สเปกตรัมของธาตุต่างๆ

สเปกตรัมเป็นแสงที่ถูกแยกกระจายออกเป็นแถบสีต่าง ๆ และแสงเป็นรูปหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ฉะนั้นเพื่อความเข้าใจจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับส่วนประกอบของคลื่นและพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเสียก่อนแล้วนำความรู้เรื่องดังกล่าวมาใช้ในการวิเคราะห์สเปกตรัมได้

                กุสตาฟ   เคอร์ชอฟ    นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้ประดิษฐ์เครื่องมือที่เรียกว่า   สเปกโทรสโคป   ( Spectroscope)    ซึ่งใช้สำหรับแยกสเปกตรัมของแสงขาว   และตรวจเส้นสเปกตรัมของสารที่ถูกเผาซึ่งสามารถนำมาตรวจสารต่างๆ   ได้ว่าประกอบด้วยธาตุอะไรบ้าง

ตาราง   1.3   แสดงสเปกตรัมและสีของเปลวไฟ
 

                ถ้าเปรียบเทียบสเปกตรัมของสารต่างๆ   กับสเปกตรัมของแสงอาทิตย์และแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนซ์จะพบว่าสเปกตรัมที่เห็นจากแสงอาทิตย์มีลักษณะแถบสีต่อเนื่องกันเรียกว่า    สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง        เนื่องจากเป็นสเปกตรัมของแสงขาวนั่นเอง   สำหรับเส้นสเปกตรัมที่เกิดจากหลอดฟลูออเรสเซนซ์       นอกจากจะเห็นเป็นแถบสเปกตรัมแสงขาวแล้วยังมีส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง   ซึ่งเส้นที่เห็นเด่นชัดคือสีเขียว     ซึ่งเกิดจากธาตุที่บรรจุไว้ในหลอด

               สำหรับสเปกตรัมหรือสีของเปลวไฟที่ได้จากการเผาสารประกอบต่างๆ   ดังตารางข้างต้น   จะได้สีที่มีลักษณะเฉพาะ     เช่น   ถ้าเผาสารประกอบพวกเกลือโซเดียม     อาจเป็น   โซเดียมคลอไรด์ (NaCI),   โซเดียมซัลเฟต (Na 2 SO 4 )    จะได้สีของสเปกตรัมที่เด่นชัดที่สุดคือ   สีเหลือง   ซึ่งสรุปได้ว่าเส้นสเปกตรัมที่เกิดจากโลหะชนิดเดียวกันจะให้สีของเปลวไฟหรือสเปกตรัมเหมือนกัน      ส่วนอโลหะก็จะให้สเปกตรัมแต่จะอยู่ในช่วงความถี่ที่ตาของเรามองไม่เห็น

ตาราง   1.4   แสดงสเปกตรัมของก๊าซหรือไอของสาร
 

          สำหรับพวกก๊าซหรือไอก็อาจดูสเปกตรัมได้       โดยการนำก๊าซมาบรรจุในหลอดแก้วที่เรียกว่าหลอดสเปกตรัมโดยทำให้มีความดันต่ำ       ความต่างศักย์สูงซึ่งจะใช้พลังงานไฟฟ้าแทนการเผาด้วยความร้อนก็จะให้สเปกตรัมสีต่างๆ   เช่นเดียวกัน   ซึ่งพบว่าก๊าซแต่ละชนิดก็จะให้สเปกตรัมที่แตกต่างกัน

                    เมตร      =  10.13     นาโมเมตร   

สีของสเปกตรัมหรือสีของเปลวไฟเกิดขึ้นได้อย่างไร

             อะตอมประกอบด้วยโปรตอนอยู่ในนิวเคลียส   และอิเล็กตรอนอยู่รอบนิวเคลียส     อิเล็กตรอน    คงไม่อยู่กับที่แน่นอน   มิฉะนั้นคงจะถูกดูดติดกับนิวเคลียสในสภาวะปกติอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่อยู่ในบริเวณที่มีผลรวมของพลังงานศักย์    ( พลังงานที่เกิดจากการดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอน   -  โปรตอน ) และพลังงานจลน์   ( พลังงานเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน )  ต่ำสุด   คือ   ระดับพลังงานพื้นฐาน (E 1   =  Ground  state)    เมื่อให้พลังงานแก่อะตอม    อิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งมากพอที่ทำให้มีพลังงานในสถานะถูกกระตุ้น   ( E 2   =  Excited  state)  คือ   สูงกว่าปกติ   เมื่อเป็นเช่นนี้อะตอมจะพยายามปรับตัวเองให้เข้าอยู่ในสถานะพื้น        โดยการคายพลังงานออกมาในรูปของแสงที่มีความถี่เฉพาะค่า

                                               =    พลังงานที่คายออกมา     =    E 1 – E 2      =