Излучение и поглощение света
Излучение и поглощение света атомом связаны с переходами электрона между его стационарными состояниями. При переходе на более низкий уровень атом излучает фотон, а при переходе на более высокий — поглощает фотон.
Состояния, в которых энергия атома имеет определённое значение и не изменяется самопроизвольно, называют стационарными состояниями. Если энергии двух состояний равны \(E_1\) и \(E_2\), то энергия фотона определяется разностью этих энергий.
При излучении атом переходит с уровня \(E_2\) на уровень \(E_1\), где \(E_2>E_1\). При поглощении происходит обратный переход: атом получает фотон с энергией \(h\nu\) и переходит с \(E_1\) на \(E_2\). Такое поглощение фотона атомом возможно только при совпадении энергии фотона с разностью уровней.
Каждой паре разрешённых уровней соответствует своя частота, поэтому набор линий образует линейчатый спектр. В реальных атомах свет может испускаться самопроизвольно — это спонтанное излучение, или под действием внешнего фотона — индуцированное излучение.
Если атом перешёл с уровня \(E_2=5\,\text{эВ}\) на уровень \(E_1=2\,\text{эВ}\), энергия испущенного фотона равна \(3\,\text{эВ}\). При обратном переходе фотон такой же энергии должен быть поглощён.
Излучение и поглощение не означают непрерывное изменение энергии атома. Атом не может находиться между разрешёнными уровнями: энергия изменяется скачком, равным энергии фотона.
Что произойдёт с атомом при поглощении фотона?
Главное
- Атом излучает фотон при переходе на более низкий энергетический уровень и поглощает фотон при переходе на более высокий.
- Энергия фотона равна разности энергий уровней: \(h\nu=E_2-E_1\).
- Дискретность энергетических уровней объясняет появление спектральных линий.