Emissiespectra

Wanneer een atoom energie absorbeert, worden de elektronen aangeslagen en gaan ze naar een hoger energieniveau. Terwijl de elektronen ontspannen naar een lagere energietoestand of naar de grondtoestand, wordt de overtollige energie vrijgegeven als een foton. De golflengte van het geabsorbeerde en uitgezonden licht hangt af van het verschil tussen het hoge en lage energieniveau.

Uitgestraald licht met hoge energie is het resultaat van het ontspannen van elektronen vanaf een hoger energieniveau, en het uitgezonden licht met lage energie is het resultaat van het ontspannen van elektronen van een lager energieniveau. Een emissiespectrum is een maat voor uitgezonden straling over een reeks golflengten. Bij pure elementaire soorten verschijnt het emissiegedrag als lijnen met specifieke golflengten in plaats van een breed spectrum.

Dit is het emissiespectrum voor waterstof. De reeks spectraallijnen in het zichtbare lichtgebied staat bekend als de Balmerreeks. Het treedt op wanneer elektronen overgaan van een energieniveau hoger dan n 3 terug naar n 2.

Het zichtbare lichtspectrum verschijnt als spectraallijnen bij 410, 434, 486 en 656 nm, die overeenkomen met energieniveauovergangen van respectievelijk n 3, 4, 5 en 6 naar n 2. Extra spectraallijnen kunnen buiten het zichtbare bereik worden gemeten, zoals de Lymanreeks in het UV-gebied en de Paschenreeks in het infraroodgebied. De golflengten van spectraallijnen voor waterstof kunnen worden voorspeld met behulp van een wiskundige uitdrukking, waarbij R-H de Rydberg-constante is, n1 het belangrijkste kwantumgetal van het lagere energieniveau is en n2 het belangrijkste kwantumgetal voor het hogere energieniveau is.

Voor de Balmerreeks geldt n1 2. Omdat verschillende atomen verschillende energieniveaus hebben, variëren de spectrale emissielijnen van element tot element en worden ze gebruikt om stoffen te identificeren. Het omgekeerde van een emissiespectrum is het absorptiespectrum.

Als we naar waterstof kijken, bevinden de lijnen in het absorptiespectrum zich op dezelfde golflengten van het emissiespectrum, maar zijn ze donker. Dit zijn de golflengten van licht die worden geabsorbeerd door een waterstofatoom wanneer het wordt blootgesteld aan een continu wit lichtspectrum.