Bohrs atommodel og spektrum

Overview

Forelæsningen handler om Bohrs atommodel, lysets dobbelt-natur og hvordan modellen forklarer absorptions- og emissionsspektre for hydrogen.

Lysets egenskaber

• Lys opfører sig som bølger ved udbredelse og som partikler (fotoner) ved vekselvirkning med stof.
• Fotonens energi: (E = h \cdot f), hvor (h) er Plancks konstant og (f) er frekvensen.
• Frekvens (f = c / \lambda), hvor (c) er lysets hastighed i vakuum og (\lambda) er bølgelængden.

Rydbergs formel og hydrogens spektrum

• Rydberg fandt en sammenhæng: (1/\lambda = R \cdot (1/n^2 - 1/m^2)), hvor (n, m) er hele tal og (m > n).
• Formlen gælder kun for hydrogen og forklarer linjerne i hydrogens spektrum.

Bohrs atommodel og postulater

• Elektroner kan kun befinde sig i bestemte baner (stationære tilstande) omkring kernen.
• Energi i en bane: (E_n = -h \cdot c \cdot R / n^2); for grundtilstanden (E_1 = -13,6) eV.
• Når elektronen skifter bane, udsendes eller optages en foton med energi svarende til forskellen mellem banernes energier.
• Første postulat: Kun bestemte baner tilladt.
• Andet postulat: Fotonenergi = energiforskel mellem to baner.

Absorption og emission

• Absorption: Elektronen optager en foton og springer til højere energiniveau.
• Emission: Elektronen falder ned og udsender en foton.
• Absorptionsspektrum viser mørke linjer i et ellers kontinuert spektrum.
• Emissionsspektrum viser lysende linjer på mørk baggrund.
• Spektrene bruges til at identificere grundstoffer, fx i solen eller i laboratoriet.

Negative energiniveauer

• Elektronens energi er negativ, når den er bundet til atomkernen.
• 0 eV er sat, hvor elektronen netop kan løsrive sig fra kernen.
• Tilfører man 13,6 eV til elektronen i grundtilstanden, frigøres den fuldstændig.

Anvendelser

• Bruges til identifikation af grundstoffer via spektroskopi.
• Praktisk brug i fx lysstofrør, hvor energitilførsel får elektroner til at hoppe og udsende lys.

Key Terms & Definitions

• Foton — Lyspartikel med energi (E = h \cdot f).
• Absorption — Optagelse af energi, så elektronen springer til højere niveau.
• Emission — Udsendelse af energi ved overgang til lavere niveau.
• Absorptionsspektrum — Spektrum med mørke linjer hvor lys er absorberet.
• Emissionsspektrum — Spektrum med lysende linjer udsendt fra gas.
• Stationære tilstande — Bestemte, tilladte elektronniveauer i et atom.

Action Items / Next Steps

• Øv dig i at regne på energiforskelle mellem baner i hydrogenatomet.
• Læs om Rydbergs formel og Bohrs postulater i fysikbogen.
• Kig på eksempler med emissions- og absorptionsspektre.