สเปกตรัม
สเปกตรัม มี 3 ชนิด
1. สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง (continous spectrum) เกิดจากแสงที่เปล่งออกมาจากของแข็งร้อน (หรือของเหลวหรือแก๊สภายใต้ความกดดันสูง) เมื่อให้แสงผ่านเกรตติงหรือปริซึม จะทำให้แสงแยกออกปรากฎบนฉากเป็นสีต่าง ๆ อย่างต่อเนื่องกัน
2. สเปกตรัมเปล่งออกแบบเส้น (Line emission spectrum)หรือเสปกตรัมเส้นสว่าง เกิดจากแสงที่เปล่งออกมาจากแก๊สร้อน เมื่อให้แสงผ่านเกรตติงหรือปริซึม จะทำให้แสงแยกออก ปรากฎบนฉากเป็นสีต่าง ๆ เป็นเส้น ๆ โดยแต่ละเส้นจะแยกออกจากกันและเรียงกันอย่างเป็นระเบียบ บางครั้งเรียกว่าสเปกตรัมเส้นสว่าง
3. สเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น (Line absorption spectrum) เกิดจากการให้แสงจากของแข็งร้อนผ่านแก๊สเย็น แก๊สเย็นจะดูดกลืนแสงบางความถี่บางช่วงเป็นช่วง ๆ เมื่อให้แสงผ่าน เกรตติงหรือปริซึม จะทำให้เห็นแสงที่ปรากฏบนฉากมืดเป็นเส้น ๆ และช่วงคลื่นที่แก๊สเย็นดูดกลืนนั้นจะเป็นช่วงเดียวกันกับช่วงที่แก๊สนั้นให้ออกมาเมื่อถูกทำให้ร้อน
รูปแสดงสเปกตรัมแบบต่อเนื่อง เกิดจากแสงขาว เมื่อให้แสงขาวผ่านปริซึ่ม หรือสเปกโตรสโคป แสงจะแยกออกจากกันเป็นสีแต่ละสี เรียงกันอย่างเป็นระเบียบต่อเนื่องกัน
รูปแสดงสเปกตรัมเปล่งออกแบเส้น : เกิดจากการเปลี่ยนวงโคจรของอิเลคตรอนจากวงนอกมายัง วงใน และคายพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล้กไฟฟ้า ในลักษณะเป็นเส้น ๆ ซึ่งแตกต่างกันออกไปแล้วแต่ชนิดของธาตุ
รูปแสดงสเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น : เราจะเห็นมืดไปเป็นเส้น ๆ โดยช่วงที่หายไปจะเป็นช่วงเดียวกันกับที่ธาตุนั้นให้ออกมาในลักษณะของสเปกตรัมเปล่งออกแบบเส้น
สถานะพื้น (ground state)
หมายถึงอะตอมที่อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียสมีพลังงานเฉพาะตัวอยู่ในระดับพลังงานต่ำ อะตอมในสถานะพื้นจะมีความเสถียรเนื่องจากมีพลังงานต่ำ
หมายถึงอะตอมที่อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียสมีพลังงานเฉพาะตัวอยู่ในระดับพลังงานต่ำ อะตอมในสถานะพื้นจะมีความเสถียรเนื่องจากมีพลังงานต่ำ
สถานะกระตุ้น (excited state)
หมายถึงอะตอมที่ได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น ทำให้อิเล็กตรอนถูกกระตุ้นให้อยู่ในระดับพลังงานสูงขึ้น ที่สถานะกระตุ้นอะตอมจะไม่เสถียร เนื่องจากมีพลังงานสูง
อะตอมที่ได้รับพลังงาน เช่น จากการเผา หรือจากกระแสไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนจากสถานะพื้นไปสู่สถานะกระตุ้นซึ่งไม่เสถียร จึงต้องคายพลังงานออกมา ซึ่งพลังงานที่คายออกมาจะอยู่ในรูปพลังงานแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อผ่านปริซึมหรือสเปกโตรสโคปจะแยกแสงออกเป็นเส้นสเปกตรัม
การที่ธาตุแต่ละชนิดให้เส้นสเปกตรัมออกมาหลายเส้น แสดงว่าอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสมีหลายระดับพลังงาน ระดับพลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสจะมีพลังงานต่ำ ส่วนระดับพลังงานที่อยู่ห่างนิวเคลียสจะมีพลังงานสูง เมื่ออิเล็กตรอนคายพลังงานอาจคายพลังงานได้หลายช่วงความยาวคลื่น จึงมองเห็นเส้นสเปกตรัมได้หลายเส้น
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาสเปกตรัมของแก๊ส เพราะว่ามีอะตอมอยู่ห่างกัน และใช้อะตอมไฮโดรเจนเนื่องจากมี 1 อิเล็กตรอน พบว่ามีเส้นสเปกตรัมที่ปรากฏในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้โดยมีความยาวคลื่น 410 , 434 , 486 และ 656 นาโนเมตร ตามลำดับ นอกจากนี้การศึกษาเส้นสเปกตรัมของอะตอมของธาตุอื่นๆ ก็พบว่าอิเล็กตรอนในอะตอมของแต่ละธาตุคายพลังงานได้บางค่า และมีเส้นสเปกตรัมเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน โดยเส้นสีแดงมีพลังงานต่ำสุด (3.02 x 10–22 kJ) และเส้นสีม่วงมีพลังงานสูงสุด (4.48 x 10–22 kJ)
การที่ธาตุแต่ละชนิดให้เส้นสเปกตรัมออกมาหลายเส้น แสดงว่าอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสมีหลายระดับพลังงาน ระดับพลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสจะมีพลังงานต่ำ ส่วนระดับพลังงานที่อยู่ห่างนิวเคลียสจะมีพลังงานสูง เมื่ออิเล็กตรอนคายพลังงานอาจคายพลังงานได้หลายช่วงความยาวคลื่น จึงมองเห็นเส้นสเปกตรัมได้หลายเส้น
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาสเปกตรัมของแก๊ส เพราะว่ามีอะตอมอยู่ห่างกัน และใช้อะตอมไฮโดรเจนเนื่องจากมี 1 อิเล็กตรอน พบว่ามีเส้นสเปกตรัมที่ปรากฏในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้โดยมีความยาวคลื่น 410 , 434 , 486 และ 656 นาโนเมตร ตามลำดับ นอกจากนี้การศึกษาเส้นสเปกตรัมของอะตอมของธาตุอื่นๆ ก็พบว่าอิเล็กตรอนในอะตอมของแต่ละธาตุคายพลังงานได้บางค่า และมีเส้นสเปกตรัมเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน โดยเส้นสีแดงมีพลังงานต่ำสุด (3.02 x 10–22 kJ) และเส้นสีม่วงมีพลังงานสูงสุด (4.48 x 10–22 kJ)
เส้นสเปกตรัมของแก๊สไฮโดรเจน (H2)
การที่นักวิทยาศาสตร์ใช้อะตอมของไฮโดรเจนเป็นตัวอย่างในการแปลความหมายของเส้นสเปกตรัม เพราะเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนเดียว จากการทดลองหลายครั้งพบว่าอะตอมของไฮโดรเจนให้เส้นสเปกตรัมได้หลายเส้นที่มีลักษณะเหมือนกันทุกครั้ง จึงสรุปได้ว่าอิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนขึ้นไปอยู่ในสถานะกระตุ้นที่มีพลังงานแตะต่างกันได้หลายระดับ ค่าพลังงานของเส้นสเปกตรัมแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมจากระดับพลังงานสูงมายังระดับพลังงานต่ำ
Lyman series เป็นอนุกรมของเส้นสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างสถานะพื้นกับสถานะกระตุ้น
Lyman series เป็นอนุกรมของเส้นสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างสถานะพื้นกับสถานะกระตุ้น
 |
ตารางแสดงความยาวคลื่นและพลังงานของเส้นสเปกตรัม
เส้นสเปกตรัม | ความยาวคลื่น | พลังงาน (KJ) | ผลต่างพลังงานของ เส้นสเปกตรัมที่อยู่ถัดกัน |
สีม่วง | 410 | 4.84 x 10–22 | |
2.7 x 10–23 | |||
สีน้ำเงิน | 434 | 4.57 x 10–22 | |
4.9 x 10–23 | |||
สีน้ำทะเล | 486 | 4.08 x 10–22 | |
10.6 x 10–23 | |||
สีแดง | 565 | 3.02 x 10–22 |
จากข้อมูลในตาราง แสดงว่าอะตอมของไฮโดรเจนมีพลังงานหลายระดับและความแตกต่างระหว่างพลังงานของแต่ละระดับที่อยู่ถัดไปก็ไม่เท่ากัน ความแตกต่างของพลังงานจะมีค่าน้อยลงเมื่อระดับพลังงานสูงขึ้น จากเหตุผลที่อธิบายมานี้ช่วยให้สรุปได้ว่า
1. เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานในปริมาณที่เหมาะสม อิเล็กตรอนจะขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่าระดับพลังงานเดิม แต่จะอยู่ในระดับใดขึ้นกับปริมาณพลังงานที่ได้รับ การที่อิเล็กตรอนขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานใหม่ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจะกลับมาอยู่ในระดับพลังงานที่ต่ำกว่า ซึ่งในการเปลี่ยนตำแหน่งนี้อิเล็กตรอนจะคายพลังงานออกมา การดูดหรือคายพลังงานจะต้องมีค่าเฉพาะตามทฤษฎีของพลังค์ โดยค่าต่ำสุดจะเท่ากับความถี่ของอิเล็กตรอนนั้นคูณด้วยค่าคงที่ของพลังค์
2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนไปยังระดับพลังงานที่อยู่ติดกันอาจมีการเปลี่ยนข้ามระดับได้ แต่เมื่ออิเล็กตรอนรับพลังงานแล้วจะขึ้นไปอยู่ระหว่างระดับพลังงานไม่ได้ จะต้องขึ้นไปอยู่ในระดับใดระดับหนึ่งเสมอ
3. ผลต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานต่ำจะมีค่ามากกว่าผลต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่สูงขึ้นไป
2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนไปยังระดับพลังงานที่อยู่ติดกันอาจมีการเปลี่ยนข้ามระดับได้ แต่เมื่ออิเล็กตรอนรับพลังงานแล้วจะขึ้นไปอยู่ระหว่างระดับพลังงานไม่ได้ จะต้องขึ้นไปอยู่ในระดับใดระดับหนึ่งเสมอ
3. ผลต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานต่ำจะมีค่ามากกว่าผลต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่สูงขึ้นไป
แบบจำลองอะตอมของโบร์
จากความรู้เรื่องการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนการเกิดสเปกตรัม ช่วยให้นีลส์ โบร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก สร้างแบบจำลองอะตอมเพื่อใช้อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอมได้ โดยกล่าวว่า
“อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดซึ่งมีพลังงานต่ำที่สุดเรียกว่าระดับ K และระดับพลังงานที่อยู่ถัดออกมาเรียกเป็น L , M , N , … ตามลำดับ ต่อมาได้มีการใช้ตัวเลขแสดงถึงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน คือ n = 1 หมายถึงระดับพลังงานที่ 1 ซึ่งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสที่สุด และชั้นถัดมาเป็น n = 2 หมายถึงระดับพลังงานที่ 2 ต่อจากนั้น n = 3 , 4 , . . . หมายถึงระดับพลังงานที่ 3 , 4 และสูงขึ้นไปตามลำดับ”
แบบจำลองอะตอมของโบร์ พัฒนามาจากการค้นพบสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งเป็นอะตอมที่มี 1 อิเล็กตรอน แต่ไม่สามารถใช้อธิบายอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องศึกษาค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อเสนอแบบจำลองอะตอมใหม่
“อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดซึ่งมีพลังงานต่ำที่สุดเรียกว่าระดับ K และระดับพลังงานที่อยู่ถัดออกมาเรียกเป็น L , M , N , … ตามลำดับ ต่อมาได้มีการใช้ตัวเลขแสดงถึงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน คือ n = 1 หมายถึงระดับพลังงานที่ 1 ซึ่งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสที่สุด และชั้นถัดมาเป็น n = 2 หมายถึงระดับพลังงานที่ 2 ต่อจากนั้น n = 3 , 4 , . . . หมายถึงระดับพลังงานที่ 3 , 4 และสูงขึ้นไปตามลำดับ”
แบบจำลองอะตอมของโบร์ พัฒนามาจากการค้นพบสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งเป็นอะตอมที่มี 1 อิเล็กตรอน แต่ไม่สามารถใช้อธิบายอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องศึกษาค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อเสนอแบบจำลองอะตอมใหม่
สเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน
ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีอะตอมง่ายที่สุด เพราะมีอิเล็กตรอนเพียงอนุภาคเดียว สเปกตรัมของไฮโดรเจนก็เป็นสเปกตรัมที่ธรรมดาที่สุดไม่ซับซ้อน การศึกษาสเปกตรัมของไฮโดรเจนจึงเป็นกุญแจนำไปสู่การตีความหมายของสเปกตรัมของธาตุอื่นๆ ที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งอนุภาคอยู่ในอะตอม โดยมีความสัมพันธ์
รัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอนมีสูตรเท่ากับ 
เมื่อแทนค่า n =1 จะเรียกว่ารัศมีของโบร ์ 
ความเร็วของอิเล็กตรอนเท่ากับ
ความเร็วของอิเล็กตรอนเท่ากับ
และระดับพลังงานใดๆ สามารถหาได้จาก 
ธาตุแต่ละชนิดจะให้ชุดสเปกตรัมที่มีแถบสีแตกต่างกันไปเป็นสมบัติ เฉพาะตัวของธาตุนั้น ๆ สเปกตรัมแบ่งออกเป็น 3 พวก คือ
1) สเปกตรัมต่อเนื่อง (continuous specturm) เกิดแถบสว่างต่อเนื่องที่ออกจากของแข็งที่ร้อน
2) สเปกตรัมแบบเส้น (line emission spectrum) เกิดเส้นสว่างที่ออกมาจากแก๊สร้อน
3) สเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น (line absorption spectrum) เกิดเส้นมืดที่แถบสว่างจากของแข็งที่ร้อนผ่านแก๊สที่เย็น แก๊สที่เย็นจะดูดกลืนแสงเฉพาะบางช่วงคลื่น ทำให้เกิดเส้นมืดเกิดขึ้น
1) สเปกตรัมต่อเนื่อง (continuous specturm) เกิดแถบสว่างต่อเนื่องที่ออกจากของแข็งที่ร้อน
2) สเปกตรัมแบบเส้น (line emission spectrum) เกิดเส้นสว่างที่ออกมาจากแก๊สร้อน
3) สเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น (line absorption spectrum) เกิดเส้นมืดที่แถบสว่างจากของแข็งที่ร้อนผ่านแก๊สที่เย็น แก๊สที่เย็นจะดูดกลืนแสงเฉพาะบางช่วงคลื่น ทำให้เกิดเส้นมืดเกิดขึ้น
โบร์ได้อธิบายการเกิดสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนได้ว่า "สเปกตรัมเส้นสว่างเกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรจากวงโคจรที่มีระดับสูงกว่า (วงนอก) มายังวงโคจรที่มีระดับพลังงานต่ำกว่า (วงใน) โดยปล่อยพลังงานออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า" พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีสมการ ดังนี้
เมื่อ 
= แทนความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา
RH = แทนค่าคงตัวริดเบิร์ก (Rydberg Constant) โดยที่
= แทนความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาRH = แทนค่าคงตัวริดเบิร์ก (Rydberg Constant) โดยที่
ni = แทนค่า n ของวงโคจรก่อนการเปลี่ยนแปลง
nf = แทนค่า n ของวงโคจรหลังการเปลี่ยนแปลง
nf = แทนค่า n ของวงโคจรหลังการเปลี่ยนแปลง
สำหรับอนุกรมเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนเท่าที่นักฟิสิกส์ได้ค้นพบมีอยู่ 5 อนุกรม ดังนี้
1. อนุกรมไลมาน (Lyman Series)
เมื่อ nf = 1 และ ni = 2, 3, 4,...
เมื่อ nf = 1 และ ni = 2, 3, 4,...2. อนุกรมบัลเมอร์ (Balmer Series)
เมื่อ nf = 2 และ ni = 3, 4, 5...
เมื่อ nf = 2 และ ni = 3, 4, 5...3. อนุกรมพาสเชน (Paschen Series)
เมื่อ nf = 3 และ ni = 4, 5, 6...
เมื่อ nf = 3 และ ni = 4, 5, 6...
4. อนุกรมแบรกเกต (Brackett Series)
เมื่อ nf = 4 และ ni = 5, 6, 7..5. อนุกรมฟุนต์ (Pfund Series)
เมื่อ nf = 5 และ ni = 6, 7, 8...ความยาวคลื่น (Wavelength) l ( แลมบ์ดา ) หมายถึง ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบพอดี มีหน่วยเป็นเมตร ( m ) หรือหน่วยย่อยของเมตร เช่น นาโนเมตร (nm) โดย 1 nm = 10-9 เมตร
ความถี่ของคลื่น n (นิว) หมายถึง จำนวนรอบของคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่งในเวลา 1 วินาที
มีหน่วยเป็นจำนวนรอบต่อวินาที หรือ เฮิร์ตซ์ ( Hertz) หรือ Hz
แอมปลิจูด ( Amplitude) คือ ความสูงของยอดคลื่น
มีหน่วยเป็นจำนวนรอบต่อวินาที หรือ เฮิร์ตซ์ ( Hertz) หรือ Hz
แอมปลิจูด ( Amplitude) คือ ความสูงของยอดคลื่น
คลื่นที่จะศึกษากันในที่นี้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 380 ถึง 750 nmซึ่งเป็นช่วงคลื่นที่มีความยาวและความถี่ที่ประสาทตาของคนจะรับได
้เรียกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงดังกล่าวนี้ว่า “แสงขาว (Visibel light)”
ช่วงคลื่น | ความยาวคลื่น (m) | ความถี่คลื่น (Hz) |
อัลตราไวโอเลต แสงขาว อินฟราเรด ไมโครเวฟ | 1 x 10-7 - 3 x 10-7 3 x 10-7 - 7 x 10-7 2.5 x 10-6 - 3 x 10-5 1 x 10-3 - 3 x 10-1 | 1.5 x 1015 0.6 x 1015 3.0 x 1013 3.0 x 1010 |
เมื่อให้แสงขาวส่องผ่านปริซึม แสงขาวจะแยกออกเป็นแถบสีต่าง ๆ ต่อเนื่องกัน 7 สี เหมือนสีรุ้ง
คือ สีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม และแดง นักวิทยาศาสตร์เรียกแถบสีต่อเนื่องกันทั้ง 7 สีนี้ว่า “ สเปกตรัมของแสงสีขาว ”
คือ สีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม และแดง นักวิทยาศาสตร์เรียกแถบสีต่อเนื่องกันทั้ง 7 สีนี้ว่า “ สเปกตรัมของแสงสีขาว ”
ตาราง แถบสีของสเปกตรัมของแสงขาว
สีของสเปกตรัม | ความยาวคลื่น (nm) |
ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง | 380 - 420 420 - 460 460 - 490 490 - 580 580 - 590 590 - 650 650 - 700 |
มักซ์ พลังค์ (Max Planck) นักวิทยาศาสตร์ ชาวเยอรมัน ได้พบว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแสงเป็นพลังงานรูปหนึ่งและพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีส่วนสัมพันธ์กับความถี่และความยาวของคลื่น
โดยสรุปเป็นกฎว่า
โดยสรุปเป็นกฎว่า
“ พลังงานของคลื่นแม่เหล็กแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น ”
เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้
เมื่อ E = พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (หน่วยเป็น จูล )
E = h
h = ค่าคงที่ของพลังค์ ( Plank , constant) = 6.625 x 10-34 Js
= ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Hz หรือ s-1) = 
c = 2.99 x 108 ms-1 หรือ โดยประมาณ c = 3.0 x 108 ms-1 E = h = h |
ตัวอย่าง จงคำนวณหาความยาวคลื่นที่ยาวที่สุด และสั้นที่สุดในอนุกรมไลมานของไฮโดรเจนสเปกตรัม (ตอบในหน่วยอังสตรอม)
วิธีทำ จากสูตรอนุกรมไลมาน 
เมื่อ nf = 1 และ ni = 2, 3, 4,...
เมื่อ nf = 1 และ ni = 2, 3, 4,... 1) พิจารณาความยาวคลื่นที่ยาวที่สุด เมื่อ n=2 ดังนี้
จะได้ = 1,215 อังสตรอม
2) พิจารณาความยาวคลื่นสั้นที่สุด เมื่อ n= ดังนั้น
จะได้ = 912 อังสตรอม
ดังนั้น ความยาวคลื่นยาวที่สุดประมาณ 1,215 อังสตรอม และความยาวคลื่นยาวคลื่นสั้นที่สุดประมาณ 912 อังสตรอม
การแผ่รังสีของวัตถุดำ
ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 พลังค์ได้มีการศึกษาและตั้งสมมติฐานซึ่งมีใจความว่า "พลังงานที่วัตถุดำรับเข้าไป หรือปล่อยออกมานั้นมีค่าได้เฉพาะบางค่า"การแผ่รังสีของวัตถุพบว่า อัตราการแผ่รังสีขึ้นกับอุณหภูมิและชนิดของผิววัตถุ และพบว่าวัตถุใดที่แผ่รังสีได้ดีจะดูดกลืนรังสีได้ดีด้วย วัตถุที่แผ่รังสีได้ดีและดูดกลืนรังสีที่ตกกระทบได้อย่างสมบูรณ์ เรียกว่า วัตถุดำ (black body) และอัตราการแผ่พลังงานจากวัตถุดำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัตถุดำเท่านั้น
วัตถุดำ (black body)
วัตถุดำเป็นวัตถุในอุดมคติ ในทางปฏิบัตินักฟิสิกส์สร้างวัตถุดำ โดยทำโพรง (cavity) ในเนื้อวัตถุ โดยเจาะช่องเล็กๆ เมื่อแสงผ่านช่องเล็กนี้เข้าไปในโพรง แสงจะสะท้อนกลับไปกลับมา ในที่สุดจะถูกผนังโพรงดูดกลืนจนหมด โพรงจึงทำหน้าที่เป็นวัตถุดำ ในการศึกษาการแผ่รังสีของวัตถุแข็งที่ร้อนนิยมใช้วัตถุดำแทน
อ้างอิง
http://203.154.131.43/elibrary
http://203.158.100.139/charud/oldnews/47/electron/Untitled/spectrum.htm
http://www.kme10.com/job/atom_tarang/spectrum.html
http://www.walter-fendt.de/ph14th/bohrh_th.htm
http://www.thaigoodview.com/node/17287?page=0%2C10
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น