Spettri di emissione

Quando un atomo assorbe energia, gli elettroni si eccitano e si spostano a un livello di energia superiore. Quando gli elettroni si rilassano fino a uno stato di energia inferiore o allo stato fondamentale, l'energia in eccesso viene rilasciata come un fotone. La lunghezza d'onda della luce assorbita ed emessa dipende dalla differenza tra i livelli di energia alta e bassa.

La luce emessa ad alta energia è il risultato di elettroni che si rilassano da un livello di energia più elevato, e la luce emessa a bassa energia è il risultato di elettroni che si rilassano da un livello di energia più basso. Uno spettro di emissione è una misura della radiazione emessa in una gamma di lunghezze d'onda. Con le specie elementari pure, il comportamento di emissione appare come linee di lunghezze d'onda specifiche piuttosto che come un ampio spettro.

Questo è lo spettro di emissione dell'idrogeno. L'insieme di linee spettrali nella regione della luce visibile è noto come serie di Balmer. Esso si verifica quando gli elettroni passano da un livello di energia superiore a n 3 fino a n 2.

Lo spettro della luce visibile appare come linee spettrali a 410, 434, 486 e 656 nm, che corrispondono alle transizioni del livello di energia da n 3, 4, 5 e 6, rispettivamente, a n 2. È possibile misurare ulteriori linee spettrali al di fuori del campo visibile, come la serie Lyman nella regione UV e la serie Paschen nella regione infrarossa. Le lunghezze d'onda delle linee spettrali per l'idrogeno possono essere previste utilizzando un'espressione matematica, dove R-H è la costante di Rydberg, n1 è il numero quantico principale del livello di energia inferiore e n2 è il numero quantico principale per il livello di energia superiore.

Per la serie di Balmer, n1 2. Poiché atomi diversi hanno livelli di energia diversi, le linee di emissione spettrale variano da elemento a elemento e vengono utilizzate per identificare le sostanze. L'inverso di uno spettro di emissione è il suo spettro di assorbimento.

Guardando l'idrogeno, le linee nel suo spettro di assorbimento si trovano alle stesse lunghezze d'onda del suo spettro di emissione, ma sono scure. Queste sono le lunghezze d'onda della luce che vengono assorbite da un atomo di idrogeno quando viene esposto a uno spettro di luce bianca continua.