Модель Бора и спектральные линии

В режиме Модель атом показан двумя способами рядом: модель Бора с оболочками K, L, M… и лестница энергий по подуровням (s, p, d). Когда электрон переходит с более высокого уровня на более низкий, он испускает фотон, цвет которого зависит от разности энергий уровней. В режиме Эксперимент свет газоразрядной трубки проходит через щель и призму и образует на фотопластинке спектральные линии элемента: световой "штрихкод", по которому узнают каждый атом. В спектре поглощения белый свет проходит через атом (в Эксперименте лампа освещает газ в трубке, без разряда): атом поглощает только цвета с энергией, точно равной энергии перехода с основного уровня, и они становятся тёмными линиями. Поэтому в спектре поглощения меньше линий, чем в спектре испускания. Многие газы, например водород и гелий, поглощают только ультрафиолет: на фотопластинке, которая показывает только видимую область, тёмных линий нет. В режиме Сборка атом собирают, перетаскивая протоны, нейтроны и электроны (или выбирая элемент в периодической таблице), вплоть до оганесона (Z = 118), с распределением по правилу Клечковского: число протонов определяет элемент, лишние или недостающие электроны образуют ион, а нейтроны меняют массу (изотопы). Для нейтрального атома кнопка "Показать спектр" переводит в режим Модель с этим элементом (в симуляторе есть линии только нейтральных атомов).

Энергетические уровни и линии — измеренные значения из базы данных атомных спектров NIST. Цвет каждой линии определяется разностью энергий двух уровней, $\lambda = hc/\Delta E$. Только для водорода модель Бора даёт эти значения точно ($E_n = -13{,}6/n^2$ эВ); для других атомов радиусы оболочек лишь иллюстративны. Очень близкие линии видны как одна. При поглощении вероятность того, что переход поглотит фотон, определяется силой осциллятора, рассчитанной по коэффициентам Эйнштейна из NIST; белый свет в симуляции посылает больше фотонов с энергиями этих переходов, чем настоящая лампа, чтобы линии появлялись за секунды.

Marco P. M. de Souza