สเปกตรัมการปล่อยก๊าซคืออะไร?

สเปกตรัมการปล่อยก๊าซคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) เช่นแสงที่มองเห็นได้สารปล่อยสารทุกองค์ประกอบให้ลายนิ้วมือที่เป็นเอกลักษณ์ของแสงดังนั้นการวิเคราะห์ความถี่ของแสงนี้จะช่วยระบุสารเคมีที่สร้างขึ้นขั้นตอนนี้เรียกว่า Emission Spectroscopy และเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่มีประโยชน์มากมันถูกใช้ในดาราศาสตร์เพื่อศึกษาองค์ประกอบที่มีอยู่ในดวงดาวและในการวิเคราะห์ทางเคมี

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถอธิบายได้ในแง่ของความยาวคลื่น mdash;ระยะห่างระหว่างยอดของคลื่น mdash;หรือความถี่ mdash;จำนวนยอดที่ผ่านในระยะเวลาที่กำหนดยิ่งพลังงานของรังสีสูงขึ้นเท่าไหร่ความยาวคลื่นก็จะยิ่งสั้นลงและความถี่ที่สูงขึ้นก็จะสูงขึ้นเท่านั้นยกตัวอย่างเช่นแสงสีน้ำเงินมีพลังงานสูงกว่าดังนั้นความถี่ที่สูงขึ้นและความยาวคลื่นที่สั้นกว่าแสงสีแดง

ชนิดของสเปกตรัม

มีสเปกตรัมการปล่อยสองประเภทประเภทต่อเนื่องมีความถี่มากมายที่รวมเข้าด้วยกันโดยไม่มีช่องว่างในขณะที่ประเภทบรรทัดมีความถี่ที่แตกต่างกันเพียงไม่กี่วัตถุร้อนผลิตสเปกตรัมต่อเนื่องในขณะที่ก๊าซสามารถดูดซับพลังงานแล้วปล่อยออกมาที่ความยาวคลื่นเฉพาะบางอย่างทำให้เกิดสเปกตรัมสายการปล่อยองค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดมีลำดับของเส้นที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง

วิธีการผลิตสเปกตรัมต่อเนื่อง

สารค่อนข้างหนาแน่นเมื่อพวกเขาร้อนพอปล่อยแสงที่ความยาวคลื่นทั้งหมดอะตอมค่อนข้างใกล้เคียงกันและเมื่อพวกเขาได้รับพลังงานพวกมันก็เคลื่อนไหวได้มากขึ้นและชนกันทำให้เกิดพลังงานที่หลากหลายดังนั้นสเปกตรัมจึงประกอบด้วย EMR ที่ความถี่ที่หลากหลายปริมาณรังสีที่ความถี่ต่างกันแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิเล็บเหล็กที่ร้อนในเปลวไฟจะเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีเหลืองเป็นสีขาวเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและจะปล่อยปริมาณรังสีที่เพิ่มขึ้นที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า

สายรุ้งเป็นตัวอย่างของสเปกตรัมต่อเนื่องที่ผลิตโดยดวงอาทิตย์หยดน้ำทำหน้าที่เป็นปริซึมแยกแสงของดวงอาทิตย์ออกเป็นความยาวคลื่นต่างๆ

สเปกตรัมต่อเนื่องถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของวัตถุและไม่ใช่โดยองค์ประกอบในความเป็นจริงสีสามารถอธิบายได้ในแง่ของอุณหภูมิในดาราศาสตร์สีของดาวเผยให้เห็นอุณหภูมิของมันโดยมีดาวสีน้ำเงินร้อนกว่าสีแดงมาก

องค์ประกอบที่สร้างสเปกตรัมสายการปล่อยแสง

สเปกตรัมเส้นที่ผลิตโดยก๊าซหรือพลาสมาซึ่งอะตอมอยู่ห่างกันไม่เพียงพอมีอิทธิพลต่อกันโดยตรงอิเล็กตรอนในอะตอมสามารถมีอยู่ในระดับพลังงานที่แตกต่างกันเมื่ออิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมอยู่ในระดับพลังงานต่ำที่สุดอะตอมจะถูกกล่าวว่าอยู่ในสถานะพื้นดิน

ในขณะที่ดูดซับพลังงานอิเล็กตรอนอาจข้ามไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้นอย่างไรก็ตามไม่ช้าก็เร็วอิเล็กตรอนจะกลับสู่ระดับต่ำสุดและอะตอมสู่สถานะพื้นของมันเปล่งพลังงานเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานของ EMR สอดคล้องกับความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะที่สูงขึ้นและต่ำกว่าของอิเล็กตรอนเมื่ออิเล็กตรอนลดลงจากสถานะพลังงานสูงถึงต่ำขนาดของการกระโดดจะกำหนดความถี่ของรังสีที่ปล่อยออกมายกตัวอย่างเช่นแสงสีน้ำเงินแสดงถึงพลังงานที่ลดลงมากกว่าแสงสีแดง

แต่ละองค์ประกอบมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนและระดับพลังงานที่เป็นไปได้ของตัวเองเมื่ออิเล็กตรอนดูดซับรังสีของความถี่เฉพาะมันจะปล่อยรังสีในภายหลังที่ความถี่เดียวกัน: ความยาวคลื่นของรังสีที่ถูกดูดซับจะกำหนดการกระโดดเริ่มต้นในระดับพลังงานและดังนั้นการกระโดดกลับสู่สถานะพื้นมันตามมาจากสิ่งนี้ว่าอะตอมขององค์ประกอบใด ๆ ที่กำหนดสามารถปล่อยรังสีที่ความยาวคลื่นเฉพาะบางอย่างสร้างรูปแบบที่ไม่ซ้ำกันกับองค์ประกอบนั้น

สังเกตสเปกตรัม

เครื่องมือที่เรียกว่าสเปกโทรสโคปหรือสเปกโตรมิเตอร์ใช้เพื่อสังเกตสเปกตรัมการปล่อยใช้ปริซึมหรือ diffraction ตะแกรงเพื่อแยกแสงและบางครั้งรูปแบบอื่น ๆ ของ EMR เป็นความถี่ที่แตกต่างกันสิ่งนี้อาจให้สเปกตรัมอย่างต่อเนื่องหรือเส้นขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดแสง

สเปกตรัมการปล่อยสายจะปรากฏเป็นชุดของเส้นสีกับพื้นหลังสีเข้มด้วยการสังเกตตำแหน่งของเส้นสเปกโทรสโกปีสามารถค้นพบองค์ประกอบที่มีอยู่ในแหล่งกำเนิดแสงสเปกตรัมการปล่อยไฮโดรเจนองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยชุดของเส้นในช่วงสีแดงสีน้ำเงินและสีม่วงของแสงที่มองเห็นได้องค์ประกอบอื่น ๆ มักจะมีสเปกตรัมที่ซับซ้อนมากขึ้น

การทดสอบเปลวไฟ

องค์ประกอบบางอย่างปล่อยแสงส่วนใหญ่มีเพียงสีเดียวในกรณีเหล่านี้เป็นไปได้ที่จะระบุองค์ประกอบในตัวอย่างโดยทำการทดสอบเปลวไฟสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการทำความร้อนตัวอย่างในเปลวไฟทำให้เกิดไอและปล่อยรังสีที่ความถี่ลักษณะและให้สีที่มองเห็นได้ชัดเจนกับเปลวไฟตัวอย่างเช่นโซเดียมองค์ประกอบให้สีเหลืองที่แข็งแรงองค์ประกอบหลายอย่างสามารถระบุได้อย่างง่ายดายด้วยวิธีนี้

โมเลกุลโมเลกุล

โมเลกุลทั้งหมดยังสามารถสร้างสเปกตรัมการปล่อยซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในวิธีที่พวกเขาสั่นสะเทือนหรือหมุนสิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ต่ำกว่าและมีแนวโน้มที่จะสร้างการปล่อยมลพิษในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมนักดาราศาสตร์ได้ระบุโมเลกุลที่น่าสนใจที่หลากหลายในอวกาศผ่านสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดและเทคนิคมักใช้ในเคมีอินทรีย์

สเปกตรัมการดูดกลืนแสง

มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะแยกแยะระหว่างการปล่อยและสเปกตรัมการดูดซับในสเปกตรัมการดูดซับความยาวคลื่นบางส่วนของแสงจะถูกดูดซึมเมื่อผ่านก๊าซสร้างรูปแบบของเส้นสีเข้มกับพื้นหลังต่อเนื่ององค์ประกอบดูดซับความยาวคลื่นเดียวกันกับที่พวกเขาปล่อยออกมาดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อระบุได้ตัวอย่างเช่นแสงจากดวงอาทิตย์ที่ผ่านบรรยากาศของวีนัสสร้างสเปกตรัมการดูดซับที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์กำหนดองค์ประกอบของบรรยากาศของดาวเคราะห์