Sadaļā par atoma uzbūvi tika noskaidrots, ka atomā elektrons var atrasties diskrētos enerģijas līmeņos (1. att. a). Šie enerģijas līmeņi ataino elektrona potenciālo enerģiju, kas veidojas gan kodola un elektronu, gan arī elektronu savstarpējās mijiedarbības un ārēju faktoru ietekmē. Šos enerģijas līmeņus var salīdzināt ar kāpņu pakāpieniem. Uz katra pakāpiena cilvēkam ir atšķirīga potenciālā enerģija (1. att. b). Līdzīgi kā cilvēka pēdas var atrasties tikai uz kāpņu pakāpieniem, nevis kaut kur starp tiem, tāpat arī elektrons var atrasties tikai diskrētajos enerģijas līmeņos un nekur citur.
1.att. Atoma enerģijas līmeņi
Lai atoms pārietu no zemāka enerģijas līmeņa uz augstāku, ir nepieciešama enerģija, kas vienāda ar enerģijas starpību starp šiem līmeņiem. Piemēram, lai elektronu no līmeņa, kura enerģija ir W1, pārvietotu uz līmeni ar enerģiju W2, nepieciešamais enerģijas daudzums ir W2 – W1(2. att. a). Sadaļā par gaismas kvantiem tika noskaidrots, ka gaismas kvanta enerģija E = hν, kur
ν – starojuma frekvence, Hz
h – Planka konstante, J·s
Lai atoms pārietu no līmeņa ar enerģiju W1un līmeni ar enerģiju W2, ir nepieciešams EM starojums ar tādu frekvenci, lai tā kvanta enerģija sakristu ar enerģijas starpību starp līmeņiem, tādēļ jāizpildās sakarībai W2– W1 = hν. Ja sakarība izpildās, tad, laižot uz atoma šādu EM starojumu, atoms to absorbē un elektrons no stāvokļa W1nonāk stāvoklī W2. Aprakstītā situācija atomā ir līdzīga ar cilvēka kāpšanu pa kāpnēm un tā potenciālo enerģiju. Ja cilvēks atrodas uz apakšējā pakāpiena un grib nokļūt uz augšējā pakāpiena (2. att. b), tad cilvēka potenciālā enerģija pieaug, un šī enerģija kaut kur ir jāpaņem.
2.att. EM starojuma absorbcijas atomā
Atomā var notikt arī pretējais process. Ja elektrons atrodas augstākā enerģijas līmenī W2, tad tas var nonākt zemākā enerģijas līmenī W1. Šādā gadījumā EM starojuma kvants tiek izstarots un tā frekvence atbilst tādai kvanta enerģijai, kas sakrīt ar enerģijas starpību starp enerģijas līmeņiem (3. att. a). Šādu atoma starojumu sauc par spontānu, jo tas notiek neatkarīgi no kādiem ārējiem apstākļiem. Līdzīga situācija ir ar cilvēku, kas uzkāpis uz kāda augšējā kāpņu pakāpiena un grib tikt lejā. Šādā gadījumā tam nav vajadzīga enerģija no ārpuses, tas izmanto potenciālo enerģiju, kas ir uzkrāta (3. att. b).
Apskaties DZM materiālu par šo tēmu!
3.att. EM starojuma emisija atomā
Dažādiem atomiem enerģijas līmeņi ir atšķirīgi izvietoti, tādēļ atšķiras enerģijas starpība starp šiem līmeņiem. Tas nozīmē, ka dažādu atomu izstarotā vai absorbētā gaisma ir kā pirkstu nospiedumi, kas atšķir dažādu veidu atomus. Šos atomu “pirkstu nospiedumus” var iegūt, izmantojot spektrometrus, un tālāk, analizējot iegūtos spektrus (4. att.), var noteikt, gan no kādiem atomiem šī gaisma ir nākusi, gan arī apstākļus, kādos šie atomi atrodas, piemēram, temperatūru un spiedienu.
Skaties cita veida materiālu par starojuma spektriem!
4.att. Daļa no dzelzs tvaiku emisijas spektra
