7.6 : Emisyon Spektrumu

Katılar, sıvılar veya yoğunlaşmış gazlar yeterince ısıtıldığında, fazla enerjinin bir kısmını ışık olarak yayarlar. Bu şekilde üretilen fotonlar bir dizi enerjiye sahiptir ve bu nedenle kesintisiz bir dalga boyu dizisinin mevcut olduğu sürekli bir spektrum üretir.

Sürekli spektrumların aksine, ışık, spektral bölgeler boyunca serpiştirilmiş çok dar çizgi genişliklerine sahip ayrık veya çizgi spektrumları olarak da meydana gelebilir. Bir elektrik akımı kullanarak düşük kısmi basınçta bir gazı uyarmak veya onu ısıtmak, çizgi spektrumları üretecektir. Floresan ampuller ve neon tabelalar bu şekilde çalışır. Her bir element, moleküller gibi kendi karakteristik çizgilerini gösterir, ancak spektrumları genellikle çok daha karmaşıktır.

Her emisyon hattı, bir gazın yaydığı ışığın bir dizi ayrı enerjiden oluştuğunu ima eden tek bir dalga boyundan oluşur. Örneğin, hidrojen gazı içeren bir tüpten düşük basınçta bir elektrik boşalması geçtiğinde, H₂ molekülleri ayrı H atomlarına bölünür ve mavi-pembe bir renk gözlenir. Işığı bir prizmadan geçirmek, bu ışığın görünür dört dalga boyuna sahip fotonlardan oluştuğunu gösteren bir çizgi spektrumu üretir.

Atom ve moleküllerdeki ayrık spektrumların kökeni, on dokuzuncu yüzyılın sonlarında bilim adamları için son derece kafa karıştırıcıydı. Klasik elektromanyetik teoriye göre, yalnızca sürekli spektrumlar gözlemlenmelidir. UV ve IR bölgelerinde hidrojen atomu için diğer ayrık çizgiler bulundu. Johannes Rydberg, Balmer'in çalışmasını genelleştirdi ve sadece görünür aralıkla sınırlı olanları değil, hidrojenin tüm emisyon çizgilerini öngören deneysel bir formül geliştirdi, burada n₁ ve n₂ tam sayılar, n₁ < n₂

On dokuzuncu yüzyılın sonlarında bile, spektroskopi çok kesin bir bilimdi ve bu nedenle hidrojenin dalga boyları çok yüksek doğrulukla ölçüldü, bu da Rydberg sabitinin de çok kesin bir şekilde belirlenebileceğini ima etti. Rydberg formülü gibi bu kadar basit bir formülün bu kadar hassas ölçümleri açıklayabilmesi o zamanlar şaşırtıcı görünüyordu, ancak sonuçta bilim adamlarını klasik fiziği terk etmeye ikna eden ve modern kuantum mekaniğinin gelişimini teşvik eden, 1913'teki Neils Bohr'un emisyon spektrumlarının nihai açıklamasıydı.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 3.1: Electromagnetic Energy.