Quelle est l'émission des émissions? (Avec des exemples)

Il Spectre d'émission C'est le spectre des longueurs d'onde de la lumière émise par les atomes et les molécules lors de la transition entre deux états d'énergie. Lumière blanche ou lumière visible qui affecte un prisme est décomposée en différentes couleurs avec des longueurs d'onde spécifiques pour chaque couleur. Le motif coloré obtenu est le spectre de rayonnement visible appelé spectre d'émission.

Les atomes, les molécules et les substances ont également un spectre d'émission en raison des émissions de lumière lorsqu'ils absorbent la quantité appropriée d'énergie à l'étranger pour voyager entre deux états énergétiques. En passant cette lumière à travers un prisme, il se décompose en lignes de couleur spectrale avec différentes longueurs d'onde de chaque élément.

L'importance du spectre d'émission est qu'elle permet de déterminer la composition de substances inconnues et d'objets astronomiques à travers l'analyse de ses lignes spectrales en utilisant des techniques de spectroscopie d'émission.

Ensuite, il est expliqué en quoi consiste le spectre d'émission, certains exemples et les différences entre le spectre d'émission et l'absorption sont mentionnés.

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Qu'est-ce qu'un spectre d'émission?

Les atomes d'un élément ou d'une substance ont des électrons et des protons qui restent unis grâce à la force de l'attraction électromagnétique. Selon le modèle Bohr, les électrons sont disposés de telle manière que l'énergie de l'atome est aussi faible que possible. À ce niveau d'énergie énergétique est appelé l'état fondamental de l'atome.

Lorsque les atomes acquièrent de l'énergie de l'étranger, les électrons se déplacent vers un niveau d'énergie plus élevé et l'atome modifie leur statut fondamental à un état excité.

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Dans l'état excité, le temps de permanence de l'électron est très petit (≈ 10-8 s) (1), l'atome est instable et revient au passage à l'état fondamental, si nécessaire, par des niveaux d'énergie intermédiaires.

Figure 1. a) Émission d'un photon en raison de la transition de l'atome entre le niveau d'énergie d'excitation et le niveau d'énergie fondamental. b) Émission de photones due à la transition de l'atome entre les niveaux d'énergie intermédiaires.

Dans le processus de transition d'un état excité à un état fondamental, l'atome émet un photon de lumière avec l'énergie égale à la différence d'énergie entre les deux états, étant directement proportionnelle à la fréquence V et inversement proportionnel à sa longueur d'onde λ λ.

Le photon émis est représenté comme une ligne brillante, appelée ligne spectrale (2), et la distribution d'énergie spectrale de la collection de photons coulée dans les transitions de l'atome est le spectre d'émission.

Interprétation du spectre d'émission

Certaines des transitions de l'atome sont causées par une augmentation de la température ou par la présence d'autres sources d'énergie externes telles qu'un rayon de lumière, un courant d'électrons ou une réaction chimique.

Si un gaz tel que l'hydrogène est placé dans une caméra à basse pression et qu'un courant électrique passe à travers la chambre, le gaz émettra une lumière avec sa propre couleur qui la différenciera des autres gaz.

Lorsque vous passez la lumière émise, à travers un prisme, au lieu d'obtenir un arc-en-ciel de lumière, des unités discrètes sont obtenues sous forme de lignes de couleur avec des longueurs d'onde spécifiques, qui transportent des quantités d'énergie discrètes.

Les lignes de spectre d'émission sont uniques dans chaque élément et leur utilisation à partir de la technique de spectroscopie permet de déterminer la composition élémentaire d'une substance inconnue ainsi que la composition des objets astronomiques, par analyse des longueurs d'onde des photons émises pendant la transition de l'atome.

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Différence entre le spectre d'émission et le spectre d'absorption.

Dans les processus d'absorption et d'émission, l'atome a des transitions entre deux états énergétiques, mais c'est dans l'absorption qui gagne l'énergie extérieure et atteint l'état d'excitation.

La ligne d'émission spectrale est opposée au spectre continu de la lumière blanche. Dans le premier, la distribution spectrale est observée sous la forme de lignes vives et dans la seconde, une bande continue de couleurs est observée.

Si un faisceau lumineux blanc affecte un gaz tel que l'hydrogène, verrouillé dans une chambre à faible pression, seule une partie de la lumière sera absorbée par le gaz et le reste sera transmis.

Lorsque la lumière transmise traverse un prisme, elle se décompose en lignes spectrales, chacune avec une longueur d'onde différente, formant le spectre d'absorption des gaz.

Le spectre d'absorption est totalement opposé à celui de l'émission et est également spécifique à chaque élément. En comparant les deux spectres du même élément, il est observé que les lignes d'émission spectrale sont celles qui manquent dans le spectre d'absorption (figure 2).

Figure 2. a) Spectre d'émission et b) spectre d'absorption (auteur: STKL. Source: https: // communes.Wikimedia.org / wiki / main_page)

Exemples de spectres d'émission d'éléments chimiques

a) Les lignes spectrales de l'atome d'hydrogène, dans la région visible du spectre, sont une ligne rouge 656.3 nm, un bleu clair de 486.1nm, un bleu foncé de 434 nm et un violet très faible de 410 nm. Ces longueurs d'onde sont obtenues à partir de l'équation de Balmer - Rydberg dans sa version moderne (3).

C'est le numéro d'onde de la ligne spectrale

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C'est la constante de Rydberg (109666.56 cm-1)

est le plus haut niveau d'énergie

est le plus haut niveau d'énergie

figure 3. Spectre d'émission d'hydrogène (auteur: Adrignola. Source: Communes.Wikimedia.org

b) Le spectre d'émission d'hélium a deux séries de lignes principales, une dans la région visible et une proche de l'ultraviolet. Peterson (4) a utilisé le modèle Bohr, pour calculer une série de lignes d'émission d'hélium dans la partie du spectre visible, en raison de plusieurs transitions simultanées de deux électrons à l'état n = 5, et a obtenu des valeurs de la longueur d'onde consistant en expérimentale résultats. Les longueurs d'onde obtenues sont 468.8nm, 450.1 nm, 426.3nm, 418.4nm, 412.2NM, 371.9nm.

c) Le spectre d'émission de sodium a deux lignes très brillantes de 589 nm et 589.6nm appelé lignes d (5). Les autres lignes sont beaucoup plus faibles que celles-ci et, à des fins pratiques, il est considéré que toute la lumière du sodium provient des lignes D.

Les références

1. Mesure des vies de l'état excité de l'atome d'hydrogène. V. POUR. Ankudinov, s. V. Bobashev et E. P. Andreev. 1, 1965, physique soviétique jetp, vol. 21, pp. 26-32.
2. Demtröder, W. Spectroscopie laser 1. Kaisrslautern: Springer, 2014.
3. D.K.Rai, s.N thakur et. Atome, laser et spectroscopie. New Delhi: Phi Learning, 2010.
4. Bohr Revisited: Modèles et lignes d'hélium spécifiques. Peterson, C. 5, 2016, Journal of Young Investigators, Vol. 30, pp. 32-35.
5. Journal of Chemical Education. J.R. Appliquer, f. J. Yonke, R. POUR. Edgington et S. Jacobs. 3, 1993, vol. 70, pp. 250-251.