1.3 Поглощение и излучение спектральных линий

К ак известно излучение и поглощение кванта излучения (фотона) атомом происходит за счет его перехода из одного энергетического квантового состояния в другое (рис. 4). При этом энергия излученного или поглощенного кванта света (а также частота, которая пропорциональна ей: hv) равна разности энергии начального и конечного состояний перехода. Так, например, частота излучения света, обусловленная переходом атома с энергетического уровня E_k на уровень E_i , будет равна:

v = (E_k − E_i) / h, (14)

где h – постоянная Планка.

На схеме уровней рис. 4 стрелками вверх показано поглощение света. Стрелки вниз означают испускание кванта света с соответствующим уменьшением энергии атома. Частоты излучения и поглощения могут быть легко рассчитаны по формуле (14).

В современной квантовой механике строго доказано, что атомы каждого химического элемента имеют присущий только им набор возможных стационарных энергетических состояний. Переходы между этими состояниями и образуют спектр частот излучения (или поглощения), характерный только для данного элемента (рис. 5). Именно поэтому оказывается возможным отождествление химического элемента по его спектру испускания или поглощения, т.е. качественный спектральный анализ.

Интенсивности линий поглощения и испускания определяются соответ­ственно заселенностью нижнего или верхнего уровня и вероятностями перехода (коэффициентами Эйнштейна).