[Janou]

Dit staat in mijn boek:

Alle atomen absorberen bij dezelfde golflengte(s) als die ze uitzenden.

Alleen bij natuurkunde leren we juist dat je een rode pen ziet omdat hij alleen de kleur rood uitzend en de andere kleuren opneemt. Is “Alle atomen absorberen bij dezelfde golflengte(s) als die ze uitzenden.” dit dan misschien alleen zo bij gassen?

[Mathijs]

Hoi Janou,

Beide uitspraken zijn waar. En voor alle stoffen, niet alleen bij gassen. Dat zit namelijk zo: als licht geabsorbeerd wordt door atomen of moleculen, nemen de elektronen in het atoom of molecuul de energie van het lichtdeeltje (foton) over. De elektronen raken komen in een hogere energietoestand terecht (en zogeheten ‘aangeslagen toestand’). Nu, een atoom of molecuul kan niet elk foton zomaar opnemen, maar dat foton moet een bepaalde energie hebben die klopt met de energieniveaus van het atoom of molecuul. In Binas 21 zie je een paar voorbeelden van de energieniveaus van de elektronen in waterstof en helium. Zo’n hogere energietoestand waar dat elektron zich dan in bevindt is niet echt stabiel, een beetje alsof een voetbal bovenop de lat van een doel balanceert, en na een (heel erg kort) tijdje zal het elektron die extra energie kwijtraken door terug te vallen naar een lagere energietoestand. Omdat energie altijd behouden moet zijn, zendt het elektron op het moment dat het terugvalt een foton uit met een energie gelijk aan het verschil in energie tussen de energieniveaus. Om dat te illustreren: Als je in tabel 21A kijkt, bijvoorbeeld, zie je de energieniveaus van het waterstofatoom en ook welke golflengten van de uitgezonden fotonen daarbij horen. In tabel 20 kan je op de spectraalplaat zien dat bij die golflengten inderdaad ook een absorptie en emissielijn van waterstof zit! Dat komt dus omdat die elektronen door fotonen te absorberen en weer uit te zenden heen en weer ping-pongen tussen de energieniveaus. Als het elektron dus aangeslagen wordt en weer terugvalt naar datzelfde energieniveau, neemt het een foton op en zendt het een foton uit van dezelfde gofllengte.

Echter, zo’n elektron hoeft niet per se terug te vallen naar het niveau waar het oorspronkelijk vandaan kwam, maar het kan ook naar een ander niveau terugvallen. Zo kan het, om bij het waterstofvoorbeeld te blijven, bijvoorbeeld een foton van 102.6 nm opnemen om van het 1e, laagste energieniveau aangeslagen te worden naar het 3e energieniveau, en vervolgens een foton uitzenden van 656 nm om uiteindelijk in het 2e energieniveau terecht te komen.

Precies dat process is wat in moleculen gebeurt. Wat absorptie betreft is het grootste verschil tussen atomen en moleculen dat er in moleculen veel meer energieniveaus zijn, veel meer ’treden’ waar de elektronen naartoe kunnen springen zo’n energietrap als in tabel 21, zeg maar. Dus als je met een pen bijvoorbeeld moleculen rode kleurstof op papier aanbrengt en je kijkt ernaar, absorberen die kleurstofmoleculen allerlei golflengtes, maar sommige golflengtes net wat meer dan anderen. Wanneer dat kleurstofmolecuul zó gemaakt is, dat de energieniveaus in het molecuul zo zijn dat de meeste golflengtes, behalve de golflengtes van rood licht, geabsorbeerd worden, weerkaatst het rode licht op je papier en zie je dus de rode letters op je papier staan.

[Een beetje achtergrond: Bij de meeste kleurstoffen gaan de elektronen uit de hoge energietoestanden terug naar een lage energietoestand door naar de vele, dichtbijelkaarliggende energieniveaus terug te vallen. Dit gebeurt telkens met het uitzenden van een lichtdeeltje met lage energie, bijvoorbeeld in het infrarode gebied. Die energie wordt dan dus omgezet in warmte. Dit is precies waarom zwarte objecten in de zon veel warmer worden dan witte, In die zwarte dingen worden de fotonen namelijk goed geabsorbeerd door de elektronen en daarna efficient omgezet naar infrarode straling!

Er zijn ook nog sommige kleurstoffen die zo gemaakt zijn dat een deel van de aangeslagen elektronen eerst niet terugvalt naar een energieniveau dat dichtbij de hoge energietoestand ligt, maar naar een wat dieper liggend niveau. Als het elektron dan bij dat terugvallen een foton uitzendt wat in het zichtbarelichtspectrum valt, zie je dat als fluorescentie. Dus daarom zijn die markeerstiften bijvoorbeeld zo fel: daar worden dus fotonen van allerlei (hoge) energieën omgezet naar bijvoorbeeld gele, rode of groene fotonen en zendt zo’n kleurstof dus meer fotonen van die energie uit dan je erop schijnt!]

Het antwoord is wat uitgebreid geworden. Hopelijk helpt het je verder. Als het niet duidelijk is, help ik je graag nog even verder :-).

Groetjes,
Mathijs

[Janou]

Aah volgens mij snap ik het dankuwel!

Want als een pen rood is zend hij alleen rood ligt uit en dit komt doordat de elektronen energie opnemen en dan naar de aangeslagen toestand gaan, deze energie komt weer vrij, maar dit wil niet zeggen dat de elektron ook weer naar de oorspronkelijke plek gaat?

En is het dan zo dat je iets in een bepaalde kleur ziet doordat je ogen dan naar de elektronen kijken en niet de energie die op je oog valt want die verandert niet als alle opgenomen energie weer uitgezonden wordt.

[mui]

Dag Yanou

Het klopt nog niet helemaal:

Een pen ziet rood omdat deze alleen het rode licht uit het spectrum terugkaatst en de andere kleuren absorbeert. Laat je er geen licht opvallen, bivoorbeeld in het donker, dan ziet de pen niet rood. De pen is dus zelf geen lichtbron.

Als in een atoom of molecuul in de aangeslagen toestand een elektron terugvalt naar een lager energieniveau, dan is dat atoom of molecuul zelf een lichtbron. Je ziet dan overigens niet het elektron zelf dat terugvalt, maar de verschijnselen tijdens dat terugvallen.
Als een elektron naar een lager energieniveau gaat moet er, volgens de wet van behoud van energie energie ,vrijkomen. Deze hoeveelheid energie moet je per elektron bekijken vandaar dat we spreken van lichtdeeltjes: fotonen. Elk foton ontstaat door de terugval van één elektron naar een leger energieniveau. Je kunt dus niet de energie van twee gelijkltijdig terugvallende elektronen bij elkaar optellen en op die manier een energierijker foton produceren. De energie van een foton leidt tot een bepaalde golflengte van het licht. Als er dus fotonen ontstaan met één bepaalde hoeveelheid energie, hebben we te maken met licht van één golflengte. Dit nemen wij waar als één bepaalde kleur licht
Dit licht zien wij in een verdere donkere omgeving, vandaar mijn opmerking dat het atoom bij terugval van een elektron zelf een lichtbron is.

Verdere vragen?
We merken het wel.
Goede kerstdagen toegewenst
Groet
MUI

[Janou]

Oh is het dus zo een voorwerp neemt energie op, de elektronen gaan naar de aangeslagen toestand, die vallen later weer terug alleen niet alle elektronen geven precies evenveel energie als straling terug want bij sommige elektronen blijven ze in een hogere toestand dan in het begin?

Danku voor het antwoord en u ook fijne dagen gewenst!

[mui]

Nog een aanvulling:

Als elektronen niet naar de grondtoestand terugvallen, maar naar een hoger energiniveau ,verliezen zij minder energie en “produceren” zij dus fotonen met minder energie. Daardoor heeft de uitgezonden straling een grotere golflengte. Als deze straling met ons oog zou kunnen worden waargenomen zouden wij dit zien als licht van een andere kleur.
Ons oog zou dan de mengkleur van twee kleuren licht warnemen.
Met een zogenaamde spectroscoop zou je wel de afzonderlijke soorten straling overigens wel kunnen detecteren.

Ik vermoed dat het zo wel duidelijk is.
Zo niet: Laat het me weten

Groet
MUI

[Auteur]

Berichten