Als ieder element een kenmerkend absorptiespectrum heeft hoe kan het dan dat alle voorwerpen op dezelfde manier gloeien?

Zeger, 16 jaar
4 december 2016

Antwoord

Dat zijn twee verschillende zaken. Een thermisch spectrum is een eigenschap van grote verzameling atomen (of moleculen) zoals bijvoorbeeld een gas, een stuk ijzer dat je verwarmt Een aborptiespectrum is een eigenschap van één enkel atoom (of molecule).

Een thermisch spectrum ontstaat door de onderlinge botsingen van atomen of moleculen. Met een botsing bedoelt men daarom geen echt fysische botsing maar een interactie van twee atomen of moleculen die dicht genoeg bij elkaar komen of hun beweging te beïnvloeden. Daardoor verandert hun snelheid (in grootte en/of in richting) zodat ze dus eigenlijk "versnellen". Wanneer electrische ladingen (in de protonen en de electronen) versnellen zenden ze electromagnetische straling uit, fotonen dus; Die straling heeft een thermisch spectrum. De snelheidsverdeling (het aantal deeltjes dat een bepaaldes snelheid heeft) bepaalt ook de temperatuur van het medium, vandaar de naam "thermisch" spectrum. Dit spectrum bevat alle mogelijk golflengten, en de golflengte waarin het meest energie wordt uitgestraald is omgekeerd evenredig met de temperatuur: hoe heter, hoe meer energie op kortere golflengten, dus hoe blauwer. Je kan dat proces zelf aan het werk zien door naar de kleur van sterren te kijken. Kijk bij helder weer eens naar het sterrenbeeld Orion dat nu in de winter 's avonds in het oosten opkomt. De ster links bovenaan is een rode ster met een oppervlaktetemperatuur van 3000 Kelvin, de sterren onderaan rechts is veel heter en heeft een wit-blauwe kleur.

Een absortiespectrum is iets heel anders. Neem voor de eenvoud een waterstofatoom. Het electron kan zich in verschillende energietoestanden bevinden, maar kan niet om het even welke energietoestand aannemen. Stel dat het electron zich in het 2de energieniveau bevindt, dan kan het enkel naar het derde niveau gaan door een energie te verwerven die heel precies overeenstemt met het energieverschil tussen die twee niveaus. Het electron kan daarvoor een passerend foton absorberen, maar enkel een foton wiens energie precies gelijk is aan dat energieverschil. Maar, de energie van een foton bepaalt ook eenduidig zijn golflengte. Enkel fotonen met een golflengte van precies 656,3 nm zijn bruikbaar want die golflengte stemt overeen met he energieverschil tussen het tweede en derde niveau van een electron in een  waterstofatoom. Het gevolg is dat, in het thermisch spectrum van de Zon bijvoorbeeld, die golflengte voor een stuk "ontbreekt" omdat veel fotonen van die golflengte opgebruikt zijn door de waterstofatomen in de buitenlagen van de Zon. Andere overgangen hebben dan weer andere absorptielijnen op andere specifieke golflenten tot gevolg, en electronenschillen van andere elementen hebben ook hun specifieke reeksen van absorptielijnen. In de Zon zijn zo'n twee miljoen absortielijnen geïdentificeerd!

Dus, een thermisch spectrum ontstaat door spontane emissie van straling van alle golflengten, ten gevolge van botsingen tussen atomen/moleculen. Een absorptiespectrum is in feite een thermisch spectrum waaruit de elementen hun eigen golflengten weg-geabsorbeerd hebben. En omdat elk element dit op zijn eigen golflengten doet, kan je aan de hand van die absorptielijnen zien welke elementen in welke mate aanwezig zijn, maar ook nog veel andere nuttige dingen.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2017
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen