如果只有一个钠原子能看到吸收谱线

如果只有一个钠原子能看到吸收谱线
比如钠的谱线,太阳光是不断产生的,但太阳大气中的钠元素数量会不断增加吗?为什么能不断吸收特定频率的太阳光而产生谱线?如果太阳大气里只有一个钠原子,还能产生钠的谱线吗?
鸡毛蒜皮2008 1年前 已收到1个回答 举报

vanilla_sm 幼苗

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原子核外的电子吸收特定能量的光子,产生特征的吸收谱;
同时,吸收了能量的电子从基态跃迁到激发态.
激发态的电子不稳定,又会通过一次或多次跃迁,落回基态,同时以光子或者以热的形式放出能量.也就是说,这是个动态的可逆的过程.
而且,不管是激发态还是基态,都只是电子的能量在变化,连电离都算不上,对原子核更是没有影响.也就是说,钠元素还是钠元素,不会因此而消耗.
至于说一个钠原子能不能产生谱线,我想谱线是有的,只是仪器精度不太可能测出来.

1年前 追问

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鸡毛蒜皮2008 举报

感谢回答!关于一个钠原子能不能产生谱线的问题,我是想问,太阳光是向四面八方发射的,而钠原子的位置比较固定,或者说不可能覆盖整个太阳大气吧,没有经过钠原子的太阳光不会产生谱线吧,这样的话,光谱上的暗线是表示没有这个频率的光还是这个频率的光比较少?

举报 vanilla_sm

一个钠原子有一个钠原子的特征吸收,这个是客观存在的,但是“谱线”是你的仪器实际测量的结果。能不能得到一个钠原子的谱线,更多的是基于实验过程的讨论,而不是物理现象的本身。
因此,我不太确定你讨论这样的问题有什么意义。
就你说的情景,做文字上的讨论的话。
钠原子无论在太阳的什么地方,它都会受到太阳光辐射,发生特征吸收。所以,问题是我们能不能采集到这个吸收信号,也就是能不能采集到这一个钠原子的信号。
首先,钠原子不是固定的,如果不加其他限定条件, 理论上它在太阳内各处都有一定的概率出现。假设钠原子在太阳中做完全无规的运动,在太阳各处出现的概率相同。我们的设备可以认为是针对太阳上特定区域采样。如果我们采样的时间是理论上的“瞬间”,那么在这个瞬间,我们的采样空间里可能包含这个钠原子,也可能没有包含到这个钠原子。
但是我们的采样时间并不是瞬间,而是一个时间段。在一定的时间尺度上做平均,这个采样空间内包含的钠原子数量并不是简单的整数,而是总的钠原子数量乘以一个钠原子在这个区域的分布概率。
这个概念有点类似与电子云,即使只有一个电子,它还是以电子云的形式存在。
也就是说,对于宏观上的采样时间来说,我们对太阳上任意一个区域进行采样,都会采集到这个钠原子的信号,只是信号又被“稀释”了若干倍。
剩下的问题就是,我们是否还有可能把这个信号从背景噪音里分离出来。
其实所谓谱线,只是波谱中的暗线,并非是亮度为零的线,只是比与背景值比起来暗一些。谱线只有相对明暗,而并不是非“有”即“无”。在一定的区间上,可以认为暗线与背景相比越暗,对应元素的数量越多。但是,哪怕光路上全是钠原子,也一定还是会有未被吸收的光子,谱线再暗,还是会有光子到达。哪怕只是一个原子的信号,它也是客观存在,但是它使谱线变暗的量,与背景本身的波动比起来,可能已经毫无意义了。
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