보어 모형과 스펙트럼선

모형 모드에서는 원자가 두 가지 방식으로 나란히 나타납니다: K, L, M… 껍질이 있는 보어 모형과, 부껍질(s, p, d)별 에너지 사다리입니다. 전자가 높은 준위에서 낮은 준위로 전이하면 광자를 하나 내보내는데, 그 색은 두 준위의 에너지 차이에 따라 정해집니다. 실험 모드에서는 방전관의 빛이 슬릿과 프리즘을 지나 사진 건판 위에 그 원소의 스펙트럼선을 만듭니다: 원자마다 다른 빛의 "바코드"입니다. 흡수 스펙트럼에서는 백색광이 원자를 지나갑니다(실험에서는 방전 없이 램프가 관 속 기체를 비춥니다): 원자는 바닥 준위에서 시작하는 전이의 에너지와 정확히 같은 색만 흡수하고, 그 색이 어두운 선이 됩니다. 그래서 흡수 스펙트럼은 방출 스펙트럼보다 선이 적습니다. 수소와 헬륨 같은 많은 기체는 자외선만 흡수합니다: 가시광선만 보여 주는 사진 건판에는 어두운 선이 나타나지 않습니다. 만들기 모드에서는 양성자, 중성자, 전자를 끌어서(또는 주기율표에서 원소를 골라서) 원자를 만들며, 오가네손(Z = 118)까지 쌓음 원리에 따른 배치를 보여 줍니다: 양성자 수가 원소를 정하고, 전자가 남거나 모자라면 이온이 되며, 중성자는 질량을 바꿉니다(동위 원소). 원자가 중성일 때 "스펙트럼 보기" 버튼을 누르면 그 원소의 모형 모드로 갑니다(시뮬레이터에는 중성 원자의 선만 있습니다).

에너지 준위와 스펙트럼선은 측정값으로, NIST 원자 스펙트럼 데이터베이스에서 가져왔습니다. 각 선의 색은 두 준위의 에너지 차이로 정해집니다, $\lambda = hc/\Delta E$. 보어 모형이 이 값을 정확히 주는 것은 수소뿐입니다($E_n = -13{,}6/n^2$ eV). 다른 원자에서 껍질의 반지름은 그림일 뿐입니다. 아주 가까운 선들은 하나로 보입니다. 흡수에서 각 전이가 흡수할 확률은 NIST의 아인슈타인 계수로 계산한 진동자 세기에서 나옵니다. 시뮬레이션의 백색광은 선이 몇 초 안에 나타나도록 이 전이들의 에너지에서 실제 램프보다 더 많은 광자를 보냅니다.

Marco P. M. de Souza