Atomer och ljus

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Inledning:

I detta arbete har jag valt att skriva om atomen och dess förmåga att sända ut ljus och hur man kan använda spektrum till att identifiera olika ämnen. Jag har valt att skriva om detta ämne för att jag tycker det är intressant. Jag tycker att det är intressant att läsa om det eftersom atomer i stort sett bygger upp hela vår omgivning. Genom att söka på Internet och läsa i böcker så har jag letat information om just detta ämne.

Om atomen:

Man trodde länge att atomen var den minsta beståndsdelen som fanns tills man kom på att atomen bestod av flera beståndsdelar; en kärna med protoner( positivt laddad) neutroner (neutralt laddade) och med elektroner (negativt laddade) som snurrade runt om kärnan, elektronerna snurrar runt så snabbt att de bildar ett ”skal”.

Men man har också hittat mindre beståndsdelar i atomen. Dessa är i dagsläget de minsta som finns och de kallas kvarkar och leptoner (en elektron är en lepton). Kvarkar och leptoner går inte att se, anledningen till att man vet att de finns är för att man har skickat saker i långa tunnlar under jorden i näst intill ljusets hastighet. Kvarkar finns i sex former och är aldrig ensamma. De vanligaste och lättaste kvarkarna är Upp och Ner och de upptäcktes först tillsammans med Sär. Sär fick senare sällskap med Charm, och de är båda ganska vanliga. Men däremot är Topp och Botten kvarkarna otroligt ovanliga. De här kvarkparen tillhör varsin familj, till familjen hör också två leptoner.
En vanlig proton består av två upp och en ner kvark, medan en neutron bygger man upp av en upp och två ner kvarkar.

Atom betyder odelbar, men partikeln fick namnet innan man visste att atomen bestod av elementarpartiklar. Vi säger att en atom är den minsta mängd av ett grundämne som har grundämnets egenskaper. Eftersom atomer är så otroligt små kan vi inte se dem med blotta ögat, men i ett modernt scanningtunnelmikroskop kan man se enskilda atomer. Man känner till drygt 100 olika atomer. Atomer som är likadana tillhör samma grundämne. Alla grundämnen finns ordnade i periodiska systemet. Varje grundämne har tilldelats ett kemiskt tecken med en eller två bokstäver. Atomer innehåller alltid lika många protoner som elektroner, och är därför elektriskt neutrala. Ett bestämt grundämne har alltid samma antal protoner, men atomerna behöver inte vara lika tunga. Det beror på att antalet neutroner kan variera i kärnan. Sådana avvikande atomer kallas isotoper. Atomer kan antingen lämna ifrån sig eller ta upp elektroner. Antalet negativa laddningar blir antingen mindre eller större än antalet positiva laddningar i kärnan. Atomen är då inte längre neutral och kallas för jon.

Ljus och spektrum:

Ljus är en form av elektromagnetisk strålning med en våglängd mellan cirka 390 och 770 nanometer (1 nm =10-9 meter). Genom att solen belyser jorden och ögat är känsligt för strålning i just detta intervall, kan vi se vår omgivning. I många sammanhang används ordet ljus även om strålning utanför den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet, exempelvis kallas den hastighet med vilken all elektromagnetisk strålning rör sig (ca 300 000 km/s i vakuum) för ljushastigheten.
Optik behandlar ljus, som uppstår av förändringar i elektronernas energi. Exempelvis kan man värma ett ämne, och då rör sig elektronerna livligare och livligare. Men de strävar efter att återta sina lägre energiniåver; när detta sker avges en foton vars våglängd (Våglängden är avståndet mellan repeterande delar av ett vågmönster. Den betecknas ofta med den grekiska bokstaven lambda (λ)) bestäms av ämnets möjliga energinåver. Olika våglängder uppfattar vårt öga som färg, varför vi säger att olika ämnen har olika färg.


Ljus från en solen svartkroppsstrålare (svartkroppsstrålare) har ett kontinuerligt spektrum och består alltså av en obruten följd av frekvenser. Ljuset från solen är sådant att det vid en uppdelning uppvisar alla färger som det mänskliga ögat kan observera, vilket leder till att ljuset normalt uppfattas som vitt. Om ljus som innehåller ett kontinuerligt spektrum får passera genom ett ämne (exempelvis en gas, eller förgasat ämne) och sedan delas upp i ett spektrum, så kommer vissa våglängder att ha absorberats av ämnet och framträda som mörka linjer i spektret. Ett sådant spektrum kallas ett absorptionsspektrum och de mörka linjerna för absorptionslinjer. På liknande sätt avger ett ämne som upphettas ljus med vissa bestämda våglängder som kan delas upp i ett emissionsspektrum, där de olika våglängderna framträder som en serie ljusa linjer - emissionslinjer. Om man jämför ett ämnes absorptionsspektrum med dess emissionsspektrum kan man lätt se att linjerna hamnar på exakt samma frekvenser.

Spektroskopi är samlingsnamnet för experimentella metoder där man använder en del av det elektromagnetiska spektrumet för att undersöka material, dvs. grundämnen eller föreningar, för att få reda på vilka ämnen de är.
Ordet spektroskopi anger ordagrant att man tittar på ett spektrum. Historiskt har de spektroskopiska metoderna utvecklats ur iakttagelser av spektra av det slag som man får när ljuset från till exempel solen får passera en prisma. Om det även passerat genom en gas kan man iaktta mörka band eller linjer i spektret, beroende på att gasens atomer eller molekyler absorberat ljus av vissa våglängder. Sådana absorptionsband, liksom ljusa emissionsband, kan också iakttas i spektrum från stjärnor. Jämförelse mellan stjärnspektra och laboratoriespektra har sedan 1800-talet betytt enormt för förståelsen av världsrymden. I och med kvantmekanikens utveckling har spektroskopiska metoder bringat klarhet i atomers egenskaper. Spektroskopi omfattar idag inte bara det synliga spektret utan alla mätbara våglängdsområden. När man inte bara iakttar att det finns ett mörkt eller ljust band vid en viss våglängd utan man mäter både våglängd och intensitet talar man om spektrometri. Det gemensamma för all spektrometri är en intensitet som en funktion av en våglängd eller frekvens. En graf som visar detta funktionssamband kallas spektrogram.

Det finns olika sorters ljus, vissa kan vi se och andra inte.
Infrararött ljus, ultraviolett ljus och synligt ljus.

Sammanfattning:

I detta arbete har jag till en början skrivit om atomer och hur de är uppbyggda. En atom betyder odelbar, och består av protoner, neutroner och elektroner. Jag har också beskrivit kvarkar och leptoner. En lepton är en elektron. Om man tar två Upp och en Ner kvark så bildar man en proton och tvärt om, om man vill bilda en neutron. Alla grundämnen har tilldelats en eller två bokstäver och finn i det periodiska systemet. Ljus är en form av elektromagnetisk strålning. Genom att solen belyser jorden och ögat är känsligt för strålning i just detta intervall, kan vi se vår omgivning.

Ljus uppstår av förändringar i elektronernas energi. Genom att värma upp ett ämne så rör sig elektronerna mer och mer. Men de vill ha tillbaka sin lägre energinivåer. När detta sker avges en foton vars våglängd bestäms av ämnets möjliga energinivåer. Olika våglängder uppfattar vårt öga som färg. Det finns tre olika spektrum; kontinuerligt spektrum, absorptionsspektrum och emissionsspektrum. Ljus från solen har ett kontinuerligt spektrum. Om ljus som innehåller ett kontinuerligt spektrum får passera genom ett ämne t.ex. gas och sedan delas upp i ett spektrum, så kommer vissa våglängder att absorberats av ämnet och framträda som mörka linjer i spektret. Ett sådant spektrum kallas ett absorptionsspektrum. Om man istället värmer ett ämne så får man ett s.k. emissionsspektrum.

Om man vill undersöka grundämnen eller föreningar så använder man det elektromagnetiska spektrumet. Experimentella metoder där man använder det elektromagnetiska spektrumet har spektroskopi som samlingsnamn. Ordet spektroskopi anger ordagrant att man tittar på ett spektrum. De spektroskopiska metoderna har utvecklats ur iakttagelser av spektra av det slag som man får när ljuset från till exempel solen får passera en prisma.
Det finns tre sorters ljus, två av dem kan vi inte se. Det d...