परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रा बंद क्यों हैं?

सक्रिय इलेक्ट्रॉनों को अपनी स्थिर अवस्था में लौटने के लिए ऊर्जा मुक्त करने की आवश्यकता होती है। जब यह विमोचन होता है, तो यह प्रकाश के रूप में होता है। इसलिए, परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रा कम ऊर्जा स्तरों पर लौटने वाले परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करता है। क्वांटम भौतिकी की प्रकृति के कारण, इलेक्ट्रॉन केवल विशिष्ट, असतत ऊर्जाओं को अवशोषित और उत्सर्जित कर सकते हैं। प्रत्येक तत्व में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स और ऊर्जाओं की एक विशिष्ट व्यवस्था होती है जो यह निर्धारित करती है कि उत्सर्जन रेखाएं किस रंग की होंगी।

जबकि कई चीजें जो हम अनुभव करते हैं, वे शास्त्रीय, निरंतर यांत्रिकी द्वारा निर्धारित की जाती हैं, परमाणु दुनिया असंततता और संभावना से तय होती है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन असतत ऊर्जा स्तरों पर मौजूद होते हैं जिनमें कोई मध्य जमीन नहीं होती है। यदि कोई इलेक्ट्रॉन एक नए ऊर्जा स्तर तक उत्साहित होता है, तो वह तुरंत उस स्तर तक कूद जाता है। जब इलेक्ट्रॉन निम्न ऊर्जा स्तरों पर लौटते हैं, तो वे मात्राबद्ध पैकेटों में ऊर्जा छोड़ते हैं। आप इसकी तुलना उस आग से कर सकते हैं जो धीरे-धीरे जलती है। एक जलती हुई आग लगातार ठंडी होने पर ऊर्जा का उत्सर्जन करती है और अंततः जल जाती है। दूसरी ओर, एक इलेक्ट्रॉन अपनी सारी ऊर्जा तुरंत उत्सर्जित करता है और संक्रमणकालीन अवस्था से गुजरे बिना निम्न ऊर्जा स्तर पर कूद जाता है।

प्रकाश से ऊर्जा फोटॉन नामक पैकेट में मौजूद होती है। फोटॉन में अलग-अलग ऊर्जा होती है जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य के अनुरूप होती है। इसलिए, उत्सर्जन लाइनों का रंग एक इलेक्ट्रॉन द्वारा जारी ऊर्जा की मात्रा को दर्शाता है। यह ऊर्जा परमाणु की कक्षीय संरचना और उसके इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तरों के आधार पर बदलती है। उच्च ऊर्जा दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के छोटे, नीले सिरे की ओर तरंग दैर्ध्य के अनुरूप होती है।

जब प्रकाश परमाणुओं से होकर गुजरता है, तो वे परमाणु प्रकाश की कुछ ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं। एक अवशोषण स्पेक्ट्रम हमें दिखाता है कि प्रकाश से कौन सी तरंग दैर्ध्य एक विशेष गैस द्वारा अवशोषित की गई थी। एक अवशोषण स्पेक्ट्रम कुछ काली रेखाओं के साथ एक सतत स्पेक्ट्रम या इंद्रधनुष जैसा दिखता है। ये काली रेखाएं गैस में इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित फोटॉन ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती हैं। जब हम संबंधित गैस के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रम देखते हैं, तो यह उलटा प्रदर्शित करेगा; पहले अवशोषित फोटॉन ऊर्जा को छोड़कर उत्सर्जन स्पेक्ट्रम हर जगह काला होगा।

उत्सर्जन स्पेक्ट्रा में बड़ी संख्या में रेखाएँ हो सकती हैं। रेखाओं की संख्या एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर नहीं होती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन में एक इलेक्ट्रॉन होता है, लेकिन इसका उत्सर्जन स्पेक्ट्रम कई रेखाएँ दिखाता है। इसके बजाय, प्रत्येक उत्सर्जन रेखा ऊर्जा में एक अलग छलांग का प्रतिनिधित्व करती है जो एक परमाणु का एक इलेक्ट्रॉन कर सकता है। जब हम किसी गैस को सभी तरंगदैर्घ्य के फोटॉनों के संपर्क में लाते हैं, तो गैस का प्रत्येक इलेक्ट्रॉन अगले संभावित ऊर्जा स्तर में उत्तेजित करने के लिए बिल्कुल सही ऊर्जा के साथ एक फोटॉन को अवशोषित कर सकता है। इसलिए, उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के फोटॉन विभिन्न संभावित ऊर्जा स्तरों का प्रतिनिधित्व करते हैं।