Emise, Absorpce a Charakteristika Atomového Spektra

07.03.2026

Poznatek, že energie atomů je kvantována a že může nabývat jen určitých dovolených hodnot, byl potvrzen řadou experimentů. Jeden z nich se týkal spekter záření vydávaného atomy při výbojích v plynech.

Typy Emisí a Absorpce

Existují tři základní typy emisí a absorpce:

Spontánní emise (samovolná emise) - přechod z vyššího energetického stavu do stavu nižšího s energií, při kterém atom (resp. molekula) vyzáří foton o frekvenci splňující podmínku. Jednotlivé atomy při ní vyzařují nekoordinovaně, emitované fotony mají různou fázi a vznikající elektromagnetické záření je nekoherentní. Tímto způsobem září např.
Absorpce - je opačný proces, při kterém atom (resp. molekula) v nižším energetickém stavu pohltí foton odpovídající frekvence a přejde do vyššího stavu, přičemž platí. Rozdíl energií musí atom resp. molekula získat najednou!
Stimulovaná emise - existenci tohoto třetího procesu dokázal A. Einstein ve své práci z roku 1912. Při tomto procesu foton s frekvencí dopadá na atom (resp. molekulu) ve vyšším energetickém stavu a přiměje ho k přechodu do nižšího stavu za vyzáření dalšího fotonu. Původní foton se přitom nepohltí a oba fotony se pohybují společně dále stejným směrem, jako foton, který emisi vyvolal. Jsou synchronizovány, mají stejnou frekvenci a stejnou fázi. Jedná se tedy o koherentní záření (koherentní vlnění). Záření se tak zesiluje a proces se může lavinovitě opakovat s dalšími atomy (resp.

Absorpce a spontánní emise jsou vlastně procesy opačné a oba stejně pravděpodobné.

Rozdíl mezi spontánní a stimulovanou emisí si lze dobře představit na příkladu cvičenců, kteří cvičí na hrazdě. Studenti visí na hrazdě a mají za úkol držet se co nejdéle. Jak jim budou postupně docházet síly, budou postupně (samovolně, spontánně) „odpadávat“ dolů.

Charakteristika Spekter Záření

Spektrum záření vydávaného látkami se dělí podle dvou kritérií:

Čtěte také: O barevném spektru v přírodě

Spojité spektrum - je tvořeno elektromagnetickým zářením všech vlnových délek (resp. frekvencí). Zdrojem spojitého elektromagnetického spektra je např. vlákno žárovky.
Čárové spektrum je tvořeno čárami, které ve spektru buď chybějí a nebo jsou v něm zastoupeny osamoceně. Chybějí-li ve spektru určité čáry, jedná se o absorpční spektrum - některé čáry byly absorbovány materiálem, kterým záření procházelo na cestě od zdroje k pozorovateli.

Soustava spektrálních čar je pro každý druh atomů, každý prvek charakteristická. Na základě znalosti spektra lze každý prvek přesně identifikovat a provádět tak chemickou spektrální analýzu.

Elektronová Konfigurace Atomů

Stavba elektronového obalu je složitá, protože závisí na rozložení elektronů v obalu. Toto rozložení se znázorňuje pomocí orbitalů. Nemůžeme však tvrdit, že elektron se pohybuje po orbitalu nebo se na tomto místě nachází. Atomový orbital je oblast v okolí jádra, kde je největší pravděpodobnost nalezení elektronů. Tvar a orientaci orbitalu popisují kvantová čísla.

Hlavní kvantové číslo (n): Rozhoduje o velikosti a energii atomového orbitalu.
Vedlejší kvantové číslo (l): Určuje tvar orbitalu, u prvků s více elektrony ovlivňuje energii elektronů.
Magnetické kvantové číslo (m): Určuje orientaci orbitalu v prostoru.

Elektronovou konfigurací máme na mysli uspořádání elektronů v obalech atomů. Nejjednodušším atomem je atom vodíku, který obsahuje v obalu jen jeden elektron. Tento elektron je umístěný v orbitalu 1s. U ostatních atomů, vzhledem k většímu počtu elektronů, je uspořádání elektronů v obalu složitější a řídí se několika pravidly. V obalu atomu neexistují žádné dva elektrony ve stejném kvantovém stavu.

Spektrum Atomu Vodíku

Jako jedno z prvních bylo zkoumáno spektrum atomu vodíku. Vodík se může nacházet jen v určitých energetických stavech. Při přeskoku elektronu z vyššího (excitovaného) stavu do nižšího, vyzařuje atom vodíku elektromagnetické záření.

Ze série spektrálních čar:

Čtěte také: Spektrum přírodních zajímavostí

Lymanova série vzniká při přeskoku elektronu z vyšších energetických stavů do stavu s n=1.
Balmerova série vzniká při přeskoku elektronu z vyšších energetických stavů do stavu s n=2.
Paschenova série vzniká při přeskoku elektronu z vyšších energetických stavů do stavu s n=3.

Laser

Laser je zdroj světla mimořádných vlastností. Jeho název vznikl z prvních písmen anglického názvu - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, neboli zesilování světla stimulovanou emisí záření.

Světlo vzniká při přechodu atomu z jednoho stavu do druhého. Existují tři možnosti jak toho docílit.

Světlo z laserového zdroje má výjimečné vlastnosti.

Existují různé typy laserů lišících se aktivním prostředím i konstrukčním uspořádáním. Některé lasery pracují ve viditelné, jiné v infračervené nebo ultrafialové oblasti spektra.

Absorpce

Absorpce je fyzikální proces, který můžeme sledovat při průchodu světla nějakou látkou nebo předmětem. Představme si paprsek slunečního světla, který rozložíme na spektrum. Stejně jako Joseph von Fraunhofer v roce 1814 spatříme v duhovém proužku tmavé čáry. Světlo, které prochází nějakým jiným prostředím, může být absorbováno buď úplně, selektivně nebo čárově jako v případě Fraunhoferových čar.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Selektivní absorpce je pohlcení pouze určité části spektra, širších pásů nebo celých oborů. To vede například k barevnosti látek. Máme-li předmět, který pohlcuje modrou, zelenou a žlutou barvu vnímáme ho na bílém světle jako červený.

Hlavním zákonem světelné absorpce můžeme nazvat Lambertův-Beerův zákon. Ten nám říká, o kolik procent poklesne intenzita záření paprsku procházejícího látkou, která má absorpční vlastnosti. Neboli absorbance (veličina, která udává, jak mnoho světla bylo pohlceno měřeným vzorkem) je přímo úměrná koncentraci absorbující látky.

Kde A je absorbance, ε molární absorpční koeficient, C je molární koncentrace roztoku a d tloušťka vrstvy (materiálu, kterým světlo prochází).

kde I0 je intenzita paprsku, který do látky vstupuje a I je intenzita paprsku vystupujícího.

tags: #spektrum #atomu #emise #absorbce #charakteristika