【如何得到原子光谱】【原子光谱是怎样得到的】_物理_iwLU92YV18
编辑： admin 2017-15-06
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以氢原子为例：
在真空管中充入少量 H2 （g）,通过高压放电,氢气可以产生可见光、紫外光核红外光,这些光经过三棱镜分成一系列按波长大小排列的线状光谱.
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题1： 【从原子的光谱中,可以得到哪些信息?不同的原子有不同的光谱,假如从氢原子的光谱或铁原子的光谱图中,我们可以得到哪些数据?】[物理科目]
可以对元素进行定性和定量.
并且在紫外可见波段可以对原子/分子的外层电子排布的规律进行研究.
在X光波段可以对原子/分子的内层电子排布进行研究.
在无线电波段可以对原子和因为磁场影响引起的自选的变化进行研究.
呵呵,建议楼上的去看看玻尔的原子理论,相信你就不会得出上面不太正确的结论了.
题2： 【为什么在做原子光谱时,要用原子蒸汽?这样才能得到基态原子吗?】[物理科目]
如果是液体或者固体,原子会相互作用来影响本来的原子能级影响测量结果.
比方说,原子的能级都是电子跃迁的主能级,但是如果有了分子,会引入转动和振动能级,于是得到的光谱就不是离散的线而是连续的一片一片的了.
题3： 原子光谱是怎样产生的?原子光谱是不是因为光照使其外层电子发生跃迁所产生的?[物理科目]
光谱『spectrum』
光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不同,所以它们发射的光波也不同．研究不同物质的发光和吸收光的情况,有重要的理论和实际意义,已成为一门专门的学科——光谱学．下面简单介绍一些关于光谱的知识．
分光镜观察光谱要用分光镜,这里我们先讲一下分光镜的构造原理．图6-18是分光镜的构造原理示意图．它是由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S,它位于透镜L1的焦平面①处．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后,变成平行光线射到三棱镜P上．不同颜色的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出,并在透镜L2后方的焦平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜筒B的目镜L3,就看到了放大的光谱像．如果在MN那里放上照相底片,就可以摄下光谱的像．具有这种装置的光谱仪器叫做摄谱仪．
发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱．
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱（彩图6）．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．
只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱（彩图7）．明线光谱中的亮线叫做谱线,各条谱线对应于不同波长的光．稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱．明线光谱是由游离状态的原子发射的,所以也叫原子光谱．观察气体的原子光谱,可以使用光谱管（图6-19）,它是一支中间比较细的封闭的玻璃管,里面装有低压气体,管的两端有两个电极．把两个电极接到高压电源上,管里稀薄气体发生辉光放电,产生一定颜色的光．
观察固态或液态物质的原子光谱,可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧,使它们气化后发光,就可以从分光镜中看到它们的明线光谱．
实验证明,原子不同,发射的明线光谱也不同,每种元素的原子都有一定的明线光谱．彩图7就是几种元素的明线光谱．每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光,因此,明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线．利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构．
吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,叫做吸收光谱.例如,让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐,食盐受热分解就会产生钠气）,然后用分光镜来观察,就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线（见彩图8．分光镜的分辨本领不够高时,只能看见一条暗线）．这就是钠原子的吸收光谱．值得注意的是,各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明,低温气体原子吸收的光,恰好就是这种原子在高温时发出的光．因此,吸收光谱中的谱线（暗线）,也是原子的特征谱线,只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少．
光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时,可以利用发射光谱,也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10-10克,就可以从光谱中发现它的特征谱线,因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．例如,在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时,就要用到光谱分析．在历史上,光谱分析还帮助人们发现了许多新元素．例如,铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的．光谱分析对于研究天体的化学组成也很有用．十九世纪初,在研究太阳光谱时,发现它的连续光谱中有许多暗线（参看彩图9,其中只有一些主要暗线）．最初不知道这些暗线是怎样形成的,后来人们了解了吸收光谱的成因,才知道这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．仔细分析这些暗线,把它跟各种原子的特征谱线对照,人们就知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素．
复色光经过色散系统分光后按波长的大小依次排列的图案,如太阳光经过分光后形成按红橙黄绿蓝靛紫次序连续分布的彩色光谱．有关光谱的结构,发生机制,性质及其在科学研究、生产实践中的应用已经累积了很丰富的知识并且构成了一门很重要的学科～光谱学．光谱学的应用非常广泛,每种原子都有其独特的光谱,犹如人们的“指纹”一样各不相同．它们按一定规律形成若干光谱线系．原子光谱线系的性质与原子结构是紧密相联的,是研究原子结构的重要依据．应用光谱学的原理和实验方法可以进行光谱分析,每一种元素都有它特有的标识谱线,把某种物质所生成的明线光谱和已知元素的标识谱线进行比较就可以知道这些物质是由哪些元素组成的,用光谱不仅能定性分析物质的化学成分,而且能确定元素含量的多少．光谱分析方法具有极高的灵敏度和准确度．在地质勘探中利用光谱分析就可以检验矿石里所含微量的贵重金属、稀有元素或放射性元素等．用光谱分析速度快,大大提高了工作效率．还可以用光谱分析研究天体的化学成分以及校定长度的标准原器等．
复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后,按波长（或频率）的大小依次排列的图案.例如,太阳光经过三棱镜后形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱.红色到紫 色,相应于波长由7,700—3,900埃的区域,是为人眼所能感觉的可见部分.红端之外为波长更长的红外光,紫端之外则为波长更短的紫外光,都不能为肉眼所觉察,但能用仪器记录.
因此,按波长区域不同,光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱；按产生的本质不同,可分为原子光谱、分子光谱；按产生的方式不同,可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按光谱表观形态不同,可分为线光谱、带光谱和连续光谱.
量子力学中称为“自旋”的量有时被认为所有物理量中最“量子力学”的.这样,我们对之稍微多加注意是明智的.什么是自旋?它本质上是粒子旋转的度量.“自旋”这个术语暗示某种像板球或棒球自旋的东西.让我们回忆一下角动量的概念,正如能量和动量一样,它是守恒的只要物体不受摩擦力或其他力的干扰,它的角动量就不随时间改变.量子力学的自旋的确是如此,但是我们这里开心的是单独粒子的“自旋”,而不是大量的单独粒子围绕着它们共同质心的轨道运动（这正是板球的情形）.物理学的一个显著事实是,自然中发现的大多数粒子在这种意义下的确是在“自旋”,每种粒子都有自己固有的自旋的大小8.然而,正如下面要看到的,单独量子力学粒子的自旋有一种我们绝不能从自旋着的板球等等的经验所能预料到的某种特殊的性质.
首先,对于每一特殊类型的粒子,其自旋的大小总是一样的.只有自旋的轴的方向可以（以一种我们就要讲到的非常奇怪的方式）改变.这和板球的情形形成全然的对比,板球可依出球方式的不同具有任意大小任意方向的自旋,对于质子,中子,电子,自旋大小是原先允许的一个原子的量子化的角动量的最小正值的一半.
每一个粒子都不自旋的对象不允许有这个角动量值.它只能是由自旋为粒子自身的固有的性质而引起的（也就是说,不是因为它的“部分”围绕某种中心的公转引起的）.
光谱分如下几种形式.
①线状光谱.由狭窄谱线组成的光谱.单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱,故线状光谱又称原子光谱.当原子能量从较高能级向较低能级跃迁时,就辐射出波长单一的光波.严格说来这种波长单一的单色光是不存在的,由于能级本身有一定宽度和多普勒效应等原因,原子所辐射的光谱线总会有一定宽度（见谱线增宽）；即在较窄的波长范围内仍包含各种不同的波长成分.原子光谱按波长的分布规律反映了原子的内部结构,每种原子都有自己特殊的光谱系列.通过对原子光谱的研究可了解原子内部的结构,或对样品所含成分进行定性和定量分析.
②带状光谱.由一系列光谱带组成,它们是由分子所辐射,故又称分子光谱.利用高分辨率光谱仪观察时,每条谱带实际上是由许多紧挨着的谱线组成.带状光谱是分子在其振动和转动能级间跃迁时辐射出来的,通常位于红外或远红外区.通过对分子光谱的研究可了解分子的结构.
③连续光谱.包含一切波长的光谱,赤热固体所辐射的光谱均为连续光谱.同步辐射源（见电磁辐射）可发出从微波到X射线的连续光谱,X射线管发出的轫致辐射部分也是连续谱.
④吸收光谱.具有连续谱的光波通过物质样品时,处于基态的样品原子或分子将吸收特定波长的光而跃迁到激发态,于是在连续谱的背景上出现相应的暗线或暗带,称为吸收光谱.每种原子或分子都有反映其能级结构的标识吸收光谱.研究吸收光谱的特征和规律是了解原子和分子内部结构的重要手段.吸收光谱首先由J.V.夫琅和费在太阳光谱中发现（称夫琅和费线）,并据此确定了太阳所含的某些元素.
具体的元素光谱：红色代表硫元素,蓝色代表氧元素,而绿色代表氢元素.
参考资料：http://baike.baidu.com/view/41199.htm
参考资料：http://baike.baidu.com/view/41199.htm
题4： 【什么是“原子光谱”?】[物理科目]
原子光谱
atomic spectrum
原子的电子运动状态发生变化时发射或吸收的有特定频率的电磁频谱.原子光谱是一些线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,吸收谱是一些暗线.原子的发射谱线与吸收谱线位置精确重合.不同原子的光谱各不相同,氢原子光谱最为简单,其他原子光谱较为复杂,最复杂的是铁原子光谱.用色散率和分辨率较大的摄谱仪拍摄的原子光谱还显示光谱线有精细结构和超精细结构,所有这些原子光谱的特征,反映了原子内部电子运动的规律性.
阐明原子光谱的基本理论是量子力学.原子按其内部运动状态的不同,可以处于不同的定态.每一定态具有一定的能量,它主要包括原子体系内部运动的动能、核与电子间的相互作用能以及电子间的相互作用能.能量最低的态叫做基态 ,能量高于基态的叫做激发态 ,它们构成原子的各能级（见原子能级）.高能量激发态可以跃迁到较低能态而发射光子,反之,较低能态可以吸收光子跃迁到较高激发态,发射或吸收光子的各频率构成发射谱或吸收谱.量子力学理论可以计算出原子能级跃迁时发射或吸收的光谱线位置和光谱线的强度.
原子光谱提供了原子内部结构的丰富信息.事实上研究原子结构的原子物理学和量子力学就是在研究分析阐明原子光谱的过程中建立和发展起来的.原子是组成物质的基本单元.原子光谱的研究对于分子结构、固体结构也有重要意义.原子光谱的研究对激发器的诞生和发展起着重要作用,对原子光谱的深入研究将进一步促进激光技术的发展；反过来激光技术也为光谱学研究提供了极为有效的手段.原子光谱技术还广泛地用于化学、天体物理、等离子体物理等和一些应用技术学科之中.
原子或离子的运动状态发生变化时,发射或吸收的有特定频率的电磁波谱．原子光谱的覆盖范围很宽,从射频段一直延伸到X射线频段,通常,原子光谱是指红外、可见、紫外区域的谱．
原子光谱中某一谱线的产生是与原子中电子在某一对特定能级之间的跃迁相联系的．因此,用原子光谱可以研究原子结构．由于原子是组成物质的基本单位,原子光谱对于研究分子结构、固体结构等也是很重要的．另一方面,由于原子光谱可以了解原子的运动状态,从而可以研究包含原子在内的若干物理过程．原子光谱技术广泛应用于化学、天体物理学、等离子物理学和一些应用技术科学中．
题5： 原子光谱项我最近想编一个小程序,其中有一项是计算各元素的发射光谱或吸收光谱值,那么这些光谱值怎么用公式得到呢,我想用计算得到这些值,计算量大也没有关系,反正是用计算机计算的
光谱项是无法计算得到的.