การทดลองเรื่อง Spectrum

สเปกตรัมของอะตอม

          การศึกษาสเปกตรัมของอะตอมเป็นการศึกษาเกี่ยวกับการวัดความยาวคลื่นและความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อะตอมปล่อยออกมาหรือดูดกลืนเข้าไป นักวิทยาศาสตร์ได้อาศัยผลการทดลองเกี่ยวกับสเปกตรัมของอะตอมเพื่อเป็นแนวทางสำหรับสร้างทฤษฎีขึ้นมาอธิบายการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอม

 

รูป การจัดเครื่องมือการทดลองเพื่อสังเกตสเปกตรัมของอะตอมต่างๆ

 

            จากรูป  แสดงการจัดเครื่องมือเพื่อใช้สังเกตสเปกตรัมของอะตอม แหล่งกำเนิดแสงเกิดจากก๊าซอะตอมเดี่ยวหรือไอของอะตอมที่ถูกกระตุ้น เช่นด้วยการผ่านกระแสไฟฟ้า จากขบวนการนี้ อะตอมจะถูกทำให้อยู่ในสถานะซึ่งมีพลังงานสูงกว่า (กล่าวคืออยู่ในสถานะถูกกระตุ้น) เมื่อมันอยู่ในสถานะปกติหรือสถานะพื้น อะตอมที่อยู่ในสถานะกระตุ้นจะไม่สามารถอยู่ในสถานะนี้ได้เกินกว่า 10-8 s ก่อนที่มันจะกลับลงสู่สถานะปกติ ระหว่างการเปลี่ยนสถานะจากสถานะพลังงานสูงกว่ามายังสถานะพลังงานต่ำกว่า อะตอมจะปล่อยพลังงานส่วนที่เหลือออกมาในรูปของการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีนี้จะถูกส่องผ่านไปยังช่องแคบ และตกลงบนปริซึม (หรือเกรตติง) ปริซึมจะทำหน้าที่กระจายรังสีนี้ทำให้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันไปรวมกันที่จุดต่างๆ บนแผ่นฟิล์ม ซึ่งจะปรากฏให้เห็นเป็นเส้นสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ต่างกัน สเปกตรัมที่ได้นี้มีชื่อเรียกว่า เส้นสเปกตรัม (line spectrum)

            สเปกตรัมของสารต่างๆ ประกอบด้วยเส้นสเปกตรัม ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนสถานะของแต่ละอะตอม ดังนั้นสเปกตรัมจึงเป็นลักษณะเฉพาะตัวของอะตอมแต่ละชนิด (ลักษณะนี้ต่างจากสเปกตรัมต่อเนื่องของการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้จากผิวของวัตถุร้อนเช่นในกรณีของวัตถุดำ) เครื่องมือที่ใช้ศึกษาสเปกตรัมของอะตอมเรียกว่า สเปกโตรมิเตอร์ (spectrometer)

            ในครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดความยาวคลื่นเส้นสเปกตรัมของธาตุต่างๆ สเปกตรัมของอะตอมกลายเป็นสิ่งที่มีประโยชน์เพราะสามารถบ่งชี้ธาตุได้โดยอาศัยลักษณะเฉพาะของเส้นสเปกตรัม นอกจากนี้ยังพบว่าเส้นสเปกตรัมมีลักษณะที่เป็นระเบียบและแบ่งแยกออกเป็นอนุกรม (series) โดยที่ในแต่ละอนุกรมนั้นระยะระหว่างเส้นสเปกตรัมจะลดลงเรื่อยๆ เมื่ออนุกรมนี้เข้าใกล้ขีดจำกัดของมัน เช่นอนุกรมสเปกตรัมกลุ่มแรกที่สังเกตโดย เจ.เจ.บาลเมอร์ (J.J.Balmer) ในปี ค.ศ. 1885 จากสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน ความถี่ของเส้นสเปกตรัมในอนุกรมนี้เรียกว่าอนุกรมบาลเมอร์ ซึ่งอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้ บาลเมอร์ได้แสดงความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมในอนุกรมนี้ ด้วยสมการ

 

     เมื่อ = 3, 4, 5, 6                      

 

             เป็นความยาวคลื่นในหน่วยอังสตรอม สำหรับ = 3 = 6562.8 อังสตรอม เรียกว่าเส้น  สำหรับ = 4 = 4861.3 อังสตรอม เรียกว่าเส้น  ในทำนองเดียวกัน = 5, 6 ให้เส้น , … ตามลำดับ แสดงให้เห็นว่าเมื่อ  เพิ่มขึ้น ความยาวคลื่นจะมีค่าใกล้กันมากขึ้นๆ จนกระทั่ง  = 3645.6 อังสตรอม ซึ่งเรียกว่าขีดจำกัดของอนุกรม

รูป   แสดงเส้นสเปกตรัมของอนุกรมบาลเมอร์ของอะตอมไฮโดรเจน

 

            ในปี ค.ศ. 1897 เจ.อาร์. ริดเบอร์ก (J.R. Rydberg) ได้เขียนสมการของอนุกรมาลเมอร์ ในรูปที่สะดวกกว่า โดยการใช้ส่วนกลับของความยาวคลื่น

 

 เมื่อ = 3, 4, 5

 คือค่าคงที่ของริดเบอร์ก,  = 109677.5760.012 cm-1 สำหรับอนุกรมอื่นสามารถสังเกตได้ภายหลังจากที่โบร์ได้เสนอทฤษฎีอะตอมไฮโดรเจน ในปี ค.ศ. 1913

การทดลอง

1.   กดที่อะตอมของไฮโดรเจน (H)   กดปุ่ม absorption   สเก็ตรูป  spectrum   และกดปุ่ม  Emission   บันทึกรูป  spectrum  ดังตัวอย่างต่อไปนี้

 

2.  กดอะตอมธาตุใดก็ได้ด้วยตนเอง 2 ธาตุ  สเก็ตรูป  spectrum  ช่วง  absorption   และ Emiision  ออกมา


การทดลองเรื่อง spectrum  คลิกครับ

 เอกสารการสอน PDF

การศึกษาสเปคตรัมของอะตอมโดยใช้เกรตติ้ง  จำนวน  3  แผ่น  ขนาด 350 kb  คลิกค่ะ

 

กลับหน้าแรกของการทดลองฟิสิกส์ 2

คลิกปุ่มนี้ที่หน้าใดๆ ของการทดลองจะกลับสู่หน้าหลัก

  หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

 ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

ฟิสิกส์ 2  กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์ เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์  2 (บรรยาย) แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c  
ฟิสิกส์พิศวง สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์ วีดีโอการเรียนการสอน
หน้าแรกในอดีต แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF

สุดยอดสิ่งประดิษฐ์

   การทดลองเสมือน 

บทความพิเศษ  ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)
พจนานุกรมฟิสิกส์ 

 ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์

ธรรมชาติมหัศจรรย์ 

 สูตรพื้นฐานฟิสิกส์

การทดลองมหัศจรรย์  ดาราศาสตร์ราชมงคล

  แบบฝึกหัดกลาง 

แบบฝึกหัดโลหะวิทยา  

 แบบทดสอบ

ความรู้รอบตัวทั่วไป 

 อะไรเอ่ย ?

ทดสอบ(เกมเศรษฐี) 

คดีปริศนา

ข้อสอบเอนทรานซ์ เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
คำศัพท์ประจำสัปดาห์  

  ความรู้รอบตัว

การประดิษฐ์แของโลก ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง  การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ  

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

กลับหน้าแรกเรื่องการทดลองเสมือนจริง

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง