3. Uvod v kvantno fiziko 2

2.3. ATOMSKI SPEKTRI 5
2.3 Atomski spektri
Ne le pri zavornem sevanju, temveč vselej, kadar vzbujamo atome, opazimo,
da lahko atomi prejmejo ali oddajo le diskretne obroke energije.
Ti so lahko različno veliki in so odvisni od atomov, ki jih opazujemo.
Če na primer na plin izbranih atomov svetimo z belo svetlobo, ki
vsebuje vse frekvence v nekem intervalu, v spektru svetlobe po prehodu
skozi plin opazimo, da nekatere frekvence manjkajo ali da je pri
njih svetlobe manj. Takemu spektru pravimo absorpcijski spekter in
je značilen za izbrane atome. Atomi torej lahko absorbirajo le fotone
nekaterih valovnih dolžin.
Priabsorpcijifotonaalitrkuzelektronialidrugimiatomiseatomu
poveča notranja energija. Tudi pri trkih se pokaže, da je sprememba
notranje energije možna le v karakterističnih obrokih. Za atom, ki ima
povečano notranjo energijo, pravimo, da je v vzbujenem stanju. Iz
vzbujenega stanja v stanje z najmanjšo notranjo energijo lahko atomi
prehajajo s sevanjem svetlobe ali pa s trki. Vzbujeni atomi lahko sevajo
samo fotone s frekvencami, ki ustrezajo karakteristi”nim spremembam
notranje energije atoma. Spektru izsevane svetlobe vzbujenih atomov
pravimo tudi emisijski spekter in je zančilen za dane atome. To seveda
izkoriščajo kemiki za analizo snovi.
Obstoj diskretnih vrednosti energije vzbujenih stanj je nemogoče razložiti
s klasično fiziko. Vendar se lahko spomnimo, da dobimo karakteristične
frekvence pri nihanju strune, zračnega stolpca v piščali ali
napete opne. Pri vseh teh primerih je karakteristična frekvenca posledica
tega, da imamo opravka s stoječimi valovi. To nas navede na zaenkrat
zelo megleno slutnjo, da imamo tudi pri elektronih v atomu
nekakšno valovanje.
Vklasični sliki je poseben problem stabilnost atomov. Rutherford
je v začetku 20. stoletja s poskusi pokazal, da je v atomih majhno
pozitivno nabito jedro, okoli katerega so negativni elektroni. Klasično
se morajo elektroni okoli jedra gibati kot planeti okoli sonca. Vendar
je tako gibanje pospešeno, zato bi elektroni morali sevati toliko časa,
dokler ne bi padli v jedro. Račun, ki ga bomo naredili kasneje, pokaže,
da bi naj bil ta c”as le kakih 10 −8 s. Atomov torej sploh ne bi smelo
biti.