního stavu jednou ze dvou alternativních cest.

  1. Může postupovat přímo zpět do základního stavu, v procesu emitujícím ultrafialový foton 102,6 nm identický s tím, který vzrušoval atom na prvním místě.
  2. Případně může kaskáda dolů po jedné oběžné dráze, emitující dva fotony: jeden s energií rovnou rozdílu mezi druhým a prvním excitovaným stavem a druhý s energií rovnou rozdílu mezi prvním excitovaným stavem a základním stavem.

Absorpce více energie může zvýšit elektron na ještě vyšší orbitaly v atomu. Vzhledem k tomu, že excitovaný elektron kaskáduje zpět do základního stavu, může atom emitovat mnoho fotonů, každý s jinou energií, a tudíž jinou barvou, a výsledné spektrum vykazuje mnoho odlišných spektrálních čar. V případě vodíku všechny přechody končící v základním stavu produkují ultrafialové fotony. Přechody dolů však končí na První excitovaný stav vede ke vzniku spektrálních čar ve viditelné části elektromagnetického spektra nebo v jeho blízkosti (obrázek 2.13). Protože tvoří nejsnadněji pozorovatelnou část vodíkového spektra a byly prvními objevenými, tyto linie (také známé jako Lisovací linky) jsou často označovány jednoduše jako & # x201CHydrogen série & # x201D a jsou označeny písmenem H. Jednotlivé přechody jsou označeny řeckými písmeny v pořadí zvyšování energie (snižování vlnové délky): čára odpovídá přechodu z druhé na první vzrušený stav a má vlnovou délku 656,3 nm (červená) (od třetí do první) má vlnovou délku 486,1 nm (zelená) (čtvrtá až první) má vlnovou délku 434,1 nm (modrá) atd. Tato označení (zejména a) budeme často používat v dalších kapitolách.

Bohr Atom a Spectra

Kirchhoff & # x2019s Laws Explained

Pojďme znovu zvážit naši dřívější diskusi o emisních a absorpčních linkách, pokud jde o právě představený model. Na obrázku 2.16 (b) svítí paprsek kontinuálního záření skrz mrak chladného plynu. Paprsek obsahuje fotony všech energií, ale většina z nich nemůže interagovat s plynem, protože plyn může absorbovat pouze fotony, které mají přesně tu správnou energii, aby způsobily skok elektronu z jedné oběžné dráhy na druhou. Fotony mající energie, které nemohou takový skok vyprodukovat, s plynem vůbec neinteragují. Bez překážek jím procházejí. Fotony mající správné energie jsou absorbovány, excitují plyn a jsou odstraněny z paprsku. To je příčina tmavých absorpčních čar ve spektru. Tyto čáry jsou přímými indikátory energetických rozdílů mezi orbitaly v atomech tvořících plyn.

Vybuzené atomy plynu se rychle vracejí do původních stavů, přičemž každý v procesu emituje jeden nebo více fotonů. Většina z těchto reemitovaných fotonů odchází v úhlech, které to dělají ne vezměte je štěrbinou a dále k detektoru. Druhý detektor, který se dívá na mrak ze strany (obrázek 2.16c), by zaznamenal znovuvydanou energii jako emisní spektrum. (To je to, co vidíme na obrázku 2.19.) Stejně jako absorpční spektrum je emisní spektrum charakteristické pro plyn, nikoli pro původní paprsek.

Všechny atomy vodíku mají stejnou strukturu & # x2014a jediný elektron obíhající kolem jednoho protonu & # x2014, ale samozřejmě existuje mnoho dalších druhů atomů, z nichž každý má jedinečnou vnitřní strukturu. Počet protonů v jádru atomu určuje živel atom představuje. To znamená, že stejně jako všechny atomy vodíku mají jediný proton, všechny atomy kyslíku mají osm protonů, všechny atomy železa mají 26 protonů atd.

Obrázek 2.20 Helium a uhlík (a) Atom helia v základním stavu. Dva elektrony zaujímají orbitál s nejnižší energií kolem jádra obsahujícího dva protony a dva neutrony. (b) Atom uhlíku v základním stavu. Šest elektronů obíhá kolem šestiprotonového, šestitronového jádra, dva z elektronů ve vnitřní oběžné dráze, další čtyři ve větší vzdálenosti od středu.

Ještě složitější spektra produkuje molekuly. Molekula je pevně vázaná skupina atomů držená pohromadě interakcemi mezi jejich obíhajícími elektrony a interakcemi zvanými # x2014 chemické vazby. Podobně jako atomy mohou molekuly existovat pouze v určitých dobře definovaných energetických stavech a opět jako atomy vytvářejí molekuly emisní nebo absorpční spektrální čáry, když přecházejí z jednoho stavu do druhého. Protože molekuly jsou složitější než atomy, jsou pravidla molekulární fyziky také mnohem složitější. Stejně jako u atomových spektrálních čar však pečlivá experimentální práce po mnoho desetiletí určila přesné frekvence, při kterých miliony molekul vyzařují a absorbují záření. Tyto linie jsou molekulárními otisky prstů, stejně jako jejich atomové protějšky, což umožňuje vědcům identifikovat a studovat jeden druh molekuly s vyloučením všech ostatních.

Molekulární čáry se obvykle málo podobají spektrálním čarám spojeným s jejich atomy složek. Například obrázek 2.21 (a) ukazuje emisní spektrum nejjednodušší molekuly známé & # x2014molekulárního vodíku. Všimněte si, jak se liší od spektra atomového vodíku uvedeného v části (b).

Analýza spektrálních čar

Astronomové aplikují zákony spektroskopie při analýze záření zpoza Země. Blízká hvězda nebo vzdálená galaxie nahrazuje žárovku v našich předchozích příkladech, mezihvězdný mrak nebo hvězdná (nebo dokonce planetární) atmosféra hraje roli zasahujícího chladného plynu a spektrograf připojený k dalekohledu nahrazuje náš jednoduchý hranol a detektor. Níže uvádíme několik vlastností emitentů a absorbérů, které lze určit pečlivou analýzou záření přijímaného na Zemi (nebo v její blízkosti). V průběhu studia vesmíru se setkáme s dalšími důležitými příklady.

  1. The složení objektu se určí porovnáním jeho spektrálních čar s laboratorními spektry známých atomů a molekul.
  2. The teplota objektu emitujícího spojité spektrum lze měřit porovnáním celkového rozložení záření s křivkou černého tělesa.
  3. (přímá viditelnost) rychlost objektu se měří stanovením Dopplerova posunu jeho spektrálních čar (viz část 2.7).
  4. Objekt & # x2019s rychlost rotace lze určit měřením rozšíření (rozmazání v rozsahu vlnových délek) produkovaného Dopplerovým jevem ve emitovaných nebo odražených spektrálních čarách.
  5. The tlak plynu v emitující oblasti objektu lze měřit podle jeho tendence rozmazávat nebo rozšiřovat spektrální čáry. Čím větší je tlak, tím je čára širší.
  6. The magnetické pole objektu lze odvodit z charakteristického rozdělení, které produkuje v mnoha spektrálních liniích, když se jedna linie dělí na dvě. (Toto je známé jako Zeemanův efekt.)

Vzhledem k dostatečně citlivému vybavení nemá bohatství dat obsažených ve hvězdném světle téměř žádný konec. Dešifrovat, do jaké míry každý z mnoha konkurenčních faktorů ovlivňuje spektrum, však může být velmi obtížný úkol. Spektra mnoha prvků se obvykle překrývají jeden na druhého a současně probíhá několik fyzikálních procesů, z nichž každý mění své vlastní spektrum. Úkolem astronomů je odhalit, do jaké míry každý mechanismus přispívá k profilům spektrálních čar, a získat tak smysluplné informace o zdroji čar.

Jak se liší dráhy elektronů v Bohrově atomu od planetárních drah kolem Slunce?

Jak struktura atomu určuje emisní a absorpční spektrum atomu?

Proč je pro astronomy tak důležité podrobně analyzovat spektrální čáry?


Potřebuje foton PRESNĚ správnou energii, aby byl absorbován molekulou plynu? - Astronomie

KLÍČ ODPOVĚĎ
K OTÁZKÁM O STŘEDNÍ PRAXI 2015

vhodný pro tisk ve formátu PDF

1a. Y = část viditelného světla spektra 1b. Z = infračervená část spektra 1c. X = UV část spektra

2. (c) protože v atomu jsou znázorněny 3 elektrony a je neutrální, musí v jádře být 3 protony. [přezkoumání viz str. 13 v poznámkách ke třídě]

3. (d) když je energie absorbována elektronem, skočí na vyšší energetickou hladinu.Pamatujte, že elektron je MATTER, zatímco foton je ENERGIE - MATTER absorbuje a emituje, zatímco FOTON energie je věc, která JE absorbována nebo emitována.

4. FALSE O ozonové díře jsme zatím moc nemluvili - NENÍ to tak, jak to funguje nebo proč je to důležité, takže tvrzení je nepravdivé. Ale dali jste si dohromady ve své mysli, jak se Země ochladí ?? ODPOVĚĎ: Země se ochlazuje vyzařováním velké části svého infračerveného (IR) záření ven a zpět do vesmíru přes IR atmosférické okno!

5. PRAVDA 6. (d) viz str. 43 v SGC-E-Text Kapitola 3: sekce Planetární energetická bilance

7. (a) jedná se pouze o inverzní vyjádření & quotmantra quote & quot v rámečku na spodní straně str. 21 Poznámky k třídě (pod obrázkem s protřepáváním lana): & quot; Čím kratší je vlnová délka, tím větší je energie & amp;

8. písm. C)

9. (d) [Viz část „Fyzické příčiny skleníkového efektu“ na str. 48–50 v kapitole 3 SGC-E-Text, kde je uveden přehled tohoto konceptu.]

10. (c) viz část SGC-E-Text uvedená výše pro # 9.

11. (b) viz str. 33 v poznámkách ke třídě a tabulce 3-2 a 3-3 v SGC-E-textu

12. (b) Pamatujte, že krátké vlnové délky, vysoká frekvence a vysoká energie jdou dohromady, a nezapomeňte pochopit, že ultrafialové (UV) vlnové délky jsou kratší než infračervené (IR) vlnové délky. Další klíčová věc, kterou si musíte pamatovat, je POUZE infračervený (IR) energie se podílí na skleníkovém efektu !!

13. (d) Ten pečlivě čte. V každé volbě je něco špatně kromě (d). Možnosti (a) a (c) naznačují, že dlouhé vlnové délky a horké teploty spolu, ale měli byste si pamatovat, že Weinův zákon je inverzní vztah mezi vlnovou délkou a teplotou, takže nemohou být správné. Volba (b) popisuje vztah mezi vlnovou délkou a intenzitou záření (tok energie), nikoli teplotou, proto je také nesprávný. To ponechává volbu (d), která je & quotmantra & quot pro Weinův zákon.

[NÁPOVĚDA TESTUJÍCÍ: Všimněte si, že v otázce č. 13 jsou fráze vyznačeny tučně, aby vám pomohly seřadit podobné znějící fráze. Vyhledejte takové stopy ve skutečné zkoušce a VYDĚLEJTE SI SVŮJ ČAS, abyste mohli logicky utřídit správnou odpověď na základě toho, co víte, a vodítek uvedených v otázce. ]

14. (c) S využitím výše popsané logiky pouze (c) souvisí vlnová délka (lambda) s teplotou v inverzním vztahu.

15. (d) Abyste správně odpověděli na tuto otázku, musíte pochopit základní princip absorpčních křivek. Každá křivka představuje vlnové délky, které jsou snadno absorbovány konkrétní látkou (obvykle plynem) nebo skupinou plynů. Ne všechny látky absorbují a emitují stejné vlnové délky energie, i když je teplota látky přesně stejná. Je pravda, že (a), (b) a (c) jsou všechna správná tvrzení založená na radiačních zákonech, ale pouze (d) se dostane k podstatě, proč různé plyny mají různé absorpční křivky.

16. c) sluneční i suchozemský graf B je graf absorpce plynným ozonem. Ukazuje, že ozon může absorbovat škodlivé UV vlnové délky (což je důvod, proč je ozonová vrstva ve stratosféře prospěšná) a může také absorbovat IR vlnové délky (což je důvod, proč lze ozon také považovat za skleníkový plyn).

[POZNÁMKA: Ozón vstupuje do problematiky globálních změn dvěma různými způsoby: (1) jako faktor v ozonové vrstvě a problém ozonu & quothole & quot (kterému se budeme věnovat později) a (2) jako skleníkový plyn. Jedná se o DVA VELMI RŮZNÉ OTÁZKY s velmi odlišnými procesy! Klíčem k pochopení rozdílu mezi těmito dvěma otázkami jsou duální vlastnosti absorpce ozonu - skutečnost, že ozon je skleníkový plyn, který absorbuje infračervené záření, je zcela JINOU vlastností než jeho další schopnost absorbovat v UV části spektra. . Nezaměňujte tyto dvě věci. ]

17. (a) dávejte pozor, aby nedošlo k záměně hmoty a energie - fotony jsou elektromagnetická energie, protony jsou částice uvnitř atomu!

18. (c) Zde musíte znát vlnové délky maximální emise energie jak ze Slunce (0,5 mikrometru uprostřed části viditelného světla spektra), tak ze Země (10,0 mikrometrů v infračerveném (IR)) část spektra. Volba (d) uvádí věci zpětně s ohledem na skleníkový efekt. Volba (e) může znít jako správná odpověď, ale pamatujte, že Slunce vyzařuje VŠECHNY vlnové délky, nejen viditelné světlo.

19. (b) 20. (c) 21. (a) přezkoumání p 42 v Poznámkách ke třídě

22. (b) Toto můžete zjistit, pokud si pamatujete, že nejkratší vlnové délky jsou nejškodlivější, protože obsahují vlnové délky nejvyšší frekvence elektromagnetické energie. Musíte také pamatovat na to, že ozonová vrstva absorbuje nejškodlivější vlnové délky UV záření (UVC a některé UVB), ale ne UVA. Viz také Šipky 3 a zesilovač 4 na obrázku na str. 32 poznámek ke třídě. UVC záření je velmi škodlivé a naštěstí UVC i většina UVB jsou absorbovány plyny v atmosféře PŘED tím, než se dostanou na zemský povrch. UVA (a vlastně ještě škodlivější UVB) se dostává skrz atmosféru na povrch, a proto potřebujeme opalovací krém!

23. Troposféra 24. Stratosféra 25. Mezosféra 26. Termosféra

[NÁPOVĚDA: pokud se to jeví jako otázka s výběrem odpovědí, nenechte se odhodit podobným zněním, ale nesprávnými možnostmi, jako například: tropo pauza , strato pauza & quotmenopause & quot atd. atd.

27. (c) Není to (a), protože atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou (viz obr. 3-9a v SGC-E-Textu). Není to (b), protože CO 2 koncentrace (stejně jako koncentrace všech ostatních skleníkových plynů s výjimkou ozonu) je nejvyšší v troposféře. Není to (d), protože teplota je na povrchu Země nejteplejší a poté klesá přes troposféru - tento obrázek ukazuje, že nejvyšší hodnoty jsou ve stratosféře.

28. (b) Všechna tvrzení správně popisují aspekty radiačního zákona, ale (b) je jediný, který se týká zákona o inverzním čtverci

29. (a) Pokud věnujete pozornost během aktivity „Pojmenujte tento plyn“, bude to snadné - viz také Přehled skleníkových plynů na str. 34 poznámek ke třídě.

30. a) konvekce je definována jako přenos energie pomocí velkých pohybů hmoty (připomeňme, že vedení je přenos energie z molekuly na molekulu (přičemž molekuly nemění polohu) a že přenos energie jako LW (infračervené) záření nebo SW (UV nebo viditelné světlo) záření se vyskytuje jako elektromagnetické vlny, které mohou přenášet energii bez hmoty.
DŮLEŽITÉ: Nezaměňujte odcházející IR záření se stoupajícím teplým vzduchem! Infračervené (IR) je energie, NENÍ pohybující se teplý vzduch - IR energie NENÍ snímána jako teplo nebo teplo, dokud není něčím ABSORBOVÁNA (např. Molekuly skleníkových plynů atd.)

31. d) přicházející krátkovlnná energie (UV, viditelné světlo) se přenáší jako fotony nebo pulsy energie

32. b) písek se rychleji zahřeje a bude teplejší než voda, protože změna teploty vyžaduje méně energie (v kaloriích). (Rovněž se ochladí rychleji než voda) Pamatujte, že kvůli vysoké měrné tepelné a tepelné kapacitě trvá ohřev vody déle, ale jakmile se zahřeje, bude držte to teplo déle. Látky s nižšími specifickými teplotami a tepelnými kapacitami (jako je vzduch a půda) reagují na změny vstupů energie rychleji než voda a rychleji se zahřívají a ochlazují.

33. (c) Obrázek X naznačuje, že pozemské záření IR / dlouhovlnné (LW) se odráží zpět na zemský povrch. Skutečně se stane, že infračervené záření je absorbováno skleníkovými plyny (GHG) v atmosféře a poté vyzařováno zpět na povrch. Jak bylo diskutováno ve třídě, Y i Z ukazují absorpci a opětovné vyzařování IR, ale Y také obíhá část příchozího krátkovlnného (SW) / slunečního záření. Skleníkový efekt (GHE) zahrnuje POUZE infračervené záření, takže kroužení některých solárních / SW dělá Y nesprávnou volbou. NÁZNAK: Pokud budete požádáni, abyste zakroužkovali část postavy, která představuje GHE, dávejte pozor, abyste zakroužkovali pouze pozemskou část IR / LW záření postavy a ne také část sluneční / SW!


34. (c) Zjistili jsme, že dobře navržená žárovka LED (světelná dioda) může mít až 80% účinnost, což znamená, že ztráta tepelné energie v důsledku neúčinnosti bude 20%. Vstupem energie do žárovky je elektrická energie.

35. (a) Zákon zachování energie je stejný jako 1. zákon termodynamiky]

36. (d) Podívej se pozorně na postavu! Tok tepelné energie probíhá z studená kostka ledu na teplý prst a to porušuje druhý zákon termodynamiky!

konec otázek z praxe s výběrem odpovědí

OTÁZKA KE VZORU ESSAY (a ještě několik dalších možností!)

37a. Ze 3 zobrazených obrázků zobrazuje obrázek Y nejlepší zastoupení skleníkového efektu (i když si všimněte, že nepředstavuje VŠECHNY cesty SW a LW, které jsou popsány v dolní části stránky 29 v Poznámkách ke třídě ..)

37b. (viz náčrt níže) Ujistěte se, že NEKRUHUJETE žádnou část SW záření na obrázku - GREENHOUSE EFFECT zahrnuje LW (infračervené) záření POUZE

37c. (Určitě vysvětlete PROČ X a Z jsou navíc nesprávné PROČ Y je přesnější.)

Obrázek X zobrazuje všechny pozemské LW vyzařující zpět do vesmíru

Obrázek Z znamená, že pozemská LW je ODRAZENA zpět dolů na zemský povrch - NENÍ to tak!

Obrázek Y je přesnější, protože ukazuje, že LW je ABSORBOVÁNO plyny v atmosféře a poté je VYZÁŘENO (neodráží se) zpět na zemský povrch.

37d. Zde je definice uvedená v Průběžném studijním průvodci (pod tématem č. 5): „Skleníkový efekt je přirozený mechanismus, kterým je povrch Země ohříván plyny absorbujícími infračervené záření (tj. Skleníkovými plyny) v atmosféře.“ „

NYNÍ nyní pracujte na VLASTNÍ formulaci konceptu - nezapomeňte pouze na memorování nebo opakování výše uvedeného. Vyhýbejte se slovům jako & quot; odrazit & quot nebo & quotreflect & quot, kdykoli diskutujete o dlouhovlnném infračerveném záření! Místo toho nezapomeňte uvést, že skleníkové plyny absorbují IR a poté jej znovu vyzařují (emitují). Nenechte se zmást svými slovy a začněte mluvit o pohlcování skleníkových plynů! Plyny absorbují a emitují infračervené záření, samy o sobě NENÍ absorbovány.

39. [Odpověď viz str. 31–32 v poznámkách ke třídě a diskusi o struktuře atmosféry v SGC-E-Text, kapitola 3.] Troposféra s teplotou klesá s výškou, protože je primárně zahřívána zespodu pozemskou infračervenou energií vyzařující nahoru z povrchu Země. Stratosféra s teplotou stoupá s výškou, protože ozonová vrstva je ve stratosféře a čím vyšší ve stratosféře jdete, tím více UV záření musí být absorbováno ozonem (a kyslíkem). Když tyto molekuly plynu absorbují vysokoenergetické UV záření, jsou nabité energií a pohybují se rychleji (& quotjiggle & quot; více), a proto se atmosféra na této úrovni zahřívá. (Všimněte si však, že vzduch ve stratosféře je mnohem méně hustý než vzduch v troposféře.)

40. Tato otázka vás požádá, abyste aplikovali koncepty, které jste se naučili, na méně známé téma: solární elektrárna Kramer Junction v Zachráněno sluncem video.

( A) ENERGIE se přenáší od X do Y (od SLNKU po SYNTETICKÝ OLEJ v červených tubách) o ZÁŘENÍ

b) Když voda v Vana se solárním ohřívačem se okamžitě vaří, lze popsat přenos tepla Y-Z, ke kterému dochází
jako převod CITELNÉ HORKO v syntetickém oleji do LATENTNÍ TEPLO v PÁRĚ.
(Termíny v červené barvě byly ve vašem čtení SGC, ale zatím nebyly ve třídě diskutovány)

POZNÁMKA: V této solární tepelné elektrárně probíhá spousta přenosů energie !! V této otázce jsem vybral některé z nejzákladnějších.

Máte pocit, jak se tento druh technologie solární energie liší od fotovoltaického článku? ODPOVĚDĚT: fotovoltaický článek zahrnuje fotony ze slunce, které jsou absorbovány křemíkovou vrstvou a "uvolňují" elektrony ze svých atomů v křemíkové vrstvě, takže lze generovat elektřinu. (Pokud vás zajímá a chcete se dozvědět více podrobností o projektu Linking-to-Life, podívejte se na: http://www.pbs.org/wgbh/nova/tech/how-solar-cell-works.html a http: //www.pbs.org/wgbh/nova/tech/solar-tech.html

41. (viz náčrt níže) (Pokud dostanete otázku, jako je tato, ujistěte se, že postupujete podle všech pokynů a OZNAČTE náčrt (jak je znázorněno níže), kromě toho, že v odpovědi budete jen kreslit.)

POZNÁMKA: Ujistěte se, že zobrazujete ELEKTRON, který skáče mezi energetickými úrovněmi, NENÍ foton! Elektron vyzařuje nebo absorbuje foton energie, nikoli naopak. Nezapomeňte také ukázat vyzařovaný foton, pokud elektron skočí na NIŽŠÍ úroveň energie. (Nebo pokud vás otázka požádá, abyste ukázali, co se stane, když je foton ABSORBOVÁN, ukažte, že elektron vyskočil na vyšší energetickou hladinu.)

42. Níže uvedený náčrt představuje hypotetickou atmosféru, ve které je absorbováno VŠECHNO UV záření, zatímco veškeré VISIBLE & amp IR záření je přenášeno nebo je mu umožněno procházet atmosférou:

43. Abyste na to mohli odpovědět, musíte to vědět Energetická účinnost = odvedená práce / použitá energie Odvedenou prací je výroba elektřiny a použitá energie je energie z uhlí, proto:

a) Energetická účinnost = 600 MW / 1200 MW = 50%

(c) Energetická účinnost = 800 MW / 1200 MW = 66,7%

(b) Vaše skica by měl vypadat takto:

PROČ je tento rozsah vlnových délek označován jako & quotatmospheric okno

44b. IR atmosférické okno: Podívejte se na červenou čáru. Měli byste mít kruh kolem otevřených (ne černých) oblastí v části spektra, která je zhruba kolem 8 - 12 a # 956 metrů. Všimněte si, že existuje jeden „hrot“ absorpce, který se odehrává přímo uprostřed 8–12 & # 956 m IR atmosférického okna na

9,6 & # 956 m .. Tato absorpce je způsobena ozonem. (Viz str. 49 v SGC-E-Text a popis k obr. 3-13)

Proč je to tak důležité?

Nejprve si pamatujte, že UV / Viditelné okno umožňuje příchozímu slunečnímu (UV a viditelnému) záření IN absorbovat povrch Země, IR okno umožňuje odchozí pozemské IR záření ven do vesmíru. Poté pokračujte vysvětlením, proč je infračervené okno důležité jako způsob, jak se Země sama ochladí.

45. (a) povrch země bude žhavější. Viz tabulka na str. 38 v Poznámkách ke třídě a Otázky a odpovědi ve spodní části této stránky. Půda (složená z látek jako písek a skála) má nižší měrné teplo než voda, takže k zahřátí země potřebuje méně tepelné energie než voda. Země proto rychle reaguje na solární vstup a vůli zahřát rychleji než voda v jezeře se stejným množstvím energie přicházejícím během dne. Mohou existovat i další faktory, které příliš souvisejí s rozdíly mezi půdou a vodou. . . ale role specifického tepla je klíčovým bodem, který by měl být učiněn.

Byl by povrch ZEMĚ na úsvitu následujícího dne stále teplejší než povrch JEZERA?
Voda se ohřívá pomaleji, ale jakmile se zahřeje, udržuje toto teplo déle než pevnina díky své vyšší tepelné kapacitě - takže poté, co slunce zapadne a žádná ze solárních energií nebude přijímána ani jedním z povrchů, přemýšlejte o tom jeden bude na konci noci pořád držet hodně tepla. (Analogií je příklad „citátového jablečného koláče“ v karikatuře na str. 38 v poznámkách ke třídě.)

46. ​​Existuje několik způsobů, jak by na to bylo možné odpovědět, ale nejlepší spojení mezi 3 čísly má co do činění s ozonová vrstva ve stratosféře. FIgure X ukazuje svislou strukturu atmosféry, takže byste mohli začít tím, že je označíte. Poté obrázek Y ukazuje, že škodlivé UVC + B je absorbováno ve stejné vrstvě, v jaké dochází ke oteplování ve stratosféře. Obrázek Z je absorpční křivka pro ozon a ukazuje, že ozon má schopnost absorbovat škodlivé UV záření - a to se ve stratosféře děje.

47. K zodpovězení těchto bodů byste mohli vznést následující: Nákladní automobily mají větší hmotnost, proto mají větší setrvačnost a bude zapotřebí více paliva k jejich pohybu (1. zákon). Jakmile se jeden velký nákladní vůz POHYBUJE, bude se stále pohybovat a bude mít větší hybnost. Chcete-li, aby se masivní nákladní vůz (m) pohyboval ze zastávky, musí zrychlit (a), které vyžaduje velké množství síly (f) a energie protože ta síla vychází ze spotřeby paliva. (2. zákon)


Jak atomy produkují spektra

Příklad: Atom s elektronem na E2 obíhá a chce se dostat na nižší E1 energetická oběžná dráha. Vydává foton s energií E = h f = E2 - E1. Elektron může dosáhnout základního stavu jedním skokem nebo se může dočasně zastavit na jedné nebo více energetických úrovních na cestě, ale NEMŮŽE se někde zastavit mezi energetické úrovně. Různé skoky produkují fotony různých energií. Větší skok na nižší energetickou hladinu vyprodukuje foton s větší energií (menší vlnová délka).

Atom produkuje světlo určitých vlnových délek. (Pamatujte, že světlo je foton i vlna!) Čím více atomů prochází určitým přechodem, tím intenzivnější bude emisní čára. Intenzita závisí na hustotě a teplotě plynu.

An absorpční linie se vyrábí, když je foton se správnou energií absorbován atomem, který vykopne elektron na vyšší oběžnou dráhu. Foton měl energii = rozdíl v energii energetických drah. Jelikož jsou energetické úrovně v atomech prvku pevné, velikost vnějších skoků provedených elektrony je stejná jako vnitřní skoky. Proto je vzor absorpčních čar stejný jako vzor emisních čar. Ostatní fotony pohybující se plynem se špatnou energií budou přímo předávat atomy v tenkém plynu. Tvoří zbytek spojitého spektra, které vidíte.

Příklad: Atom s elektronem v E1 oběžná dráha vidí foton s energií Efoton = E2 - E1. Foton je absorbován a elektron se přesune do E2. Foton je později znovu emitován, ale v a náhodný směr --- nemusí nutně ve stejném směru jako původní foton! Pozorovatel uvidí méně fotonů ze směru spojitého zdroje na dané konkrétní frekvenci (barvu) než jiné frekvence (barvy). Fotony jiných energií procházejí dál, aniž by byly absorbovány. Atom může absorbovat fotony se správnou energií a přesunout elektron z jedné energetické úrovně na jinou úroveň. Čím více atomů prochází určitým absorpčním přechodem, tím tmavší (nebo `` silnější``) absorpční linie. Síla absorpční linie závisí na hustotě a teplotě.

A tepelné spektrum je produkován atomy, které jsou těsně spojeny dohromady. Energetické hladiny atomů jsou narušeny elektrony sousedních atomů. Tím se rozmazají normálně ostré spektrální čáry (stanou se tučnějšími).

Příklad: Oranžová čára je vykrmována, takže jedna hrana je ve žlutých vlnových délkách a druhá hrana je v červených vlnových délkách. Množství rozmazání nebo rozšíření závisí na hustotě. Hustota se nakonec dostatečně zvýší na místo, kde se všechny rozmazané čáry spojí dohromady a vytvoří duhu barev spojitého spektra.

Slovní zásoba

Zkontrolujte otázky

  1. Kde se v atomu nacházejí elektrony, protony a neutrony? Lze elektron najít v jakékoli poloze nebo energii v atomu?
  2. Jak vysvětluje Bohrův atomový model spektra emisních čar?
  3. Který produkuje a kratší vlnová délka světla: elektron skákající ze 6. na 2. energetickou hladinu, nebo jeden skákající ze 3. na 2. energetickou hladinu? Vysvětli svoji odpověď.
  4. Jak vysvětluje Bohrův atomový model spektra absorpční linie?
  5. Který by vytvořil absorpční linii v a delší vlnová délka: elektron skákající z 1. na 5. energetickou hladinu, nebo jeden skákající z 1. na 3. energetickou hladinu? Vysvětli svoji odpověď.
  6. Který vytvoří silnější absorpční linii: 10 000 K mrak se 100 částicemi před horkou hvězdou nebo 10 000 K mrak s 1 000 000 částicemi před horkou hvězdou? Proč?
  7. Pokud atom absorbuje foton a později jej emituje, proč vidíme vůbec nějaké absorpční linie?
  8. Jak vysvětluje Bohrův atomový model tepelná spektra?
  9. Jak budou spektra atomů vodíkových izotopů deuteria a tritia srovnána se spektry běžných atomů vodíku?
  10. Proč byste nečekali absorpční linie iontu vápníku Ca + být stejné jako u neutrálního vápníku Ca.?
  11. Bude vodíkový iont H + vyrábět nějaké absorpční linky nebo emisní linky? Vysvětli svoji odpověď.

Přejít na začátek Poznámky k astronomii

Přejít na domovskou stránku Astronomy 1

naposledy aktualizováno 3. února 1999

(661) 395-4526
Bakersfield College
Oddělení fyzikální vědy
Panoramatická jízda 1801
Bakersfield, CA 93305-1219


Podívejte se na video: FOTONY. Foton jako cząstka kwantowa 2 (Listopad 2022).