Енергизовани електрони морају да ослобађају енергију да би се вратили у своје стабилно стање. Када се ово ослобађање догоди, оно се јавља у облику светлости. Дакле, атомски емисиони спектри представљају електроне у атому који се враћају на нижи ниво енергије. Због природе квантне физике, електрони могу да апсорбују и емитују само специфичне, дискретне енергије. Сваки елемент има карактеристичан распоред електронских орбитала и енергија који диктирају које ће боје бити емисионе линије.
Квантни свет
Док многе ствари које опажамо диктира класична, континуирана механика, атомски свет диктира дисконтинуитет и вероватноћа. Електрони у атому постоје на дискретним нивоима енергије без посредног стања. Ако је електрон побуђен на нови ниво енергије, он тренутно скаче на тај ниво. Када се електрони врате на нижи ниво енергије, ослобађају енергију у квантизованим пакетима. Ово можете упоредити са ватром која полако изгара. Запаљена ватра непрекидно емитује енергију док се хлади и на крају сагорева. С друге стране, електрон емитује сву своју енергију тренутно и скаче на нижи ниво енергије без проласка кроз прелазно стање.
Шта одређује боју линија у емисионом спектру?
Енергија из светлости постоји у пакетима који се зову фотони. Фотони имају различите енергије које одговарају различитим таласним дужинама. Стога боја емисионих линија одражава количину енергије коју ослобађа електрон. Ова енергија се мења у зависности од орбиталне структуре атома и нивоа енергије његових електрона. Веће енергије одговарају таласним дужинама према краћем, плавом крају спектра видљиве светлости.
Линије емисије и апсорпције
Када светлост пролази кроз атоме, ти атоми могу да апсорбују део светлосне енергије. Апсорпциони спектар показује нам које таласне дужине од светлости је апсорбовао одређени гас. Апсорпциони спектар изгледа као континуирани спектар, или дуга, са неким црним линијама. Ове црне линије представљају енергију фотона коју апсорбују електрони у гасу. Када погледамо емисиони спектар за одговарајући гас, он ће приказати обрнуто; спектар емисије ће бити црн свуда, осим за енергије фотона које је претходно апсорбовао.
Шта одређује број линија?
Емисиони спектри могу имати велики број линија. Број линија није једнак броју електрона у атому. На пример, водоник има један електрон, али његов емисиони спектар показује много линија. Уместо тога, свака емисиона линија представља другачији скок енергије који би електрон атома могао да направи. Када излажемо гас фотонима свих таласних дужина, сваки електрон у гасу може апсорбовати фотон тачно са правом енергијом да га побуди на следећи могући ниво енергије. Дакле, фотони емисионог спектра представљају низ могућих нивоа енергије.