Φασματικές Γραμμές

Στο τέλος του 19ου αιώνα, οι φυσικοί γνώριζαν οτι υπήρχαν ηλεκτρόνια μέσα στα άτομα και οτι η κίνηση αυτών των ηλεκτρονίων έδινε φως και άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αλλά υπήρχε ακόμη ένα περίεργο μυστήριο που έπρεπε να λυθεί. Οι φυσικοί θερμαίνανε διάφορα στοιχεία μέχρι να πυρακτωθούν, και κατόπιν κατηύθυναν το φως να περάσει μέσα από ένα πρίσμα ...

Το έχω κάνει με το ηλιακό φως. Βλέπεις ολόκληρο το ουράνιο τόξο γιατί το πρίσμα διασπά το φως σε όλα τα διαφορετικά του χρώματα.

Ακριβώς, αυτό είναι που βλέπεις με φως από τον ήλιο. Όταν, όμως, οι επιστήμονες παρετήρησαν το φως που προέρχεται από ένα μόνο στοιχείο, για παράδειγμα το υδρογόνο, δεν είδαν ολόκληρο το ουράνιο τόξο. Αντ' αυτού είδαν λαμπρές γραμμές συγκεκριμένων χρωμάτων. (Για την ακρίβεια «χρώμα» δεν είναι ο κατάλληλος όρος, γιατί μόνο μερικές από τις γραμμές ήσαν ορατές, πάντως προς το παρόν θα μιλάμε μόνο για ορατό φως.)

Αυτό μάλον σημαίνει οτι τα άτομα εκπέμπουν κύματα μόνο σε συγκεκριμένες συχνότητες. Μήπως όλα τα άτομα παράγουν τα ίδια χρώματα;

Οχι. Κάθε τύπος ατόμου εκπέμπει μια μοναδική σειρά χρωμάτων. Οι χρωματιστές γραμμές (ή Φασματικές Γραμμές) αποτελούν ένα είδος «ταυτότητας» για τα άτομα.

Κάτι σαν να φοράς τα χρώματα της ομάδας σου!

ομάδα Οξυγόνο

ομάδα Κάρβουνο

Ακριβώς. Αν περάσεις το φως μιας κοινής λάμπας δημοτικού φωτισμού μέσα από ένα πρίσμα, θα δεις τις ξεχωριστές γραμμές. Δύο συνηθισμένα είδη λαμπτήρων δημοτικού φωτισμού χρησιμοποιούν, ο ένας ατμούς νατρίου και ο άλλος ατμούς υδραργύρου. Το φως κάθε μιας από αυτές τις λάμπες έχει την δική του ξεχωριστή «υπογραφή», και μπορείς να μαντέψεις το είδος της από τις φασματικές της γραμμές.


Γι' αυτό διάφορα φώτα στους δρόμους φαίνεται να έχουν διαφορετικά χρώματα;

Το έπιασες το νόημα. Αυτή η τεχνική είναι τόσο αξιόπιστη που οι επιστήμονες μπορούν να μαντέψουν τι στοιχείο έχουν μπροστά τους παρατηρώντας απλά τις γραμμές του. Η Φασματοσκοπία (η σελίδα προς το παρόν είναι υπό κατασκευή) είναι η επιστήμη που χρησιμοποιεί τις φασματικές γραμμές για να προσδιορίσει την σύσταση μιάς ουσίας. Να πώς γνωρίζουμε, για παράδειγμα, την σύσταση μακρινών αστέρων.

Περιμένετε ένα λεπτό. Μάθαμε νωρίτερα οτι η ακτινοβολία προκαλείται από δονούμενα φορτία, και οτι ο ρυθμός μεταβολής των δονήσεων καθορίζει το μήκος κύματος. Αν μόνο συγκεκριμένα μήκη κύματος βγαίνουν από το άτομο, τότε αυτό θα μπορούσε να σημαίνει οτι τα ηλεκτρόνια δονούνται μόνο σε συγκεκριμένες συχνότητες. Πώς στο καλό συμβαίνει αυτό;

Αυτό ήταν το μεγάλο παζλ. Ευτυχώς, ένας Δανός φυσικός ονόματι Niels Bohr ήρθε να δώσει την απάντηση ...