物质在高温下解离为气态原子或离子,当其受外界能量激发时,将发射出各自的线状光谱,简称光谱。光谱可分为三种不同类别的光谱:线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子,由一些不连续的亮线组成;带状光谱主要产生于分子,由一些密集的某个波长范围内的光组成;连续光谱则主要产生于白炽的固体、液体或高压气体受激发发射电磁辐射,由连续分布的一切波长的光组成。
原子光谱按波长的分布规律反映了原子的内部结构,每种原子都有自已特殊的光谱系列。通过对原子光谱的研究可了解原子内部的结构,或对样品所含成分进行定性和定量分析。不同原子排列规律不同,辐射强度也不同。一般离原子核较远的电子跃迁,辐射光谱在红外部分,离原子核较近的电子跃迁,辐射光谱在紫外部分,介于二者之间的为可见光。
观察气体的原子光谱,可以使用光谱管。它是一支中间比较细的封闭玻璃管,里面装有低压气体,管的两端有两个电极。把两个电极接到
高压电源上,管里稀薄气体发生辉光放电,产生一定颜色的光。观察固态或液态物质的原子光谱,可把它们放到煤气灯火焰或电弧中去烧,使它们汽化后发光,然后从分光镜中看到他们的明线光谱。
产生原因:原子的最外层电子由高能级向低能级跃迁,能量以电磁辐射的形式发射出去,这样就得到发射光谱。基态原子通过电、热或光致激发光源作用而获得能量,外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态,激发态不稳定,经过10-8s,外层电子就从高能级向低能级或基态跃迁,多余的能量以电磁辐射的形式发射可得到一条光谱线。
产生原因:处于基态原子核外层电子,如果外界所提供的特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态(i)之间的能量差(△Ei)时,核外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态,从而产生原子吸收光谱。
它们能鉴别物质的原因是,不同的原子吸收不同波长的光,每种原子都有特征的吸收、发射光谱。所以可以用来鉴别物质。比如氦这种元素,最早是在太阳光谱中发现的,当时在光谱中发现了一条地球上所有已知元素都没有的谱线,说明这是一种新元素。从而命名为氦,英文名是helium,源自希腊神话中的太阳神helios。