Atomin rakenne

Atomi ja sähkömagneettinen säteily

Perusatomiahiukkaset

Protonien lukumäärä, neutronit ja elektronit atomissa voidaan määrittää yksinkertaisista säännöistä.

• Protonien määrä atomin ytimessä on yhtä suuri kuin atominumero (Z).
• Elektronien lukumäärä neutraalissa atomissa on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä.
• Atomin massanumero (M) on yhtä suuri kuin ytimen protonien ja neutronien lukumäärän summa.
• Neutronien lukumäärä on yhtä suuri kuin atomin (M) ja atomiluvun (Z) välisen erotuksen.

Esimerkkejä: Let ”s määritä protonien, neutronien ja elektronien määrä seuraavissa isotoopeissa.

Elementin eri isotoopit ovat tunnistetaan kirjoittamalla atomin massan numero symbolin vasempaan yläkulmaan. 12C, 13C ja 14Care-isotoopit (Z = 6) ja sisältävät siten kuusi protonia. Jos atomit ovat neutraaleja, niiden on myös sisällettävä kuusi elektronia. Ainoa ero näiden isotooppien välillä on neutronien lukumäärä ytimessä.

12C: 6 elektronia, 6 protonia ja 6 neutronia

13C: 6 elektronia, 6 protonia ja 7 neutronia

14C: 6 elektronia, 6 protonia ja 8 neut rons

Sähkömagneettinen säteily

Suuri osa atomien elektronien rakenteesta tiedetystä on saatu tutkimalla mattojen ja sähkömagneettisen säteilyn eri muotojen vuorovaikutusta. on joitain sekä partikkelin että aallon ominaisuuksia.

Hiukkasilla on tarkka massa ja ne vievät tilaa. Aallolla ei ole massaa, ja silti ne kuljettavat energiaa kulkiessaan läpi avaruuden. Energiansiirtokyvyn lisäksi aalloilla on neljä muuta ominaisuutta: nopeus, taajuus, aallonpituus ja amplitudi. Taajuus (v) on aaltojen (tai jaksojen) määrä aikayksikköä kohti. Aallotaajuus ilmoitetaan jaksoyksikköinä sekunnissa (s-1) tai hertseinä (Hz).

Aallon idealisoitu piirustus alla olevassa kuvassa kuvaa amplitudin ja aallonpituuden määritelmiä. Aallonpituus (l) on pienin etäisyys aallon toistuvien pisteiden välillä. Aallon amplitudi on aallon korkeimman (tai alimman) pisteen ja aallon painopisteen välinen etäisyys.

Jos mitataan aallon taajuus (v) sykleissä sekunnissa ja aallonpituus (l) metreinä, Näiden kahden luvun tulon yksikkö on metriä sekunnissa. Taajuuden (v) ja aallon aallonpituuden (l) tulo on siis nopeus (a), jolla aalto kulkee avaruuden läpi.

vl = s

Valo ja muut sähkömagneettisen säteilyn muodot

Valo on aalto sekä sähköisellä että sähköisellä magneettiset komponentit. Siksi se on eräänlainen sähkömagneettinen säteily.

Näkyvä valo sisältää kapean taajuuksien ja aallonpituuksien kaistan siinä sähkömagneettisen spektrin osassa, jonka silmäsi voivat havaita. Se sisältää säteilyn, jonka aallonpituudet ovat noin 400 nm (violetti) ja 700 nm (punainen). Koska se on aaltoilevaa, valo taipuu, kun se tulee lasiprismaan. Kun valonheitin on kohdennettu prismaan, eri aallonpituuksien valonsäteet taivutetaan eri määrillä ja valo muuttuu värispektriksi. Alkaen spektrin sivulta, jossa valo on taivutettu pienimmällä kulmalla, värit ovat punaisia, oransseja, keltaisia, vihreitä, sinisiä ja violetteja.

Kuten voimme nähdä seuraavasta kaaviosta, energian kuljettama valo kasvaa, kun siirrymme punaisesta siniseen näkyvän spektrin poikki.

Koska sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus voi olla jopa 40 m tai niinkin lyhyt kuin 10-5 nm, näkyvyysspektri on vain pieni osa sähkömagneettisen säteilyn kokonaisalueesta.

Sähkömagneettinen spektri sisältää radio- ja TV-aaltoja, mikroaaltoja, infrapunaa, näkyvää valoa, ultraviolettia, röntgensäteitä, g- säteet ja kosmiset säteet, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Nämä eri säteilymuodot kulkevat kaikki valon nopeudella (c), mutta ne eroavat kuitenkin taajuuksiltaan ja aallonpituuksiltaan. Taajuustuote kertaa sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus on aina yhtä suuri kuin valon nopeus.

vl = c

Tämän seurauksena sähkömagneettisella säteilyllä, jolla on pitkä aallonpituus, on matala taajuus, ja korkean taajuuden säteilyllä on lyhyt aallonpituus.