La luce emessa dagli atomi è composta da specifiche lunghezze d'onda, chiamate linee; osservate da uno spettroscopio, le linee sono, collettivamente, spettri atomici.
Più in dettaglio …
In un atomo, gli elettroni hanno energie specifiche e discrete. Quando un elettrone passa ("salti") da un livello di energia a un altro, emette (se passa da un livello superiore a uno inferiore) o assorbe (viceversa) la luce - un fotone - con una lunghezza d'onda specifica e discreta. In una determinata serie di condizioni (pressione, temperatura, intensità del campo magnetico, ecc.), La raccolta di tutte quelle lunghezze d'onda specifiche è lo spettro dell'atomo ... quindi gli spettri atomici sono gli spettri degli atomi!
Poiché i livelli di energia dell'elettrone atomico sono unici per ogni elemento, le linee in uno spettro (emissione o assorbimento) possono essere utilizzate per identificare gli elementi presenti nella sorgente (una stella, diciamo) o gas tra la sorgente e noi (es. Interstellare medio). Certo, per un oggetto extragalattico - un quasar, forse - hai bisogno di più di una linea per fare una certa identificazione ... perché l'universo si sta espandendo (e quindi non sai quanto solo una linea potrebbe essere stata spostata in rosso).
Le transizioni elettroniche luminose prodotte dagli atomi potrebbero non essere nella parte visiva dello spettro elettromagnetico, ma per gli atomi che sono neutrali o che hanno perso solo uno o due elettroni (sì, "spettri atomici" si riferisce anche allo spettro di linea degli ioni!) , la maggior parte delle linee si trova nei raggi UV, visivi o nel vicino infrarosso. Per gli atomi altamente ionizzati, le linee si trovano nella regione estrema di raggi UV o raggi X.
Poiché l'intensità relativa delle linee in uno spettro atomico varia con la temperatura, l'analisi delle linee nello spettro di una stella (diciamo) può fornire una stima della temperatura della superficie della stella (fotosfera). La larghezza delle linee dipende dalla pressione del gas; la struttura delle linee dipende dall'intensità del campo magnetico; il ... (hai capito) - gli spettri atomici sono una meravigliosa finestra sulle condizioni fisiche dei luoghi molto, molto lontani!
Cerchi di più? Questa pagina web dell'Università dell'Oregon ha una buona, breve descrizione degli spettri atomici; e gli Atomic Models and Spectra del Physics Lab coprono sia il contesto storico sia un po 'più di teoria.
Dato che gli spettri atomici svolgono un ruolo così vitale nell'astronomia ottica, non c'è da stupirsi che ci siano così tanti articoli di Space Magazine che coinvolgono spettri atomici! Ecco una selezione casuale: Nuovo studio: la forza fondamentale non è cambiata nel tempo, Spitzer scopre la regione che forma la galassia precoce e la nebulosa sconosciuta intorno a Eta Carinae.
L'episodio Cast di Astronomia Livelli di energia e spettri è tutto incentrato sugli spettri atomici. Altri episodi di Cast di astronomia che meritano di essere ascoltati, per quanto riguarda gli spettri atomici, includono Optical Astronomy e In Search of Other Worlds.
fonti:
GSU Hyperphysics
NIST
