สเปกตรัม
ถ้าให้แสงอาทิตย์ซึ่งเป็นแสงขาวส่องผ่านปริซึม
แสงขาวจากดวงอาทิตย์จะแยกออกเป็นแสงสีรุ้งต่อเนื่องกัน เรียกว่า “สเปกตรัมของแสงขาว”
สเปกตรัมของแสงขาวที่ส่องผ่านปริซึม
สเปกตรัมของแสงขาวเกิดจากการที่เมื่อแสงซึ่งมีความยาวคลื่นต่าง ๆ
กันผ่านไปยังปริซึม แสงจะหักเหได้ไม่เท่ากัน
เกิดเป็นแถบสีรุ้งต่อเนื่องกัน โดยมีความยาวคลื่นในช่วงต่าง ๆ ดังนี้
สเปกตรัม
|
ความยาวคลื่น (nm)
|
แสงสีม่วง
|
400
– 420
|
แสงสีคราม–น้ำเงิน
|
420
– 490
|
แสงสีเขียว
|
490
– 580
|
แสงสีเหลือง
|
580
– 590
|
แสงสีแสด (ส้ม)
|
590
–650
|
แสงสีแดง
|
650
– 700
|
ความยาวคลื่น
หมายถึงระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ มีหน่วยเป็นเมตร (m)
และนาโนเมตร (nm)
ความถี่ของคลื่น
หมายถึงจำนวนรอบของคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่งในเวลา 1 วินาที
มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที (s–1)
หรือเรียกชื่อเฉพาะว่า “เฮิรตซ์” (Hz)
ความยาวคลื่นและความถี่ มีความสัมพันธ์กันดังนี้
ในปี ค.ศ. 1900 มักซ์
พลังค์ (Max Plank) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน
ได้แสดงให้เห็นว่าแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะให้พลังงานเป็นหน่วย ๆ
เรียกว่า “quantum” (ควอนตัม)
และได้ข้อสรุปเกี่ยวกับพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับความถี่ของคลื่นนั้นว่า
“พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น”
E |
a |
n |
E |
= |
hn
...........(1) |
เมื่อ
E คือพลังงาน
มีหน่วยเป็นจูล (J)
h
คือค่าคงที่ของพลังค์ มีค่าเท่ากับ
6.626
x
10-34 จูลวินาที (Js)
n
คือความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีหน่วยเป็นเฮิรตซ์ (Hz)
หรือ s–1
แต่จาก
c |
= |
ln |
n |
= |
|
แทนค่าในสมการ (1)
E |
= |
|
.............(2) |
c
คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ
= 3.0 x 108 m/s
สเปกตรัมของอะตอม (atomic
spectrum)
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสงขาวประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นหลายค่าซึ่งเราไม่สามารถแยกส่วนประกอบของคลื่นต่าง
ๆ ออกจากกันด้วยตาได้ ต้องใช้เครื่องมือช่วย เช่น ปริซึม
หรือสเปกโตรสโคป (spectroscope)
เมื่อเราผ่านแสงสีขาวหรือแสงสีต่าง ๆ ไปยังปริซึม
แสงจะแยกออกมาเป็นแถบสีต่าง ๆ เรียงกันตามความยาวคลื่น
แถบสีที่แยกออกมาได้เรียกว่า สเปกตรัม
แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1.
สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง (continuous
spectrum)
จะเป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่อเนื่องจนเห็นเป็นแถบ
ได้แก่ สเปกตรัมของแสงขาวซึ่งจะเห็นเป็นแถบสีรุ้งเรียงต่อกัน
โดยแสงสีม่วงหักเหมากที่สุด มีความยาวคลื่นสั้น แต่มีพลังงานมากที่สุด
ในขณะที่แสงสีแดงจะหักเหน้อยที่สุด มีความยาวคลื่นยาวที่สุด
และมีพลังงานน้อยที่สุด
2.
สเปกตรัมแบบไม่ต่อเนื่องหรือแบบเส้น (Discontinuous spectrum or
Line spectrum)
เป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นบางค่าเว้นระยะเป็นเส้น
ๆ บนพื้นดำ
เนื่องจากสเปกตรัมแต่ละเส้นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
เราจึงสามารถคำนวณหาค่าพลังงานของเส้นสเปกตรัมแต่ละเส้นได้จากสมการ
E |
= |
|
|
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมที่เกิดจากการเผาสารประกอบและธาตุบางชนิด
โดยนำสารประกอบมาเผา แล้วสังเกตสีของเปลวไฟที่เกิดขึ้น
ส่องดูสีของเปลวไฟด้วยสเปกโตร
สโคป เพื่อศึกษาสเปกตรัมที่ได้ ซึ่งสรุปได้ว่า
1.
สารประกอบของโลหะชนิดเดียวกันจะให้สีเปลวไฟสีเดียวกัน
และได้เส้นสเปกตรัมซึ่งเป็นแบบเฉพาะ นั่นคือ
มีสีและตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมเหมือนกัน ดังตัวอย่างในตาราง
ตัวอย่างสีของเปลวไฟที่ได้จากการเผาสารประกอบ
|
|
|
Cu2+ |
Sr2+ |
Ba2+ |
|
|
|
Na+ |
Li+ |
K+ |
ตารางแสดงสีของเปลวที่เกิดจากการเผาสารประกอบ
สารประกอบ
|
ตัวอย่าง
|
สีของเปลวไฟ
|
ลิเทียม
|
LiCl , LiNO3
, Li2CO3
|
สีแดง
|
โซเดียม
|
NaCl , Na2SO4
, Na2CO3
|
สีเหลือง
|
โพแทสเซียม
|
KCl , K2SO4
, KNO3
|
สีม่วง
|
รูบิเดียม
|
RbCl , Rb2SO4
, RbNO3
|
สีแดงเข้ม
|
ซีเซียม
|
CsCl , Cs2SO4
, CsNO3
|
สีฟ้า
|
แคลเซียม
|
CaCl2
, CaSO4
, Ca(NO3)2
|
สีแดงอิฐ
|
แบเรียม
|
BaCl2
, BaSO4
, Ba(NO3)2
|
สีเขียวแกมเหลือง
|
ทองแดง
|
CuCl2
, CuSO4
, Cu(NO3)2
|
สีเขียว
|
สารประกอบของโลหะต่างชนิดกันอาจจะมีสีของสเปกตรีมคล้ายกัน
แต่จะมีตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมต่างกันเป็นแถบเฉพาะของโลหะนั้น ๆ
ดังนั้นจึงสามารถใช้สีของเปลวไฟและเส้นสเปกตรัมในการวิเคราะห์องค์ประกอบของสารได้
โดยนำสารประกอบนั้นไปเผา
แล้วนำสีของเปลวไฟและเส้นสเปกตรัมที่ได้เปรียบเทียบกับผลการทดลองที่นักวิทยาศาสตร์ได้สรุปไว้แล้ว
การวิเคราะห์สารวิธีนี้เรียกว่า “Flame test”
2. ในการเผาสารประกอบ
องค์ประกอบส่วนที่เป็นอโลหะจะให้สเปกตรัมในช่วงที่ตาเรารับไม่ได้
จึงมองไม่เห็นเส้นสเปกตรัม
3.
ในการศึกษาสเปกตรัมของธาตุที่เป็นแก๊สจะนำแก๊สไปบรรจุหลอดแก้วที่มีความดันต่ำ
และผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไปแทนการเผาด้วยความร้อน
เมื่อแก๊สได้รับพลังงานไฟฟ้าจะปล่อยแสงเป็นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของธาตุนั้น
ๆ และธาตุอโลหะบางชนิดก็ให้แสงที่ตารับได้ เช่น He , Ne ,
Ar เป็นต้น
|
JW Marriott Casino Resort | Temecula, MS Hotels
ตอบลบJW Marriott Casino Resort | Temecula, MS Hotels. JW Marriott Hotel offers 공주 출장샵 accommodation 남원 출장안마 in 경상북도 출장마사지 Temecula, 충청남도 출장안마 MS 서산 출장마사지 with air conditioning, indoor pool, and a sauna.