Spectrum Natrium
 

Ik ben momenteel bezig met een klein project waarin ik het spectrum van een Natrium-lamp onderzoek.

Ik maak gebruik van een tralie en wat blijkt: het spectrum blijkt dus niet alleen uit oranje licht te bestaan, maar heeft ook enkele andere componenten, zoals rood, groen en blauw.

Wat dus opvalt is dat iedere kleur steeds uit 2 lijnen bestaat. Het oranje licht heeft dus 2 lijnen met een golflengte van 589.6 en 589.0 nm. Het groene bestaat weer uit 2 lijnen van 568.8 en 568.3 nm. Ieder component heeft dus 2 dicht bij elkaar liggende spectraallijnen.

Nu dus mijn vraag: wat veroorzaakt nou precies het ontstaan van die paren van lijnen?

Ik weet dat het met quantummechanica heeft te maken, maar dat vak heb ik nog helemaal niet gehad ;). Een bijgeleverd boekje spreekt onder andere over zaken als Stark- en Zeemaneffect, quantumgetallen (vibratie-, rotatie-, hoofd-,), baanimpulsmoment, spin, Pauli Principe en nog wel meer termen die nog niet echt behandeld zijn...

De verklaring van de lijnen hoef ik eigenlijk niet te geven, maar het zou wel nuttig zijn om te weten welk effect ik nou eigenlijk onderzoek... :)

quantumgetallen, spin en pauli principe horen ook bij quantummechanica.. het stark- en zeemaneffect ken ik niet.

het enige dat ik je zou kunnen vertellen is dat het te maken heeft met de bouw van de stof. En dat fotonen ontstaan als een electron uit een hogere laag (=energierijk) naar zijn normale/lagere (?) baan valt. De twee verschillende lengtes zouden te maken kunnen hebben met de punten waar de electronen terug vallen, en waar dus een foton ontstaat.
Maargoed, dat wist je zelf natuurlijk ook al :)

je bedoelt dat het terugvallen van elektronen uit een hogere naar een lagere energieniveaus voor de kleur zorgen.
Dat kan, en aangezien er aardig wat energiesprongen mogelijk zijn bij een atoom mogelijk zijn, zou het kunnen dat er 2 verschillende erg op elkaar lijken, dus ook golflengtes geven die op elkaar lijken.

Mjah, laat ik die 2 effect nou net een beetje hebben gehad met sterrenkunde ;)

Het stark effect zorgt ervoor dat een atoom onder invloed van een elektrisch veld een beetje uitgesmeerd spectrum krijgt.

Het zeeman-effect heeft weer te maken met een magnetisch veld en de invloed daarvan op het spectrum van de atomen...

Jah, heb het boekje net nog ff bestudeert. Er wordt inderdaad aangegeven dat een schil van elektronen eigenlijk ook weer is opgedeeld in meerdere energieniveaus.

Het heeft ook te maken met het feit dat natrium maar 1 valentie-elektron heeft... Maar verder kom ik ook niet :/

Weet je heel zeker dat de andere lijnen die je ziet niet hogere orde afbuigingen zijn?? Als dit zo zou zijn zou je dus in het midden twee oranje lijnen zien en dan aan weerszijde van de genoemde kleur een lijn.
Het zeeman effect is het in ieder geval niet want dat zorgt dat de energieverschillen tussen niveaus vergroot worden. Voor bijv. twee niveaus met dezelfde energie wordt dan het ene niveau iets hoger in energie en het andere iets lager.

Anders zijn het gewoon de hogere aangeslagen toestanden die je ziet. Je zou dan moeten opzoeken wat de energieniveaus in een Natrium atoom zijn. Je kunt dan door de energieverschillen tussen de niveaus uit te rekenen bepalen welke golflengtes mogelijk zijn. Hier staan i.i.g meerdere lijnen van Natrium vermeld...

Volgens mij is het doublet in Na gewoon te wijden aan de spin-baan koppeling, die splits een nl niveau op in twee deelniveaus. En de grootte orde van de splitsing is ongeveer 0.5 nm.

Het Zeeman effect is de opsplitsing van de energieniveaus onder invloed van een magnetisch veld.

Het Stark effect is de opsplitsing van de energieniveaus onder invloed van een extern electrisch veld.

Voor een deftige verklaring van Zeeman en Stark effect moet je storingsrekening in de kwantummechanica gaan toepassen (en dat is iets te hoog gegrepen als je nog geen kwantummechanica gekregen hebt).

Kee, na wat research ben ik er achter gekomen dat het veroorzaakt wordt door de draaiimpuls van het elektron wanneer het in een hogere baan zit.

De overgang van het buitenste elektron van 3p naar 3s is verantwoordelijk voor het oranje licht. Wanneer het valentie-elektron dus op een hoger niveau terecht komt (3p) springt het terug naar het energetisch laagste niveau: 3s. 3p is echter weer opgesplitst in 2 niveaus: 3p_3/2 en 3p_1/2. 3s is dat niet, want daar is het baanimpulsmoment 0 (=s).

Dit is dus mogelijk doordat bij Natrium de eerste 2 elektronen-schillen helemaal zijn gevuld, waardoor er 1 valentie-elektron overblijft. *heeft spoedcursus(je) quantummechanica gehad ;)*

Of zie ik nog iets over het hoofd ?

gebruik de rydbergformule om ja lijnen te brengen onder lymann-balmer-paschen-bracket en pfund lijnen

rydberg stelde vast dat de golflengten dievoorkomen in de spectra voldoen aan volgende formule:

(nu) = R( (1/n²) + (1/m²) )

met (nu) = frequentie
R = 3,3.10^15 /sec
m>n (allebei kwantumgetallen)

maar het staat ook niet verder uitgewerkt in ons boek :|