スペクトルとエネルギー準位の関係

関係を示せという課題が物理化学であったのですか、どういうことかわからないんで教えてくださいm(__)m

No.2 ベストアンサー 回答者： paddler 回答日時： 2005/05/15 23:04

吸収スペクトル・発光スペクトルなど、光のスペクトルの横軸は一般に波長（単位はnmが多い。

赤外は波長の逆数の波数を使うのが一般）です。波長λの光の振動数（周波数）νは、ν＝ｃ／λ（ｃは光速）となります。この振動数νを持つ光に含まれる光子１個は、ｈν（ｈはプランクの定数）なるエネルギーを持っています。これから分かるように、スペクトルの横軸は「光子のエネルギー」の情報なのです。

分子内の電子が飛び飛びのエネルギー値しか取り得ない（量子化されている）ことは習いましたね。そして何にもしない（熱や光で励起されていない）状態では、各軌道にある電子はその軌道内で最も安定な低い準位（基底状態）にあります。そこに、この基底状態とその一つ上の準位とのエネルギー差に等しいエネルギーを持った光子がやってくるとその光子（のエネルギー）を吸収して電子は一つ上の準位にあがることができます。これが紫外可視域の波長で見られる光の吸収現象です。そのため、照射する光の波長を連続的に変えていくと、各軌道の基底状態とその一つ上の準位とのエネルギー差に一致するエネルギーに対応する波長の光だけが選択的に吸収されるのです。
発光スペクトルや蛍光スペクトルも同様です。これら光子を放出する方は、熱や光照射で励起されて一つ上の準位に上がった電子が基底状態に落ちてくる時に、その差のエネルギーを持つ光子を放出する、という発光現象です。
ポイントは、スペクトルの縦軸である"強度＝光子の数の情報"にあるのではなく、横軸がもつ"波長＝光子のエネルギーの情報"の方にあるのです。

この回答へのお礼

ありがとうございました。助かりました。

お礼日時：2005/05/17 18:57

No.1 回答者： paddler 回答日時： 2005/05/15 20:27

> どういうことかわからないんで教えてくださいm(__)m

anpan3さんが「わからない」状況について、もう少し情報を詳しく、つまり「どこまでは分かって」いて、「どこからが分からない」のかをもう少し具体的にお願いできますか？　

それともう一つ、「スペクトル」の横軸がどんな物理量（単位のことではなく）に対応しているのかはお分かりですか？

この回答への補足

早々の返答有り難うございます。物理化学の勉強を始めたばかりなんで全くと言っていいほどわからないんですが、発光・吸光スペクトルが電子の量子化につながるとかも書いてましたがさっぱり・・・

補足日時：2005/05/15 22:09