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2006 年 1 月 14 日

紅外光天文史 (14): 氫原子光譜能階
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 在昨天對於 吸收或放射能量的電子光譜能階 的介紹中, 認識到在近代的量子物理裡, 描述「 原子 (atom)」內位處於較高能階的 「 電子 (electron)」,由於能階的較不穩定, 而使得電子容易從較高的能階 (Em) 掉落到較低、較穩定的能階 (En) , 同時釋放出等同於兩個能階差的「 光子 (photon)」, 呈現「 放射譜線 (emission line)」, 其能量間的關係是 Ephoton = Em - En

        在宇宙星際間充滿著絕大部分的氣體原子是(hydrogen), 依據「玻爾 (Bohr) 原子模型 」的論點,單一原子的電子能階可以表示成 Ek = - 13.6 Z2 / k2 eV , 式中 Z 為原子序,k 為電子能階,1 電子伏特 (eV) = 1.602 × 10-19 焦爾。 則氫原子序 Z = 1 ,其電子能階 k = 1 時 E1 = - 13.6 eV ; k = 2 時 E2 = - 3.4 eV ; k = 3 時 E3 = - 1.51 eV ; k = 4 時 E4 = - 0.85 eV •••。 由上圖所示,電子從較高能階跳至最低的能階 (k = 1), 所釋出的光譜稱為「 來曼 (Lyman) 譜線」, 為 紫外光 的波段。 電子從較高能階跳至最低的能階 (k = 2), 所釋出的光譜稱為「 巴耳摩 (Balmer) 譜線」, 為 可見光 的波段。 電子從較高能階跳至最低的能階 (k = 3), 所釋出的光譜稱為「 帕申 (Paschen) 譜線」, 為 紅外光 的波段。 電子從較高能階跳至最低的能階 (k = 4), 所釋出的光譜稱為「 布拉克 (Brackett) 譜線」, 也是在 紅外光 的波段。

明日主題 : 紅外光天文史 (15): 太陽光譜線
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主編 : 陳輝樺陳輝樺                 
                         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                                 王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
                                                    蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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