Espectros continuos vs. discretos en varios materiales

Estas declaraciones muestran una gran confusión en los conceptos de la física moderna.

Leí que la razón por la que los sólidos emiten espectros continuos es que no tienen tiempo para dejar que sus electrones se desintegren, están demasiado juntos.

Es confuso estar hablando de tiempo con respecto a las emisiones y no das ningún enlace.

Para empezar a nivel atómico, en cualquier fase de la materia, gas, líquido, sólido, plasma, el marco es la mecánica cuántica. La mecánica cuántica trabaja con los potenciales de los electrones en el átomo, y entre átomos/moléculas y con las fuerzas intermoleculares de van der Waals en la red de los sólidos.

Los espectros atómicos de gas provienen de las excitaciones de los electrones y las posibles transiciones vibratorias de los átomos a medida que se mueven en el gas y se dispersan entre sí. Tenga en cuenta los altos valores de excitación necesarios de la fuente de alimentación, 5000 voltios.

Se necesitan altos valores de excitación para ver los espectros de emisión de los sólidos también, pero mucho antes de que la energía de entrada alcance las energías de nivel atómico necesarias para excitar las órbitas atómicas electrónicas, las líneas de energía intermolecular se excitan. El hierro en la fragua brilla, principalmente en el infrarrojo. La radiación parece continua para el ojo y los instrumentos porque hay muchos niveles de energía entre las moléculas que se superponen en valor debido a la complejidad de ~ 10 ^ 23 moléculas por mol en la materia, todas comprimidas en "toque" densamente con vecinos. Es efectivamente la radiación de cuerpo negro la que domina de los sólidos. Esto muestra la naturaleza cuántica no en líneas individuales sino en evitar la catástrofe ultravioleta , donde el modelo es de osciladores armónicos que cambian los niveles de energía.

Dado que los electrones se desintegran en el orden de 100 nanosegundos

Los electrones no se descomponen. La descomposición se puede atribuir a la desexcitación del átomo por emisión o la desexcitación de la red en los sólidos. El tiempo de desexcitación depende de la energía y se ajusta a los límites del principio de incertidumbre de Heisenberg.

Además, ¿las ondas electromagnéticas mueven los electrones, el átomo o ambos?

Ambos. Cuando la frecuencia es la adecuada para el nivel de energía, un electrón puede elevarse, o una molécula puede pasar a un nivel de rotación más alto, o un conjunto de moléculas puede pasar a un nivel más alto.

Si es simplemente la excitación de los electrones, no sé por qué debería dar paso también a la vibración de los átomos.

véase más arriba

Si da paso a la vibración, ¿no deberían los gases también dar paso a espectros continuos?

Si los gases son moleculares, tienen niveles vibratorios moleculares , pero las frecuencias no serán ópticas ya que estos niveles son de energía mucho más suave. La materia en fase gaseosa es muy difusa y las fuerzas intermoleculares existen transitoriamente, cuando se dispersan y transfieren energía cinética a niveles moleculares que luego decaen al estado fundamental.

La apariencia de continuidad ante el ojo se puede obtener como con lámparas de vapor de mercurio . Las líneas son discretas.

Bueno, los espectros de líneas atómicas ordinarias tienen un corte de frecuencia en el cual el electrón es expulsado del átomo. Entonces, a la inversa, un átomo ionizado, como un protón libre, puede capturar un electrón libre, que puede tener absolutamente cualquier valor de energía, por lo que por encima del límite de frecuencia espectral de la línea atómica, hay un verdadero espectro continuo correspondiente a los espectros de los átomos ionizados. El continuo NO es un peine de espectros lineales densamente empaquetados, es un espectro verdaderamente continuo, con cualquier longitud de onda o frecuencia más allá del límite del espectro atómico lineal.

Para los espectros de hidrógeno, el potencial de ionización es de 13,6 voltios. A partir de la ecuación fotoeléctrica de Einstein E = hf = 1,2398 eV um, podemos calcular la longitud de onda más corta del espectro del hidrógeno neutro como 91,12 nm en el vacío UV.

Utilizo un Manual de física bastante moderno como referencia principal para obtener datos numéricos precisos sobre fenómenos físicos. Es un manual, no un libro de texto, por lo que no explica; solo cita ecuaciones y números. Los editores son Walter Beneson, John W. Harris, Horst Stocker y Holger Lutz. Es una traducción del alemán publicada originalmente en 2000. Bajo "espectros atómicos y moleculares" y el átomo de hidrógeno, en la página 856 Fig 25.5 muestran un diagrama de energía del espectro de hidrógeno, con las series de Lyman, Balmer, Paschen y Brackett ; con la serie UV Lyman que va desde el nivel de ionización de nivel de energía cero hasta el estado fundamental de -13.595 eV. Por encima del nivel cero muestran un continuo para energías iniciales de electrones > cero correspondiente a la captura de electrones libres por parte de un protón. Las cuatro series son, por supuesto, para n = 1, 2, 3, 4. También enumeran una quinta serie "Pfund" para N = 5. Muestran que la serie de corchetes se extiende desde 1459 nm hasta aproximadamente 4000 nm, con la serie Lyman desde 91,16 nm hasta un poco más de 120 nm para la línea Lyman alfa. Los espectros de línea, por supuesto, se vuelven cada vez más densos para n y m en valores muy grandes; pero siguen siendo frecuencias discretas, como las describe la teoría del átomo de Bohr. La parte continua del espectro no es discreta, ya que el nivel de energía superior tiene un valor positivo. como lo describe la teoría del átomo de Bohr. La parte continua del espectro no es discreta, ya que el nivel de energía superior tiene un valor positivo. como lo describe la teoría del átomo de Bohr. La parte continua del espectro no es discreta, ya que el nivel de energía superior tiene un valor positivo.

En el análisis del espectro del Cuerpo Negro de Planck, ordenó (en 1900) que la energía emitida A CUALQUIER FRECUENCIA debe consistir en un número entero de paquetes (fotones) cada uno de energía hf pero nunca sugirió que las frecuencias de emisión estuvieran cuantificadas o fueran de alguna manera discretas. al igual que las líneas del espectro de hidrógeno del átomo de Bohr. Las energías de los fotones no están de ninguna manera restringidas a valores discretos; pero en CUALQUIER frecuencia, la energía del fotón es hf, lo que significa que la constante de Planck (h) es simplemente la cantidad de "acción" contenida en un ciclo de la frecuencia de onda asociada. (en unidades de Joule segundos).

La cuantización de Planck del espectro de radiación del cuerpo negro no está más cuantizada que decir que el espectro de las rocas que se encuentran en la Tierra está cuantizado para que las rocas se puedan contar, pero no se puede tener 0,35 de una roca; pero puedes tener una roca del tamaño que quieras, sin restricciones. Debo agregar que el producto E.lambda es simplemente hflambda que es simplemente hc que es la constante de Einstein de 1.2398 eV para el efecto fotoeléctrico.

Pero un átomo de hidrógeno ionizado (protón) puede capturar un electrón que tenga cualquier cantidad de energía cinética, que puede caer en cualquiera de los estados cuánticos del hidrógeno y emitir un fotón de cualquier energía superior a 13,6 eV, dependiendo de la energía inicial del átomo capturado. electrón, y el resultado es un espectro continuo no cuantificado que continúa hacia abajo desde 91,12 nm hasta longitudes de onda mucho más cortas en el espectro gamma.