Квантовые эффекты в микромире. Понятие о спектрах излучения и поглощения.

В 1900 г. немецкий физик Макс Планк предлагает Квантовую теорию излучения, согласно которой свет излучается не непрерывно (как это предполагается классической теорией), а дискретно — порциями, которые Планк назвал квантами.

Квантовая механика становится главным инструментом теоретической физики при описании процессов микромира. Благодаря квантовым представлениям удалось найти адекватные описания явлений, происходящих в ядрах атомов и в недрах звёзд, радиоактивности, физики элементарных частиц,физики твёрдого тела, физики низких температур (сверхпроводимости и сверхтекучести). Эти представления послужили теоретической базой для создания множества практических приложений физики: атомной энергетики, полупроводниковой техники, лазеров и др.

Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами вещества подчиняется квантовым законам. В частности, оптическое излучение возникает при квантовых переходах между уровнями энергии атомов, молекул, а также твердых и жидких тел. При этом излучение характеризуется определенным спектром - набором частот электромагнитных волн. Спектры испускания соответствуют квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние, спектры поглощения — с нижних на верхние.

Оптические спектры — эго спектры электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазона шкалы электромагнитных волн. Оптические спектры разделяют на

• спектра испускания (излучения)

• спектры поглощения,

• рассеяния

• отражения.

Оптические спектры испускания получаются от источников света разложением их излучения по длинам волн спектральными приборами. Спектры поглощения (абсорбции), рассеяния и отражения обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по длинам волн. Оптический спектр характеризуется долей энергии света каждой из длин волн.

Оптические спектры разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий, полосатые, состоящие из отдельных полое, охватывающих каждая определенный интервал длин волн, и сплошные, охватывающие широкий диапазон длин волн.

Частота излучения или поглощения определяется законны:

hv=E₁-E₂где h = 6,625 • 10¹⁴ Джс — постоянная Планка; Е₁ и E₂ — энергии уровней, v — частота излучения (поглощения) электромагнитных колебаний.

Энергия излучения сплошных спектров (энергия излучения в единице объема) определяется законом Планка:

где k = 1,38-10^-23 Дж-К^-1 — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура.

Виды спектров.

Непрерывные

волны всех длин нет разрывов, и на экране спектрографа можно видеть сплошную разноцветную полосу.  их даюттела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы.

Линейчатые спектры.

набор цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Наличие означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн. Каждая из линий имеет конечную ширину.Её дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. Изолированные атомы химического элемента излучают строго определенные длины волн.