Quang phổ Fraunhofer
Khi ánh sáng Mặt Trời bị phân tách bởi một lăng kính, ta có thể thấy vùng khả kiến của phổ điện từ bị tán sắc theo những bước sóng khác nhau trong ánh sáng của nó. Vào đầu thế kỉ 19, các nhà khoa học bắt đầu để ý thấy phân bố màu sắc kiểu cầu vồng này bị chia cắt bởi những vạch đen. Nhà quang học người Đức Joseph van Fraunhofer đã nghiên cứu tường tận hiện tượng này, ông nhận ra trên 500 vạch đen; ngày nay có hàng nghìn vạch được nhận ra.
Các vạch phổ Fraunhofer được tạo ra bởi các nguyên tử trong khí quyển Mặt Trời khi chúng hấp thụ ánh sáng phát ra tại bề mặt nhìn thấy của nó, và là hệ quả của các mức năng lượng rời rạc trong nguyên tử. Để nhảy giữa các mức năng lượng, mỗi electron phải hấp thụ một photon và nhận đúng năng lượng ứng với một bước sóng nhất định trong quang phổ. Khi nhiều nguyên tử hấp thụ những photon giống nhau, chúng loại bước sóng đó ra khỏi “phổ liên tục” của ánh sáng Mặt Trời, tạo ra các vạch tối hấp thụ. Mỗi vạch khớp với một chuyển tiếp nhất định trong một nguyên tử nhất định, cho nên các nhà khoa học có thể sử dụng chúng để nhận dạng thành phần nguyên tử của các sao và các vật thể khác.
Quang phổ vạch phát xạ
Ngoài các vạch tối hấp thụ, các electron còn có thể tạo ra “các vạch phổ phát xạ” sáng bằng cách giải phóng photon khi chúng chuyển tiếp từ một trạng thái kích thích sang một trạng thái ít kích thích hơn. Các vạch phổ phát xạ có bước sóng tương đương với hiệu năng lượng liên quan trong một chuyển tiếp, và được tạo ra bởi các chất khí bị kích thích, chẳng hạn trong các đèn xoắn neon hoặc các tinh vân vây xung quanh các sao mới ra đời.
Hydrogen, nguyên tố đơn giản nhất và dồi dào nhất trong Vũ trụ, có tập hợp các chuyển tiếp electron riêng của nó gây ra những bước sóng ánh sáng đặc trưng. Dãy Lyman, do Theodore Lyman khám phá vào năm 1906, được tạo ra bởi các electron rơi từ những mức năng lượng khác thẳng xuống trạng thái cơ bản. Chuyển tiếp từ lớp vỏ L sang lớp vỏ K, còn gọi là vạch Lyman alpha, ứng với bức xạ tử ngoại ở bước sóng 121 nano-mét. Chuyển tiếp từ lớp vỏ M sang lớp vỏ K được gọi là vạch Lyman beta, và vân vân. Trong khi đó, dãy Balmer, bao gồm các vạch nhìn thấy lẫn tử ngoại, mô tả các chuyển tiếp từ các trạng thái kích thích cao hơn xuống lớp vỏ L.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Phần tiếp theo >>
