Quali tecniche artistiche aiutano il poeta a trasmettere l'emotivo. Quali tecniche artistiche aiutano il poeta a trasmettere lo stato emotivo di un viaggiatore solitario nella foresta? Quale melodia viene creata alternando lungo e breve

Piano di risposta

1. Primo postulato. 2. Secondo postulato. 3. Tipi di spettri.

Bohr basò la sua teoria su due postulati. Il primo postulato: un sistema atomico può trovarsi solo in speciali stati stazionari o quantistici, ognuno dei quali ha la propria energia; In uno stato stazionario, l'atomo non irradia.

Ciò significa che un elettrone (ad esempio, in un atomo di idrogeno) può trovarsi in diverse orbite ben definite. Ogni orbita dell'elettrone corrisponde ad un'energia molto specifica.

Secondo postulato: durante la transizione da uno stato stazionario all'altro viene emesso o assorbito un quanto radiazione elettromagnetica. L'energia di un fotone è pari alla differenza tra le energie di un atomo in due stati: hv = Å m – Ε n; h = 6,62 10 -34 J s, dove h è la costante di Planck.

Quando un elettrone si sposta da un'orbita vicina ad una più distante, il sistema atomico assorbe un quanto di energia. Quando un elettrone si sposta da un'orbita più distante a un'orbita più vicina rispetto al nucleo, il sistema atomico emette un quanto di energia.

La teoria di Bohr ha permesso di spiegare l'esistenza degli spettri a righe.

Lo spettro di emissione (o assorbimento) è un insieme di onde di determinate frequenze che vengono emesse (o assorbite) da un atomo di una determinata sostanza.

Gli spettri sono solidi, lineari e striati.

Gli spettri continui emettono tutte le sostanze allo stato solido o liquido. Lo spettro solido contiene onde di tutte le frequenze della luce visibile e quindi appare come una banda di colori con una transizione graduale da un colore all'altro nel seguente ordine: rosso, arancione, giallo, verde, blu e viola (ogni cacciatore vuole sapere dove il fagiano siede).

Gli spettri a righe emettono tutte le sostanze allo stato atomico. Gli atomi di tutte le sostanze emettono serie di onde di frequenze molto specifiche che sono uniche per loro. Proprio come ogni persona ha le proprie impronte digitali personali, così l'atomo di una determinata sostanza ha il proprio spettro, caratteristico solo per essa. Gli spettri di emissione lineare appaiono come linee colorate separate da spazi. La natura degli spettri a righe è spiegata dal fatto che gli atomi di una particolare sostanza hanno solo i propri stati stazionari con una propria energia caratteristica, e quindi un proprio insieme di coppie di livelli energetici che l'atomo può modificare, cioè un elettrone in un atomo può spostarsi solo da un'orbita specifica ad altre orbite ben definite per una determinata sostanza chimica.

Gli spettri a banda sono emessi dalle molecole. Gli spettri a strisce sembrano simili agli spettri a linee, solo che al posto delle singole linee si osservano serie separate di linee, percepite come bande individuali.

Ciò che è caratteristico è che qualunque sia lo spettro emesso da questi atomi, lo stesso viene assorbito, cioè gli spettri di emissione secondo l'insieme delle frequenze emesse coincidono con gli spettri di assorbimento. Poiché gli atomi sostanze diverse corrispondono solo agli spettri caratteristici di essi, quindi esiste un modo per determinarli composizione chimica sostanze studiandone gli spettri. Questo metodo è chiamato analisi spettrale. L'analisi spettrale viene utilizzata per determinare la composizione chimica dei minerali fossili durante l'estrazione mineraria, per determinare la composizione chimica di stelle, atmosfere, pianeti; è il metodo principale per monitorare la composizione di una sostanza in metallurgia e ingegneria meccanica.

Spettro- distribuzione dell'energia emessa o assorbita da una sostanza attraverso frequenze o lunghezze d'onda.

Se nel percorso del raggio luce solare penetrando attraverso una stretta e lunga fessura rettangolare, posiziona un prisma, quindi sullo schermo non vedremo un'immagine della fessura, ma una striscia di colore allungata con una transizione graduale dei colori dal rosso al viola - uno spettro. Questo fenomeno è stato osservato da Newton. Ciò significa che la luce solare contiene onde elettromagnetiche di diverse frequenze. Questo spettro è chiamato solido.

Se si fa passare la luce emessa da un gas riscaldato attraverso un prisma, lo spettro apparirà come singole linee colorate su uno sfondo nero. Questo spettro si chiama spettro di emissione lineare. Ciò significa che il gas riscaldato emette onde elettromagnetiche con un certo insieme di frequenze. Allo stesso tempo, ciascuno elemento chimico emette uno spettro caratteristico diverso dagli spettri degli altri elementi.

Se la luce passa attraverso un gas appaiono delle linee scure - spettro di assorbimento della linea.

Analisi spettrale- un metodo per determinare la composizione qualitativa e quantitativa di una sostanza, basato sull'ottenimento e lo studio dei suoi spettri.

Modelli di radiazione atomica

L'emissione di luce avviene quando un elettrone in un atomo passa dal livello energetico più alto E k a uno dei livelli energetici più bassi E n (k > n). L'atomo in questo caso emette un fotone dotato di energia

L'assorbimento della luce è il processo inverso. Un atomo assorbe un fotone e si sposta da uno stato inferiore k a uno stato superiore n (n > k). L'atomo in questo caso assorbe un fotone con energia

Questo articolo introduce i concetti di base necessari per comprendere come la luce viene emessa e assorbita dagli atomi. Qui viene descritta anche l'applicazione di questi fenomeni.

Smartphone e fisica

Una persona nata dopo il 1990 non può immaginare la sua vita senza una varietà di dispositivi elettronici. Lo smartphone non solo sostituisce il telefono, ma permette anche di monitorare i tassi di cambio, effettuare transazioni, chiamare un taxi e persino comunicare con gli astronauti a bordo della ISS attraverso le sue applicazioni. Di conseguenza, tutti questi assistenti digitali sono dati per scontati. L'emissione e l'assorbimento della luce da parte degli atomi, che hanno reso possibile l'era del restringimento di tutti i tipi di dispositivi, sembreranno a questi lettori solo un argomento noioso nelle lezioni di fisica. Ma ci sono molte cose interessanti ed emozionanti in questa sezione della fisica.

Fondamenti teorici per la scoperta degli spettri

C'è un detto: "La curiosità non ti porterà mai a nulla di buono". Ma questa espressione si riferisce piuttosto al fatto che è meglio non interferire nelle relazioni altrui. Se mostri curiosità per il mondo che ti circonda, non accadrà nulla di brutto. Alla fine del diciannovesimo secolo divenne chiaro alla gente (è ben descritto nel sistema di equazioni di Maxwell). La domanda successiva che gli scienziati volevano risolvere era la struttura della materia. Dobbiamo subito chiarire: ciò che è prezioso per la scienza non è l'emissione e l'assorbimento della luce da parte degli atomi. Gli spettri a righe sono una conseguenza di questo fenomeno e la base per lo studio della struttura delle sostanze.

Struttura atomica

Gli scienziati sono ancora presenti Antica Grecia suggerì che il marmo fosse costituito da alcuni pezzi indivisibili, “atomi”. E fino alla fine del XIX secolo si pensava che queste fossero le particelle più piccole della materia. Ma l'esperimento di Rutherford sulla dispersione di particelle pesanti su una lamina d'oro ha dimostrato: anche l'atomo lo ha fatto struttura interna. Il nucleo pesante si trova al centro ed è carico positivamente, attorno ad esso ruotano gli elettroni leggeri e negativi;

Paradossi dell'atomo nel quadro della teoria di Maxwell

Questi dati hanno dato origine a diversi paradossi: secondo le equazioni di Maxwell, qualsiasi particella carica in movimento emette un campo elettromagnetico e quindi perde energia. Perché allora gli elettroni non cadono sul nucleo, ma continuano a ruotare? Inoltre, non era chiaro il motivo per cui ciascun atomo assorbe o emette fotoni solo di una determinata lunghezza d'onda. La teoria di Bohr ha permesso di eliminare queste incoerenze introducendo gli orbitali. Secondo i postulati di questa teoria, in questi orbitali gli elettroni possono trovarsi solo attorno al nucleo. La transizione tra due stati vicini è accompagnata dall'emissione o dall'assorbimento di un quanto con una certa energia. L'emissione e l'assorbimento della luce da parte degli atomi avviene proprio per questo motivo.

Lunghezza d'onda, frequenza, energia

Per un quadro più completo è necessario parlare un po’ dei fotoni. Questo particelle elementari, che non hanno massa a riposo. Esistono solo mentre si muovono attraverso il mezzo. Ma hanno ancora massa: quando colpiscono una superficie, le trasferiscono quantità di moto, cosa che sarebbe impossibile senza massa. Convertono semplicemente la loro massa in energia, rendendo la sostanza che colpiscono e vengono assorbite un po' più calda. La teoria di Bohr non spiega questo fatto. Le proprietà di un fotone e le caratteristiche del suo comportamento sono descritte dalla fisica quantistica. Quindi, un fotone è sia un'onda che una particella dotata di massa. Un fotone, come un'onda, ha le seguenti caratteristiche: lunghezza (λ), frequenza (ν), energia (E). Come lunghezza maggiore onde, minore è la frequenza e minore è l’energia.

Spettro di un atomo

Lo spettro atomico si forma in più fasi.

Un elettrone in un atomo si sposta dall'orbitale 2 (energia più alta) all'orbitale 1 (energia più bassa).
Viene rilasciata una certa quantità di energia, che si forma come un quanto di luce (hν).
irradiato nello spazio circostante.

Ecco come si ottiene lo spettro a righe di un atomo. Il motivo per cui si chiama così si spiega con la sua forma: quando speciali dispositivi “catturano” i fotoni di luce in uscita, una serie di linee vengono registrate sul dispositivo di registrazione. Per separare fotoni di diversa lunghezza d'onda si utilizza il fenomeno della diffrazione: si formano onde con frequenze diverse indicatore diverso rifrazione, quindi alcuni sono deviati più di altri.

e spettri

Le sostanze sono uniche per ciascun tipo di atomo. Cioè, l'idrogeno, quando emesso, darà una serie di linee e l'oro - un'altra. Questo fatto è la base per l'uso della spettrometria. Avendo ottenuto lo spettro di qualsiasi cosa, puoi capire in cosa consiste la sostanza e come si trovano gli atomi in essa contenuti l'uno rispetto all'altro. Questo metodo consente di determinare varie proprietà dei materiali, che viene spesso utilizzato in chimica e fisica. L'assorbimento e l'emissione della luce da parte degli atomi è uno degli strumenti più comuni per studiare il mondo che ci circonda.

Svantaggi del metodo degli spettri di emissione

A in questo momento si trattava piuttosto di come si irradiano gli atomi. Ma di solito tutti gli elettroni si trovano nei loro orbitali in uno stato di equilibrio, non hanno motivo di spostarsi in altri stati; Perché una sostanza emetta qualcosa, deve prima assorbire energia. Questo è uno svantaggio del metodo, che sfrutta l'assorbimento e l'emissione di luce da parte di un atomo. In breve, una sostanza deve prima essere riscaldata o illuminata prima di ottenere uno spettro. Non sorgeranno dubbi se uno scienziato studia le stelle che già brillano grazie alla propria processi interni. Ma se hai bisogno di studiare un pezzo di minerale o prodotto alimentare, quindi per ottenere uno spettro è necessario effettivamente bruciarlo. Questo metodo non è sempre adatto.

Spettri di assorbimento

L'emissione e l'assorbimento della luce da parte degli atomi come metodo “funziona” in due direzioni. Puoi illuminare una sostanza con luce a banda larga (cioè una sostanza in cui sono presenti fotoni). lunghezze diverse onde) e poi vedere quali lunghezze d'onda sono state assorbite. Ma questo metodo non è sempre adatto: è necessario che la sostanza sia trasparente per la parte desiderata della scala elettromagnetica.

Analisi qualitativa e quantitativa

È diventato chiaro: gli spettri sono unici per ogni sostanza. Il lettore potrebbe concludere che tale analisi viene utilizzata solo per determinare di cosa è fatto il materiale. Tuttavia, le possibilità degli spettri sono molto più ampie. Utilizzando particolari tecniche di esame e riconoscimento dell'ampiezza e dell'intensità delle righe risultanti, è possibile determinare il numero di atomi compresi nel composto. Inoltre, questo indicatore può essere espresso in diverse unità:

in percentuale (ad esempio, questa lega contiene l'1% di alluminio);
in moli (in questo liquido si sciolgono 3 moli di sale da cucina);
in grammi (questo campione contiene 0,2 g di uranio e 0,4 grammi di torio).

A volte l'analisi è mista: qualitativa e quantitativa allo stesso tempo. Ma se prima i fisici memorizzavano la posizione delle linee e ne valutavano l'ombra utilizzando tabelle speciali, ora tutto questo viene fatto dai programmi.

Applicazione degli spettri

Abbiamo già discusso in dettaglio cosa sia l'emissione e l'assorbimento della luce da parte degli atomi. L'analisi spettrale è ampiamente utilizzata. Non c'è zona attività umana, ovunque venga utilizzato il fenomeno che stiamo considerando. Eccone alcuni:

All'inizio dell'articolo abbiamo parlato di smartphone. Gli elementi semiconduttori di silicio sono diventati così piccoli grazie in parte agli studi sui cristalli mediante l'analisi spettrale.
In ogni caso, è l'unicità guscio elettronico ogni atomo consente di determinare quale proiettile è stato sparato per primo, perché il telaio di un'auto si è rotto o una gru a torre è caduta, nonché con quale veleno è stata avvelenata una persona e quanto tempo ha trascorso in acqua.
Medicina utilizzata analisi spettrale per i suoi scopi il più delle volte in relazione ai fluidi corporei, ma accade che questo metodo venga applicato anche ai tessuti.
Galassie lontane, nubi di gas cosmico, pianeti vicino a stelle aliene: tutto questo viene studiato con l'aiuto della luce e la sua scomposizione in spettri. Gli scienziati apprendono la composizione di questi oggetti, la loro velocità e i processi che avvengono in essi essendo in grado di registrare e analizzare i fotoni che emettono o assorbono.

Scala elettromagnetica

Ciò a cui prestiamo maggiore attenzione è luce visibile. Ma su scala elettromagnetica questo segmento è molto piccolo. Ciò che l'occhio umano non riesce a percepire è molto più ampio dei sette colori dell'arcobaleno. Non solo i fotoni visibili (λ = 380-780 nanometri), ma anche altri quanti possono essere emessi e assorbiti. La scala elettromagnetica comprende:

Onde radio(λ = 100 chilometri) trasmettono informazioni su lunghe distanze. A causa della loro lunghezza d'onda molto lunga, la loro energia è molto bassa. Sono assorbiti molto facilmente.
Onde terahertz(λ = 1-0,1 millimetri) erano di difficile accesso fino a poco tempo fa. In precedenza, la loro portata era inclusa nelle onde radio, ma ora questo segmento della scala elettromagnetica è assegnato a una classe separata.
Le onde infrarosse (λ = 0,74-2000 micrometri) trasferiscono il calore. Un fuoco, una lampada, il Sole li emettono in abbondanza.

Abbiamo considerato la luce visibile, quindi non ne parleremo in modo più dettagliato.

Onde ultraviolette(λ = 10-400 nanometri) sono letali per l’uomo in eccesso, ma la loro carenza fa sì che la nostra stella centrale produca molte radiazioni ultraviolette, e l’atmosfera terrestre ne trattiene la maggior parte.

Raggi X e quanti gamma (λ < 10 нанометров) имеют общий диапазон, но различаются по происхождению. Чтобы получить их, нужно разогнать электроны или атомы до очень alte velocità. I laboratori umani ne sono capaci, ma in natura tali energie si trovano solo all'interno delle stelle o durante le collisioni di oggetti massicci. Esempi di quest'ultimo processo includono le esplosioni di supernova, l'assorbimento di una stella da parte di un buco nero, l'incontro di due galassie o l'incontro di una galassia e un'enorme nube di gas.

Nell'attività umana vengono utilizzate onde elettromagnetiche di tutte le gamme, vale a dire la loro capacità di essere emesse e assorbite dagli atomi. Indipendentemente da ciò che il lettore ha scelto (o sta per scegliere) come percorso nella vita, incontrerà sicuramente i risultati della ricerca spettrale. Il venditore utilizza un moderno terminale di pagamento solo perché una volta uno scienziato ha studiato le proprietà delle sostanze e ha creato un microchip. L'agricoltore fertilizza i campi e ora raccoglie grandi raccolti solo perché una volta un geologo ha scoperto il fosforo in un pezzo di minerale. La ragazza indossa abiti luminosi solo grazie all'invenzione dei coloranti chimici permanenti.

Ma se il lettore vuole collegare la sua vita con il mondo della scienza, dovrà studiare molto più dei concetti di base del processo di emissione e assorbimento dei quanti di luce negli atomi.