火焰光谱

火焰光谱

当盐（NaCl）被引入无色火焰，由于钠的特性，发射出明亮的黄色光，那为什么氯不产生它特有的色光呢？

任何元素的蒸汽，当它被热能或电能适当激发时，就会发光。当此光被送入分光计，若干分立的不同波长的“谱线”会被发现，这是元素的特性。也就是说，每种元素有它自己的一套分立波长——它自己的原子光谱。

只有波长在400和700nm（1nm＝10埃）之间，对人眼来说才是可见光。而且，波长在400和700nm之间的色光的混合又是白（无色）光。因此，要产生特有色光，一种元素的光谱必须只包含可见光谱的一个或两个区域。不然，光将呈现白色。

一个原子发光，无论什么时候，总是它的一个电子被激发到较高能级，然后回到较低能级。发射光子的波长，跟两能级之差的能量成反比。明确地说，是从较高能级到较低能级的一个跃迁，发射光子的波长

此处h是普朗克恒量（6．6×10^－34J·s），c是光的速率（3．0×10⁸m/s）。

不同元素的原子有各自不同的核外电子数和不同的能级次序。因此，每种元素有不同的光谱。而且，哪一能级被激发，随激发的方法而定。火焰是一种比较弱的激发方法，到此通常它激发的能级不像在放电管里被激发的那样多。

11个电子的钠，只有一个电子在满壳层之外，钠的最低受激能级被隔得很开，相当于价电子在半径较大的轨道上。钠的第一受激态跟它的基态的能量差相当于580nm的波长是在可见光谱的黄色区域。钠被火焰激发，从第一受激态跃迁到基态，发生了高频辐射；所以这一黄色光占据了它的光谱。铜，镫、铅和砷是另外一些元素，它们对火焰各自有表现其特性的颜色。

在另一方面，有许多元素不给火焰着色，其中有氦、氧和氯。这主要是因为火焰不能激发适宜的能级。在气体放电管里，氯发射白光，而极光的黄绿色来源于氧原子的558nm跃迁，当上层大气被来自太阳的高速质子轰击时，其中的氧被激发。

概略地说，一种元素的光谱随原子结构和激发它的方法而定。一种特征颜色出现在于元素的原子光谱里只有可见光谱一个或两个区域的波长。