Квантовая механика. Горение

Question

Объясните, почему разные хим. элементы горят разными цветами. Я так понял, что дело в длине волны испущенного электроном фотона, когда он возвращается на орбиталь с меньшей энергией. Но хотелось бы численно убедиться хотя бы на примере горения водорода. Как посчитать какую энергию поглотит электрон, на какой уровень перейдет и почему он вобще возвращается?

Answer 1

Советую сначала разобраться с основами квантовой механики. У электрона в связанном состоянии (т. е. в атоме) энергия не может быть любой (как в классической физике) , а может принимать только ряд дискретных значений, называемых "уровнями" (т. е. "энергия квантуется") . Сответственно, поглощать и испускать энергию электрон может не какую угодно, а только равную разнице между его текущим "уровнем" и каким-то другим. Сответственно, все линии поглощения и излучения какого-то атома - это коллекция всех разностей энергий между всеми возможными парами уровней энергии электронов в нем. Высокие энергии крайне маловероятны, а потому использующие их линии крайне тусклы и во внимание обычно не принимаются. Расчет уровней энергии - штука не простая, на пальцах не объяснишь. Для водорода есть хорошая приблизительная формула (использующая упрощенную модель и без того простого атома) : Что касается "почему возвращается", это еще сложне объяснить: изучайте физику, читайте про принцип минимума энергии и про переход в боле вероятное состояние. Но на пальцах это можно представить как то, что все объекты "не любят" быть в состоянии с лишней накопленной энергией (т. н. "возбужденное состояние") и стараются сбросить е (перейти в "основное состояние") .

Answer 2

Только, не горения, а свечения. Горение — сложный процесс и там светится не то, что горит. Решаешь уравнение Шрёдингера для атома водорода. Оно решается точно в сферических функциях. Находишь спектр энергий. Ширина перехода (энергия) с любого уровня на любой даст энергию и частоту сответствующего фотона. Вот и смотри, какие линии каких цветов для разных атомов могут получаться. Спектроскопия называется.