Das Licht, das Atome abgeben, besteht aus bestimmten Wellenlängen, Linien genannt; Mit einem Spektroskop beobachtet, sind die Linien zusammen Atomspektren.
Ausführlicher …
In einem Atom haben Elektronen spezifische und diskrete Energien. Wenn ein Elektron von einem Energieniveau zu einem anderen übergeht („springt“), emittiert es (wenn es von einem höheren zu einem niedrigeren Niveau wechselt) oder absorbiert (umgekehrt) Licht - ein Photon - mit einer diskreten, spezifischen Wellenlänge. Unter allen gegebenen Bedingungen (Druck, Temperatur, Magnetfeldstärke usw.) ist die Sammlung all dieser spezifischen Wellenlängen das Spektrum des Atoms. Atomspektren sind also die Spektren der Atome!
Da die atomaren Elektronenenergieniveaus für jedes Element einzigartig sind, können die Linien in einem Spektrum (Emission oder Absorption) verwendet werden, um die Elemente zu identifizieren, die in der Quelle (z. B. einem Stern) oder Gas zwischen der Quelle und uns (z. B. dem interstellaren) vorhanden sind Mittel). Natürlich benötigen Sie für ein extragalaktisches Objekt - vielleicht einen Quasar - mehr als eine Zeile, um eine bestimmte Identifizierung vorzunehmen ... weil sich das Universum ausdehnt (und Sie daher nicht wissen, um wie viel nur eine Zeile möglicherweise rotverschoben wurde).
Die lichtelektronischen Übergänge in Atomen, die erzeugt werden, befinden sich möglicherweise nicht im visuellen Teil des elektromagnetischen Spektrums, sondern für Atome, die neutral sind oder nur ein oder zwei Elektronen verloren haben (ja, "Atomspektren" beziehen sich auch auf das Linienspektrum von Ionen!). Die meisten Linien befinden sich im UV-, visuellen oder nahen Infrarotbereich. Bei stark ionisierten Atomen befinden sich die Linien im extremen UV- oder Röntgenbereich.
Da die relative Intensität der Linien in einem Atomspektrum mit der Temperatur variiert, kann die Analyse der Linien im Spektrum eines Sterns (z. B.) eine Schätzung der Temperatur der Sternoberfläche (Photosphäre) liefern. Die Breite der Leitungen hängt vom Druck des Gases ab; Die Struktur der Linien hängt von der Magnetfeldstärke ab. die… (Sie haben die Idee) - Atomspektren sind ein wunderbares Fenster in die physikalischen Bedingungen von weit entfernten Orten!
Lust auf mehr? Diese Webseite der University of Oregon enthält eine gute, kurze Beschreibung der Atomspektren. Die Atommodelle und Spektren des Physics Lab decken sowohl den historischen Kontext als auch ein bisschen mehr der Theorie ab.
Da Atomspektren eine so wichtige Rolle in der optischen Astronomie spielen, ist es kein Wunder, dass es so viele Artikel im Space Magazine gibt, die Atomspektren enthalten! Hier eine zufällige Auswahl: Neue Studie zeigt, dass sich die fundamentale Kraft im Laufe der Zeit nicht geändert hat, Spitzer entdeckt die Region der frühen Galaxienbildung und den seltsamen Nebel um Eta Carinae.
In der Astronomy Cast-Episode Energy Levels and Spectra dreht sich alles um Atomspektren. Andere Astronomie Cast-Episoden, die in Bezug auf Atomspektren einen Besuch wert sind, umfassen Optische Astronomie und Auf der Suche nach anderen Welten.
Quellen:
GSU Hyperphysics
NIST
