مدل بور و خطوط طیفی

در حالت مدل، اتم به دو صورت کنار هم نشان داده می‌شود: مدل بور با لایه‌های K، L، M… و نردبان انرژی بر اساس زیرلایه‌ها (s، p، d). وقتی الکترون از ترازی بالاتر به ترازی پایین‌تر می‌جهد، فوتونی گسیل می‌کند که رنگش به اختلاف انرژی دو تراز بستگی دارد. در حالت آزمایش، نور لوله‌ی تخلیه از یک شکاف و یک منشور می‌گذرد و روی صفحه‌ی عکاسی خطوط طیفی عنصر را می‌سازد: «بارکدی» از نور که هر اتم را می‌شناساند. در طیف جذبی، نور سفید از اتم می‌گذرد (در آزمایش، یک لامپ گاز درون لوله را بدون تخلیه روشن می‌کند): اتم فقط رنگ‌هایی را جذب می‌کند که انرژی‌شان دقیقاً برابر انرژی یک جهش از تراز پایه است، و این رنگ‌ها به خط‌های تیره تبدیل می‌شوند. برای همین طیف جذبی خط‌های کمتری از طیف گسیلی دارد. بسیاری از گازها، مانند هیدروژن و هلیم، فقط فرابنفش جذب می‌کنند: روی صفحه‌ی عکاسی که فقط ناحیه‌ی مرئی را نشان می‌دهد، خط تیره‌ای دیده نمی‌شود. در حالت ساختن، اتم با کشیدن پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها (یا با انتخاب عنصر در جدول تناوبی) ساخته می‌شود، تا اوگانسون (Z = 118)، با آرایش طبق اصل آفبا: تعداد پروتون‌ها عنصر را تعیین می‌کند، الکترون‌های اضافه یا کم یون می‌سازند و نوترون‌ها جرم را تغییر می‌دهند (ایزوتوپ‌ها). وقتی اتم خنثی است، دکمه‌ی «دیدن طیف» شما را با همان عنصر به حالت مدل می‌برد (شبیه‌ساز فقط خطوط اتم‌های خنثی را دارد).

ترازهای انرژی و خط‌ها مقدارهای اندازه‌گیری‌شده‌اند و از پایگاه داده‌ی طیف‌های اتمی NIST گرفته شده‌اند. رنگ هر خط از اختلاف انرژی دو تراز می‌آید، $\lambda = hc/\Delta E$. مدل بور فقط برای هیدروژن این مقدارها را دقیق می‌دهد ($E_n = -13{,}6/n^2$ eV)؛ در اتم‌های دیگر، شعاع لایه‌ها فقط نمادین است. خط‌های بسیار نزدیک به هم یک خط دیده می‌شوند. در جذب، احتمال جذب هر جهش از قدرت نوسانگر می‌آید که با ضریب‌های اینشتین NIST محاسبه شده است؛ نور سفید شبیه‌سازی در انرژی‌های این جهش‌ها فوتون‌های بیشتری از یک لامپ واقعی می‌فرستد تا خط‌ها در چند ثانیه ظاهر شوند.

Marco P. M. de Souza