สเปกตรัม

สเปกตรัมคืออะไร


แถบรังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นต่างๆกัน สเปกตรัมที่มองเห็นได้คือแสง เมื่อแสงขาวผ่านปริซึมจะเกิดการหักเหเป็นแสงสีต่างๆ ซึ่งเรียกสเปกตรัมตั้งแต่ความยาวคลื่นน้อยไปหามากตามลำดับ ดังนี้ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง
สเปกตรัมของแสงขาวเกิดจากการที่เมื่อแสงซึ่งมีความยาวคลื่นต่าง ๆ กันผ่านไปยังปริซึม แสงจะหักเหได้ไม่เท่ากัน เกิดเป็นแถบสีรุ้งต่อเนื่องกัน โดยมีความยาวคลื่นในช่วงต่าง ๆ ดังนี้

สเปกตรัม
ความยาวคลื่น (nm)
แสงสีม่วง
400 – 420
แสงสีคราม–น้ำเงิน
420 – 490
แสงสีเขียว
490 – 580
แสงสีเหลือง
580 – 590
แสงสีแสด (ส้ม)
590 –650
แสงสีแดง
650 – 700

สเปกตรัมเกิดขึ้นได้อย่างไร

สเปกตรัมเกิดจาก อะตอมที่ได้รับพลังงานจำนวนหนึ่ง ทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานสูงขึ้น อิเลกตรอนจะเคลื่อนที่จากสถานะพื้น ไปยังสถานะกระตุ้น ทำให้อิเล็คตรอนไม่เสถียร จึงตกกลับมาในสถานะพลังงานต่ำ และคายพลังงานออกมาในรูปของ พลังงานแสง ถ้าแสงเหล่านี้แยกออกจากกันชัดเจน จะปรากฏเป็นเส้นสเปกตรัม

เนื่องจากท่านอาจยังไม่รู้ว่า สถานะพื้น กับ สถานะกระตุ้น เป็นอย่างไร ผมขออธิบายเลยแล้วกัน
 
สถานะพื้น (ground state)
หมายถึงอะตอมที่อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียสมีพลังงานเฉพาะตัวอยู่ในระดับพลังงานต่ำ อะตอมในสถานะพื้นจะมีความเสถียรเนื่องจากมีพลังงานต่ำ

สถานะกระตุ้น (excited state)
หมายถึงอะตอมที่ได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น ทำให้อิเล็กตรอนถูกกระตุ้นให้อยู่ในระดับพลังงานสูงขึ้น ที่สถานะกระตุ้นอะตอมจะไม่เสถียร เนื่องจากมีพลังงานสูง

ประเภทของ สเปกตรัม

สเปกตรัมทั้งหมด 2 ประเภท คือ

1. สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง (continuous spectrum) จะเป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่อเนื่องจนเห็นเป็นแถบ ได้แก่ สเปกตรัมของแสงขาวซึ่งจะเห็นเป็นแถบสีรุ้งเรียงต่อกัน โดยแสงสีม่วงหักเหมากที่สุด มีความยาวคลื่นสั้น แต่มีพลังงานมากที่สุด ในขณะที่แสงสีแดงจะหักเหน้อยที่สุด มีความยาวคลื่นยาวที่สุด และมีพลังงานน้อยที่สุด
สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง
2. สเปกตรัมแบบไม่ต่อเนื่องหรือแบบเส้น (Discontinuous spectrum or Line spectrum) เป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นบางค่าเว้นระยะเป็นเส้น ๆ บนพื้นดำ
สเปกตรัมแบบไม่ต่อเนื่อง

บทความที่เก่ากว่า