spectrum kwikdamp

[always]

Waardoor heeft een kwikdamplamp het spectrum dat hij geeft? Pieken op 620,578,546,490,436 en 405. Waardoor is het niet monochroom en welke elektronen zorgen daarvoor?

 

[Marko]

Vraag jezelf eerst af: Wat zorgt voor een piek / lijn?

[always]

"Door het gas loopt een elektrische stroom. De in de lamp aanwezige vrije elektronen en ionen geleiden de stroom: er vindt een gasontlading plaats. Vrije elektronen, die onder invloed van het aanwezige elektrische veld worden versneld, botsen met de atomen van het gas en met de metaalatomen. Bij deze botsing worden de elektronen, die zich in het hoogste energieniveau van het atoom bevinden aangeslagen naar een nog hoger energieniveau. Bij terugval naar het oorspronkelijk energieniveau wordt een foton oftewel elektromagnetische straling uitgezonden, soms in de vorm van zichtbaar licht, maar ook vaak in de vorm van ultraviolete straling. Deze straling wordt omgezet in zichtbaar licht door middel van fluorescerende stoffen aangebracht aan de binnenkant van de lamp."
"Een <b>kwiklamp</b> is een gasontladingslamp die gevuld is met kwikdamp. De ontlading veroorzaakt mede door de fluorescerende laag op de binnenzijde van de ballon, een helder wit licht".
 
Dit lees ik dan. Wat ik me dan afvraag is hoe het kan dat een elektron van een kwik-atoom zowel licht in de vorm van uv-licht als verschillende soorten zichtbare licht kan uitzenden in aanmerking genomen dat het alleen de buitenste elektronen zijn die worden aangeslagen. Ik veronderstel (wellicht ten onrechte) dat al die elektronen dezelfde energie bevatten (ze zitten immers in dezelfde schil?!) terwijl ze toch andere fotonen genereren. Hoe kan dat? En in hoeverre is het spectrum te wijten aan de kwikdamp zelf en in hoeverre aan de flurorescerende stoffen aan de binnenkant (als dat überhaupt iets uitmaakt voor de 'principiële' kwestie van ongelijke uitstraling?

[Marko]

Er staat op een gegeven moment:
 

Bij deze botsing worden de elektronen, die zich in het hoogste energieniveau van het atoom bevinden aangeslagen naar een nog hoger energieniveau.

 
Het woordje een is in dit verband cruciaal. Ze gaan naar een hoger niveau, maar er zijn verschillende hogere niveaus waar dat elektron terecht kan komen. En dus ook verschillende hogere niveaus van waaruit het kan terugvallen. Dat terugvallen kan overigens ook weer naar verschillende niveaus.
 
Het is uiteindelijk het energieverschil tussen de twee niveaus dat dat van belang is.

[always]

Dat verklaart al een hoop. Maar waardoor wordt de ene elektron dan hoger aangeslagen als de ander, als ze toch met dezelfde energie worden aangeslagen (daar ga ik dan wel vanuit)?

[Michel Uphoff]

Een voorbeeld van een waterstofatoom:
 
[sharedmedia=core:attachments:17903]
 
Lyman ultraviolet
Balmer zichtbaar licht
Paschen infrarood
(er zijn er overigens meer dan hier getekend)
 
Bij kwik werkt het allemaal een stuk ingewikkelder, maar ook daar vallen elektronen niet eenvoudigweg van het hoogste naar het laagste niveau, maar van een hoger naar een willekeurig lager niveau met fotonen van diverse energie-inhoud, en bijbehorende emissielijnen op diverse plaatsen in het spectrum als gevolg.

[Marko]

Dat verklaart al een hoop. Maar waardoor wordt de ene elektron dan hoger aangeslagen als de ander, als ze toch met dezelfde energie worden aangeslagen (daar ga ik dan wel vanuit)?

 
Ze worden niet met dezelfde energie aangeslagen.

[always]

De energie waarmee ze aangeslagen worden komt vermoedelijk uit de starter via de stroomtoevoer. Wat gebeurt daar dan dat er ongelijke stroom uit komt?
Maar stel dat er inderdaad wel gelijke energie wordt gegeven aan elke elektron/atoom van de kwikdamp is het dan wel zo dat er wel gelijk monochroom licht ontstaat? Of zijn er dan weer andere (kwantummechanische?) wetten die dat verhinderen

[Marko]

Zelfs als de elektronen aangeslagen zouden worden naar een orbitaal met dezelfde energie, dan is er nog niets gezegd over het orbitaal waar ze naar terugvallen.

[always]

Ik vermoed dat het voor jou ook gissen is waardoor dat dan komt, of weet niemand dat?

[Marko]

Dat weet niemand.

[always]

Ik weet niet of ik daar blij mee ben, maar het scheelt mij weer wat studiewerk?1

[Marko]

Nouja, dat zijn fundamentele eigenschappen van de kwantummechanica. Je kunt daar wel of biet blij mee zijn, maar dat verandert er niets aan.