Γ΄ Λυκείου: Γραμμικό φάσμα εκπομπής του Υδρογόνου

1. Αν εφαρμόσουμε ηλεκτρική τάση σε έναν γυάλινο σωλήνα που περιέχει αέριο υδρογόνο σε χαμηλή πίεση, τότε το αέριο εκπέμπει φως. Μετά την ανάλυση του φωτός αυτού σε πρίσμα, σχηματίζεται στη φωτογραφική πλάκα μία σειρά από φωτεινές γραμμές που ονομάζονται φασματικές γραμμές.

Το γραμμικό φάσμα εκπομπής του υδρογόνου αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό έγχρωμων γραμμών οι οποίες χωρίζονται από σκοτεινές ζώνες. Κάθε γραμμή αντιστοιχεί σε ένα διαφορετικό μήκος κύματος λ (ή χρώμα) και σε μία διαφορετική μετάπτωση e :  

ιώδες στα 411 nm (από  τη στιβάδα 6 στη στιβάδα 2)

μπλε στα 434 nm (από  τη στιβάδα 5 στη στιβάδα 2)

πράσινο στα 486 nm (από  τη στιβάδα 4 στη στιβάδα 2)

κόκκινο στα 656 nm (από  τη στιβάδα 3 στη στιβάδα 2)

Το γραμμικό φάσμα εκπομπής αποτελεί ένα είδος "δακτυλικού αποτυπώματος" του χημικού στοιχείου γι' αυτό και βρίσκει εφαρμογή στη στοιχειακή ανάλυση.

Δείτε εδώ τη σχετική εφαρμογή (Σημ: να περιμένετε να ολοκληρωθεί γιατί σε κάποιο σημείο καθυστερεί και φαίνεται ότι τελείωσε).
Επίσης σχετικές εφαρμογές εδώ: 1,  2, 3, 4, 5, 6, 7

2. Δείτε εδώ μία εφαρμογή για φάσματα εκπομπής (η πάνω πειραματική διάταξη που θα δείτε όταν τρέξει η εφαρμογή) και για φάσματα απορρόφησης (η κάτω πειραματική διάταξη). Εκτός από το Η μπορείτε να επιλέξετε όποιο άλλο στοιχείο θέλετε από τον Περιοδικό Πίνακα. Αφού επιλέξετε το στοιχείο πατήστε off και στις δύο πειραματικές διατάξεις και δείτε τα φάσματα. Παρατηρήστε ότι τα μήκη κύματος των φωτονίων που απορροφά το αέριο υδρογόνο είναι ίσα με τα μήκη κύματος των φωτονίων που εκπέμπει. Δηλ. το φάσμα απορρόφησης του υδρογόνου (κάτω) παρουσιάζει σκοτεινές γραμμές στη θέση των φωτεινών γραμμών του φάσματος εκπομπής (πάνω).

3. Δείτε επίσης εδώ πιο παραστατικά τη διέγερση (επιλέξτε excite) και την αποδιέγερση (επιλέξτε fall) κι εδώ

4. Οι διάφορες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εδώ Περνώντας το ποντίκι πάνω από το στιγμιότυπο του κύματος δείτε επιπλέον πληροφορίες. Επίσης  εδώ κι εδώ

5. Λίγα λόγια για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα:

Πάνω: μηχανικό κύμα    Κάτω: Ηλεκτρομαγνητικό κύμα

Ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό πεδίο που διαδίδονται ταυτόχρονα με την ταχύτητα του φωτός... 

Πηγή του ηλεκτρομαγνητικού κύματος (η κεραία εκπομπής δηλαδή), είναι ένα ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο (δύο αγωγοί που συνδέονται με μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης). Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δημιουργείται από την επιταχυνόμενη κίνηση ηλεκτρικών φορτίων μέσα στους αγωγούς αυτούς, οπότε φορτία που κινούνται με σταθερή ταχύτητα δεν μπορούν να δημιουργήσουν ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Με άλλα λόγια το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δημιουργείται από μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι εγκάρσιο, με τα διανύσματα του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου να είναι κάθετα μεταξύ τους και κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Επίσης το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο είναι σε φάση, δηλαδή παίρνουν ταυτόχρονα μέγιστες και ελάχιστες τιμές, με τη διαφορά ότι διαδίδονται σε κάθετα επίπεδα, πάντα με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του φωτός στο εκάστοτε μέσο διάδοσης. Δείτε στις παρακάτω εικόνες τη διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος και μην ξεχνάτε ότι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δεν χρειάζεται ελαστικό μέσο για να διαδοθεί και γι' αυτό μπορεί να διαδοθεί και στο κενό με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του φωτός c=3×10^8 m/s.

Κόκκινο βέλος: Ένταση ηλεκτρικού πεδίου    Μπλε βέλος: Ένταση μαγνητικού πεδίου

6. Και ένα game για εμπέδωση όλων των παραπάνω:

Ξεκινήστε εδώ