Các ngôi sao có khối lượng và tuổi khác nhau thì sẽ có cấu trúc khác nhau. Vậy làm sao chúng ta có thể xác định được? Để tìm hiểu câu hỏi này chúng ta sẽ cùng đi sâu vào hai vấn đề dưới đây nhé!
Tại sao các electron di chuyển trong nguyên tử có thể tạo ra quang phổ hấp thụ và phát xạ?
Vào các thế kỷ trước, có rất nhiều thuyết và mô hình cố gắng miêu tả điều này. Và mô hình phổ biến được sử dụng để giải thích quang phổ vạch phát xạ là mô hình nguyên tử Bohr.
Theo tiên đề Bohr, các electron di chuyển xung quanh hạt nhân với những quỹ đạo xác định gọi là những quỹ đạo dừng. Khi nhận được năng lượng (dưới dạng nhiêt hoặc quang), electron di chuyển từ quỹ đạo có mức năng lượng thấp hơn lên mức năng lượng cao hơn. Thời gian tồn tại của electron ở trạng thái mức năng lượng cao này thường rất ngắn (cỡ 10-5 s) nên electron gần như ngay lập tức trở lại mức năng lượng dừng thấp hơn, bền vững hơn. Khi electron đi từ quỹ đạo có mức năng lượng cao về mức năng lượng thấp, electron sẽ phát ra năng lượng đúng bằng với năng lượng nó hấp thụ dưới dạng bức xạ điện từ. Năng lượng này tồn tại dưới dạng các hạt photon nhờ vậy mà ta thu được quang phổ phát xạ.
Ứng dụng của quang phổ phát xạ trong việc phát hiện thành phần của 1 vật thể.
Như đã nói ở trên khi electron thay đổi vị trí trên các quỹ đạo dừng, ta thu được các quang phổ phát xạ. Electron ở các lớp khác nhau di chuyển về lớp thấp hơn sẽ giải phóng các lượng tử năng lượng xác định có mức năng lượng khác nhau. Do đó quang phổ vạch do mỗi loại nguyên tử tạo ra có các màu khác nhau do sự khác nhau của các lớp electron của mỗi loại nguyên tử.
Các nguyên tử có trong bảng tuần hoàn đều khác nhau về số electron, số lớp, bán kính nguyên tử, khoảng cách giữa các lớp. Mà các quang phổ vạch hay hấp thụ sinh ra do sự di chuyển qua các lớp của các electron dẫn đến khác nhau về quang phổ. Các quang phổ này đặc biệt đến mức mỗi loại nguyên tử chỉ phát ra một loại quang phổ duy nhất. Vì vậy ta chỉ việc đối chiếu quang phổ phát xạ của một chất với các mẫu mẫu quang phổ có sẵn (thu trong phòng thí nghiệm) thì có thế ngay lập tức xác định nguyên tử đó.
Trong thực tế, các photon sinh ra nhờ kích thích nguyên tử thường trộn lẫn với nhau, giống ánh sáng Mặt Trời màu trắng do sự trộn lẫn nhiều photon trong dải quang phổ nhìn thấy. Do đó chưa thể xác định được ngay dải phổ nguyên tử đó phát ra mà cần phải thông qua một số thiết bị nhằm khúc xạ ánh sáng và đưa ra các vạch màu riêng rẽ.
Trong thiên văn, để xác định thành phần của một ngôi sao không đơn giản chỉ sử dụng lý thuyết về mô hình nguyên tử Bohr. Ta cần phải áp dụng rất nhiều kĩ thuật đặc biệt mà những kĩ thuật đó lại dựa trên những lý thuyết phức tạp hơn có thể kể đến như lý thuyết về sóng, hiệu ứng Doppler,…
Tìm hiểu và chia sẻ bởi Ban Học Thuật – CLB Thiên văn học Đà Nẵng
