ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 51.4: Типы оптических спектров

План решения:

• Вспомним природу линейчатых спектров излучения и условия их возникновения.
• Рассмотрим взаимодействие холодного разреженного газа с непрерывным спектром света.
• Опишем механизм поглощения фотонов атомами и формирование темных линий на фоне радуги.

Вычисление и описание механизма:

Линейчатый спектр поглощения возникает, когда свет от источника с непрерывным спектром (например, раскаленного твердого тела или плотной плазмы) проходит через слой холодного разреженного газа .

Атомы этого газа находятся в основном состоянии или на низких возбужденных уровнях. Согласно квантовой теории, электроны в атомах могут переходить только между строго определенными энергетическими уровнями E_1,E_2,…. Для перехода электрона с нижнего уровня E_n на верхний уровень E_m (m>n) атом должен поглотить фотон, энергия которого точно равна разности этих уровней:

Из этого равенства следует, что частота поглощаемого света ν также имеет дискретные значения. Свет с другими частотами проходит сквозь газ, не взаимодействуя с ним. В результате на экране спектроскопа мы видим яркую непрерывную радугу, прорезанную тонкими темными линиями. Эти линии соответствуют именно тем длинам волн, которые были поглощены атомами газа.

Проверка и вывод:

Важно отметить, что положения темных линий в спектре поглощения совпадают с положениями ярких линий в спектре излучения того же самого химического элемента при нагревании. Это подтверждает, что энергетические уровни атомов являются характеристическим свойством данного элемента. Таким образом, спектр поглощения служит «отпечатком пальцев» вещества, позволяя определять его состав.