Аскро лаэс: В музее ЛАЭС можно побывать, не выходя из дома / Маяк. Сосновый Бор. Ленобласть.

Нью-Порт-Ричи, Флорида

10.06.2022

• Уложите керамическую или керамогранитную плитку

Если бы я мог дать им больше звезд, я бы это сделал. Они выложили плиткой мою гостиную/столовую, остров на кухне и фартук. Я буду нанимать их снова, когда я делаю свои ванные комнаты. Я просто не могу сказать достаточно хороших вещей!

Фото

Астро Полы

Реконструкция ванной комнаты

HomeAdvisor позволяет специалистам по обслуживанию публиковать информацию о
себя и свой бизнес в своем профиле. HomeAdvisor не
просматривать или проверять информационные представления, изложенные в тех
профили в том виде, в каком они сообщаются специалистом по обслуживанию.

HomeAdvisor проверяет лицензирование на уровне штата, где это применимо — примечание:
в некоторых штатах требуется лицензирование на местном или окружном уровне, и вам следует
проверьте, правильно ли лицензирован ваш профессионал.
Чтобы найти дополнительную информацию о лицензировании для вашего штата, посетите наш
Страница лицензионных требований.

Законы Кирхгофа и спектроскопия | Астрономия 801: Планеты, звезды, галактики и Вселенная

Дополнительная информация на сайте www.astronomynotes.com

• Дискретный спектр

Изучение излучения абсолютно черного тела — полезное занятие. Однако я несколько раз подчеркивал, что излучение черного тела испускается только «идеальным» или «идеальным» излучателем. В действительности лишь немногие объекты излучают именно спектр абсолютно черного тела. Например, рассмотрим два спектра, которые вы рассматривали на предыдущей странице: солнце и голубая блуждающая звезда. Напомним, что излучение абсолютно черного тела непрерывно, без перерывов. Если вы посмотрите на два спектра звезд, вы увидите черные полосы на изображении солнечного спектра и области на графике, где интенсивность стремится к нулю или почти к нулю в спектре голубого бродяги. Эти пробелы в спектре, где нет испускаемого света, называются линии поглощения . Другие астрономические источники (а также источники света, которые вы можете проверить в лаборатории) создают спектры, которые показывают небольшую интенсивность на большинстве длин волн, но несколько точных длин волн, где наблюдается большая интенсивность. Их называют эмиссионными линиями .

На заре спектроскопии эксперименты выявили три основных типа спектров. Различия в этих спектрах и описание того, как их создать, были обобщены в трех законах спектроскопии Кирхгофа:

1. Светящееся твердое тело, жидкость или плотный газ излучают свет всех длин волн.
2. Горячий газ низкой плотности, видимый на более холодном фоне, излучает спектр ЯРКИХ ЛИНИЙ или ЭМИССИЙНЫХ ЛИНИЙ.
3. Холодный газ с низкой плотностью перед более горячим источником непрерывного спектра создает спектр ТЕМНЫХ ЛИНИЙ или ЛИНИЙ ПОГЛОЩЕНИЯ.

Вы также можете обобщить законы Кирхгофа на диаграмме, подобной этой:

Рисунок 3.6: Три условия, которые приводят к возникновению трех законов Кирхгофа для создания непрерывного спектра поглощения и излучения.

Предоставлено: Penn State Astronomy & Astrophysics

Подобно законам Кеплера о движении планет, это эмпирические законы. То есть они были сформулированы на основе экспериментов. Чтобы понять происхождение линий поглощения и излучения, а также спектров, содержащих эти линии, нам нужно сначала уделить некоторое время атомной физике. В частности, мы будем рассматривать боровскую модель атома.

Всякий раз, когда вы изучаете свет от астрономического объекта, помните, что вам необходимо учитывать три вещи:

1. испускание света источником,
2. процессов, влияющих на свет во время его пути от источника к наблюдателю, и
3. процесс обнаружения света наблюдателем.

Мы наблюдаем линии поглощения, когда свет от фонового источника проходит через холодный газ. Каким-то образом именно газ заставляет линии поглощения появляться в том, что в противном случае казалось бы непрерывным спектром. Так что же происходит внутри газа?

Облако газа состоит из атомов, которые являются мельчайшими компонентами элемента, сохраняющими все свойства этого элемента. Типичное газовое облако в космосе, вероятно, содержит много водорода и гелия, а также следовые количества более тяжелых элементов, таких как кислород, азот, углерод и, возможно, железо. Атомы внутри облака газа состоят из ядер положительно заряженных протонов и нейтронов, которые не имеют заряда. Вокруг ядра находятся один или несколько отрицательно заряженных электронов. Вот мультяшное изображение атома гелия, которое я собрал:

Рисунок 3.7: Атом гелия с нейтронами, протонами, электронами, помеченными

Авторы и права: Penn State Astronomy & Astrophysics

Частицы, помеченные n, представляют собой нейтроны, p — протоны, а e — электроны.

Хотите узнать больше?

Для получения дополнительной информации о моделях атома см. описание, сделанное людьми из лаборатории Джефферсона.

Возвращаясь к атомной физике и спектроскопии, именно электронов являются основной причиной линий поглощения, которые мы видим в звездных спектрах. Бор предложил простую модель атомов, которая требовала, чтобы электроны занимали «орбиты» вокруг ядра. Важнейшей частью его модели является понимание того, что электроны могут только существуют на этих конкретных орбитах, а не между ними. С каждой орбитой связана определенная энергия, то есть когда электрон находится на определенной орбите, он имеет определенное количество энергии. Таким образом, орбиты также можно назвать энергетическими уровнями . Если электрон поглощает в точности разность энергий между уровнем, на котором он находится, и любым более высоким уровнем, он может перейти на более высокий уровень. Как только электрон окажется на более высоком уровне, он в конечном итоге упадет обратно на более низкий уровень (либо все сразу вернется на уровень 1, либо пошагово опустится на уровень 1), и каждый раз, когда он падает с одного уровня к более низкому он излучает фотон, несущий точно такое количество энергии, которое равно разности энергий между начальным энергетическим уровнем и конечным энергетическим уровнем электрона. Это показано ниже. На верхней панели электроны падают с более высоких уровней на более низкие и испускают фотоны. На нижней панели электроны поглощают фотоны, заставляя их переходить на более высокие уровни с более низких уровней.

Рисунок 3.8: Энергетические уровни электронов в модели Бора и их соответствие длинам волн линий поглощения или излучения в спектре объекта.

Авторы и права: Penn State Astronomy & Astrophysics

Напомним, что энергия, переносимая фотоном, определяется выражением E = hνЭто уравнение отображается неправильно из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. . Итак, если энергия электрона на уровне 2 определяется как E2, это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. а энергия, соответствующая уровню 1, определяется формулой E1. Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. , то разница в энергии между этими уровнями может быть показана как ∆E = E2 − E1. Это уравнение отображается неправильно из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. . Итак, если электрон находится в E2This уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. уровень энергии и падает до уровня E1. Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. уровень энергии, он испустит фотон с частотой, определяемой:

E = hνЭто уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. ,

, значит, ν= E/hЭто уравнение отображается неправильно из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве. ,

, и в этом случае E = ΔE = E2 − E1Это уравнение отображается неправильно из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве.

дает нам ν = (E2 − E1)/hЭто уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. в разделе «Технические требования» в руководстве.

На верхней панели выше электрон падает с уровня 2 на уровень 1 и испускает фотон с энергией, равной разнице энергий между этими двумя уровнями. Итак, астроном, изучающий свет от этого газового облака, увидит в спектре этого облака эмиссионную линию желтого цвета, обозначенную «2-1» в спектре справа.

Давайте свяжем идею движения электронов между энергетическими уровнями с наблюдаемыми спектрами астрономических объектов.

Спектры поглощения

Непрерывный источник света испускает фотоны с различными энергиями. Когда эти фотоны проходят через облако (или облака) газа на переднем плане, они могут столкнуться с атомами этого газа, каждый из которых имеет набор электронов с определенными энергетическими уровнями. Те фотоны, которые имеют точно такую ​​энергию, чтобы поднять электрон в атоме газа на более высокий уровень, могут быть поглощены. Все те фотоны, у которых нет точного количества энергии, чтобы возбудить электрон, проходят через облако, не поглощаясь. Таким образом, после того как свет от абсолютно черного тела (то есть непрерывного источника) проходит через облако газа, мы видим, что большинство фотонов в узком диапазоне частот (или цвета) не проходят его, что приводит к разрывам. или линии поглощения в непрерывном спектре источника света. Все линии поглощения точно соответствуют длинам волн или частотам, которые определяются разностью энергий между энергетическими уровнями электронов в атомах, составляющих облако. Итак, снова ссылаясь на приведенную выше диаграмму энергетических уровней, когда электрон переходит с уровня 1 на уровень 2, поглощая фотон, астроном будет наблюдать линию поглощения на частоте, которая соответствует разнице в 1-2 энергетических уровня.

Попробуй!

На веб-сайте интерактивных симуляций PhET есть симуляция, позволяющая исследовать модели атома водорода.

1. Перейти к моделированию атома водорода.
2. Нажмите кнопку воспроизведения над изображением симуляции, чтобы начать симуляцию. (Примечание. Ваш компьютер/браузер может потребовать, чтобы вы загрузили его, а не воспроизводили в браузере).
3. В симуляции используйте селектор в левом верхнем углу, чтобы выбрать «Предсказание».
4. Выберите «Бор».
5. Включите питание электронной пушки (нажмите красную кнопку на чертеже) и наблюдайте за симуляцией.

Что происходит с фотонами, у которых нет правильной энергии? Что происходит с фотонами, имеющими правильную энергию, когда они сталкиваются с электроном? Что происходит, когда электрон падает обратно на более низкий энергетический уровень?

Спектры излучения

Если у вас есть облако газа низкой плотности, которое нагревается в результате какого-либо процесса, электроны в атомах этого облака газа не будут находиться на самом низком уровне — они будут на более высоких уровнях. Таким образом, когда они каскадом спускаются на уровень земли, они будут излучать фотоны с точной частотой, создавая эмиссионные линии. Неоновые лампы, которые вы видите в витринах магазинов, содержат газ низкой плотности, и электроны возбуждаются, когда вы пропускаете ток через лампочку. Когда электроны каскадом опускаются на уровень земли (уровень 1), они испускают эмиссионные линии в красной части спектра. Вот изображение лампы, содержащей неон, и спектр, который она создает, когда вы пропускаете ее свет через призму:

Рисунок 3.9: Свет от неоновой лампы

Эти дополнительные материалы сопровождают статью «Одновременное отображение спектральных изображений и графиков с помощью веб-камеры и оптоволоконного спектрофотометра» Niece, Brian K. J. Chem. Образовательный , , 2006, , , 83, , 761-764 и предоставляются с разрешения журнала.

Рисунок 3.10: Спектр неоновой лампы

Эти Дополнительные материалы прилагаются к статье «Одновременное отображение спектральных изображений и графиков с помощью веб-камеры и оптоволоконного спектрофотометра» Племянница Брайана К. J. Chem. Образовательный , , 2006, , , 83, , 761-764 и предоставляются с разрешения журнала.

Несколько следствий

Наконец, давайте закончим обсуждение спектров несколькими следствиями из приведенной выше физики:

• Энергетические уровни электронов в атоме подобны отпечаткам пальцев — нет двух элементов с одинаковым набором энергетических уровней. , поэтому атомы двух элементов не создают одинаковый образец линий поглощения или излучения. Это означает, что если мы наблюдаем линии поглощения, вызванные облаком газа, мы можем сказать, какие элементы составляют это облако, по длинам волн или частотам линий поглощения. Существуют таблицы, в которых перечислены все известные длины волн линий определенного элемента, измеренные в лаборатории.
• Звезда создаст линейчатый спектр поглощения, потому что непрерывный спектр, излучаемый плотным непрозрачным газом, составляющим большую часть звезды, проходит через более холодную и прозрачную атмосферу звезды.