แบบจำลองอะตอมของโบร์และเส้นสเปกตรัม

ในโหมดแบบจำลอง อะตอมแสดงสองแบบเคียงกัน: แบบจำลองของโบร์ที่มีชั้น K, L, M… และบันไดพลังงานตามชั้นย่อย (s, p, d) เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนจากระดับสูงลงไปสู่ระดับที่ต่ำกว่า จะปล่อยโฟตอนออกมาหนึ่งตัว ซึ่งสีขึ้นกับผลต่างพลังงานระหว่างสองระดับ ในโหมดการทดลอง แสงจากหลอดปล่อยประจุผ่านช่องแคบและปริซึม แล้วเกิดเป็นเส้นสเปกตรัมของธาตุบนแผ่นฟิล์มถ่ายภาพ: "บาร์โค้ด" ของแสงที่บอกได้ว่าเป็นอะตอมใด สำหรับสเปกตรัมการดูดกลืน แสงขาวผ่านอะตอม (ในการทดลอง หลอดไฟส่องแก๊สในหลอดโดยไม่มีการปล่อยประจุ): อะตอมดูดกลืนเฉพาะสีที่มีพลังงานเท่ากับการเปลี่ยนระดับจากระดับพื้นพอดี และสีเหล่านั้นกลายเป็นเส้นมืด สเปกตรัมการดูดกลืนจึงมีเส้นน้อยกว่าสเปกตรัมการปล่อย แก๊สหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจนและฮีเลียม ดูดกลืนเฉพาะรังสีอัลตราไวโอเลต: บนแผ่นฟิล์มซึ่งแสดงเฉพาะช่วงที่มองเห็นได้ จึงไม่มีเส้นมืด ในโหมดประกอบ อะตอมถูกประกอบโดยการลากโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน (หรือเลือกธาตุในตารางธาตุ) ไปจนถึงออกาเนสซอน (Z = 118) โดยจัดเรียงตามหลักเอาฟ์บาว: จำนวนโปรตอนกำหนดธาตุ อิเล็กตรอนที่เกินหรือขาดทำให้เป็นไอออน และนิวตรอนเปลี่ยนมวล (ไอโซโทป) เมื่ออะตอมเป็นกลาง ปุ่ม "ดูสเปกตรัม" จะพาไปที่โหมดแบบจำลองของธาตุนั้น (เครื่องจำลองมีเฉพาะเส้นของอะตอมที่เป็นกลาง)

ระดับพลังงานและเส้นสเปกตรัมเป็นค่าที่วัดได้จริง นำมาจากฐานข้อมูลสเปกตรัมอะตอมของ NIST สีของแต่ละเส้นมาจากผลต่างพลังงานระหว่างสองระดับ $\lambda = hc/\Delta E$ มีเพียงไฮโดรเจนเท่านั้นที่แบบจำลองของโบร์ให้ค่าเหล่านี้ได้ตรง ($E_n = -13{,}6/n^2$ eV) สำหรับอะตอมอื่น รัศมีของชั้นเป็นเพียงภาพประกอบ เส้นที่อยู่ใกล้กันมากจะเห็นเป็นเส้นเดียว ในการดูดกลืน โอกาสที่แต่ละการเปลี่ยนระดับจะดูดกลืนมาจากความแรงออสซิลเลเตอร์ที่คำนวณจากสัมประสิทธิ์ไอน์สไตน์ของ NIST แสงขาวในการจำลองส่งโฟตอนที่พลังงานของการเปลี่ยนระดับเหล่านี้มากกว่าหลอดไฟจริง เพื่อให้เส้นปรากฏภายในไม่กี่วินาที

Marco P. M. de Souza