ELEARNING.SK | PR SPRÁVY | GSGROUP | NAJDES.SK | BRIGÁDY, PRÁCA | GLOBALOFFICE.SK | REGISTRAČNÉ VIRTUÁlNE SÍDLO FIRMY | MINCE | CMS | ESHOP | TESTIVA
Prihlásenie:
>Staňte sa redaktorom eQuark.sk

eQuark.sk

Anketa

Ak by ste o tom mohli rozhodnúť práve vy, zaradili by ste Pluto opäť medzi planéty?

Quark

Čo je to čiarové spektrum?

14.1.2007 21:09:08 | Redakcia portálu
| Počet zobrazení: 2544x

Odpovedá Peter Kluvánek, Katedra fyziky ÚPHV
Trenčianskej univerzity A. Dubčeka

 

Spektrum, čiže rozklad bieleho svetla na jednotlivé farebné zložky, môžeme získať dvoma spôsobmi. Prvý je rozklad svetla hranolom, ktorý je známy už od čias Newtona. Na vedecké účely sa však oveľa častejšie používa rozklad svetla na spektrum pomocou optickej mriežky – sústavy navzájom rovnobežných štrbín. Tá je súčasťou spektrografov a spektroskopov, teda špeciálnych optických prístrojov slúžiacich na rozklad svetla rôznych zdrojov na spektrum a jeho záznam. Spektrum je vlastne „rozbalenie“ všetkých možných vlnových dĺžok žiarenia prichádzajúceho zo zdroja v jedinom lúči, na pásik. Pomocou polohy v tomto pásiku potom môžeme určiť vlnovú dĺžku zodpovedajúcej zložky spektra. Spektrum v širšom význame zahŕňa nielen rozklad viditeľného svetla, ale všetkých možných vlnových dĺžok elektromagnetických vĺn (fotónov) od rádiových vĺn až po gama lúče.

Čiarové spektrá pozorujeme pri rozklade svetla hviezd alebo pri pozorovaní žiarenia, ktoré vysiela plyn zložený z jednoatómových molekúl. Čiary v tomto spektre vznikajú excitáciou a deexcitáciou jednotlivých atómov. Elektróny obiehajú okolo jadier atómov v presne definovaných energetických hladinách. Na žiadnej z nich nemôžu byť súčasne viac ako dva elektróny (musia sa odlišovať spinom, teda vnútorným kvantovým číslom, ktoré sa niekedy interpretuje ako moment hybnosti spojený s rotáciou, čo ale nie je presné). Atómy v základnom energetickom stave majú zaplnené všetky hladiny až po určitú maximálnu hodnotu energie. Ak im dodáme energiu, môže elektrón prejsť z nižšej hladiny na vyššiu. Hovoríme, že sme atóm excitovali. Dodaná energia sa musí rovnať rozdielu energií medzi elektrónovými hladinami. Ak dodávame túto energiu pomocou fotónov (elektromagnetického žiarenia), na prechod elektrónu medzi dvoma určitými hladinami, musíme atóm osvetliť svetlom presne určenej vlnovej dĺžky. Vtedy hovoríme, že atóm absorboval fotón. Elektróny na vyšších hladinách nie sú stabilné. Po veľmi krátkom čase prechádzajú na nižšie energetické hladiny (dochádza k deexcitácii). Prebytočná energia sa vyžiari najčastejšie vo forme fotónov s určitou vlnovou dĺžkou. Hovoríme, že atóm emitoval fotón. Ak elektrón skočí priamo na hladinu, z ktorej ho predtým „vyhodil“ fotón, potom fotón pohltený pri excitácii aj fotón vyžiarený pri deexcitácii majú presne rovnakú vlnovú dĺžku.

Ak rozložíme na spektrum žiarenie vysielané zahriatym plynom zloženým z jednotlivých atómov, nájdeme v ňom oddelené úzke jasné čiary (napríklad svetlo ortuťovej výbojky, v ktorej sú atómy excitované elektrickou energiou) – emisné čiarové spektrum. Čiary zodpovedajú fotónom emitovaným pri prechodoch excitovaných atómov plynu do základného stavu. Ak by sme nechali prechádzať svetlo zo zdroja so spojitým spektrom (rôzne tepelné zdroje, napríklad žiarovka) cez chladnejší jednoatómový plyn, pozorovali by sme absorpčné čiarové spektrum. Fotóny vlnových dĺžok, ktoré by sa neabsorbovali pri excitácii atómov, by k nám prichádzali s nezmenenou intenzitou a tvorili by spojité svetlé pozadie. Fotóny určitých vlnových dĺžok spôsobujúcich excitáciu by boli pohltené. Hoci by atómy za okamih emitovali fotóny pri deexcitácii, tie by vyletovali náhodne do priestoru a len časť z nich by sa vydala pôvodným smerom. Na mieste takýchto fotónov by sme nakoniec v spektre našli tmavšie miesta – tmavé čiary. Spektrá hviezd, zložené z tisícov rôznych tmavých čiar na svetlom pozadí, sú príkladom absorpčných čiarových spektier.

Každý prvok má jedinečné spektrum – špecifickú kombináciu tmavých (alebo svetlých) čiar. Je to niečo ako jeho odtlačok prsta. Podľa polohy, vlnovej dĺžky, čiar v spektre neznámeho zdroja vieme určiť jeho zloženie. Všetky informácie astronómov o zložení hviezd pochádzajú zo štúdia ich spektier. Zaujímavý je prípad hélia, ktoré najprv objavili v spektre Slnka a až potom sa našiel tento prvok aj na Zemi. Spektrálna analýza, tak sa odhaľovaniu stôp po jednotlivých prvkoch v spektrách hovorí, nie je však vôbec jednoduchá. Zložitejšie prvky môžu mať v spektre tisícky čiar. Intenzita týchto čiar závisí od rôznych faktorov (napríklad najvýraznejšie čiary v spektre Slnka patria vápniku, hoci je ho 400 000-krát menej ako vodíka).

Analýza spektier nám umožňuje určiť aj relatívnu rýchlosť zdroja voči nám. Dooplerov jav spôsobuje, že čiara v spektre zdroja, pohybujúceho sa od nás, sa posúva do dlhších vlnových dĺžok (červený posun). Naopak, ak sa zdroj pohybuje k nám, čiary v jeho spektre sa posúvajú do kratších vlnových dĺžok (modrý posun). Edwin Hubble práve pomocou prevládajúceho červeného posunu v spektrách vzdialených galaxií experimentálne potvrdil rozpínanie vesmíru. Zložky mnohých dvojhviezd nedokážeme priamo rozlíšiť, ale z periodického posúvania čiar v ich spektrách vieme, že takéto spektrum môžu vysielať len dva zdroje pohybujúce sa okolo spoločného ťažiska. Rovnakým spôsobom vieme určiť rýchlosti vzdialených hviezd voči nám v metroch, maximálne desiatkach metrov za sekundu, čo je naozaj obdivuhodné a umožňuje nám to pozorovať aj veľké planéty pri okolitých hviezdach.

Okrem čiarových poznáme aj pásové spektrá. Skladajú sa zo svetlých pásov. Pozorujeme ich pri vyžarovaní plynov zložených zo zložitejších molekúl. Treťou skupinou sú spojité spektrá, svetlé v rozsiahlych oblastiach vlnových dĺžok, ktoré vznikajú pri vyžarovaní tuhých látok a kvapalín.

Zdieľaj článok
 
Hodnotenie: 2,93
Príspevok na titulke

Vyberte článok na titulku kliknutím na linku

 

www.brigada.sk - brigády, brigáda, práca, zamestnanie www.najdes.sk - katalóg, portál, vyhľadávač www.equark.sk - veda, výskum, technika www.uvery.sk - úvery, pôžičky, hypotéky www.elearning.sk - elearning, LMS, vzdelávanie, kurzy, elektronické vzdelávanie www.globaloffice.sk - registračné sídlo, virtuálna adresa a kancelária www.globalhosting.sk - domény, doména, webhosting, hosting www.globalweb.sk - CMS, WCMS, redakčný systém, publikačný systém www.globalshop.sk - internetový obchod, eshop, e-commerce Global Services Slovakia s.r.o. - www.gsgroup.sk, informačné systémy, portálové riešenia, intranety, web dizajn

Generuje redakčný CMS systém GlobalWeb spoločnosti Global Services Slovakia s.r.o.