Reflectie

Lisa stelde deze vraag op 13 januari 2022 om 17:16.

 Hallo,

Ik ben lichtelijk verward over de reflectie van stoffen. Hoe zit het met de absorptie/Emissie spectrum van stoffen die reflecteren? En hoe gebeurt dit op atomair niveau?

Een andere vraag:
De absorptiespectrum, de zwarte strepen die daar inzitten, zijn toch de strepen die overeen komen met het emissiespectrum?

Reacties

Theo de Klerk op 13 januari 2022 om 17:41

Stoffen die licht uitstralen hebben een emissiespectrum: lijnen of veel lijnkleuren naast elkaar zodat het een continuum is of lijkt. Alle andere stoffen absorberen alles of selectief. In het laatste geval reflecteren ze de rest.

Stoffen waarop licht straalt nemen dat licht op (worden warmer, moleculen van de stof trillen harder) of weerkaatsen het geheel (spiegel) of deels. 
De moleculen in een vaste stof zitten in een rooster. Dat werkt als een tralie waarop licht interfereert. Licht wordt gereflecteerd door de moleculen, maar licht gereflecteerd door het molecuul eerder of later wordt dat ook. De beide teruggekaatste lichtstralen interfereren en alleen bij constructieve interferentie kunnen we dat licht zien. De rest wordt uitgedoofd (destructieve interferentie).
De werking is net zo als bij spleten waar licht doorheen schijnt: daarachter zie je ook alleen op bepaalde plekken licht.

Dus als "wit" licht op een blauw boek schijnt, dan reflecteert dat boek alleen het blauwe licht. Alle andere licht heft zichzelf destructief op. Maar de golflengte van "blauw licht" is blijkbaar precies goed om door de moleculen van die boekenomslag constructief te worden gereflecteerd. Daarom ziet het boek ook blauw.  Als geen enkele kleur licht goed weerkaatst, dan is het boek zwart.  De zwarte  letters in een boek zijn om die reden zwart.  En blauw pigment is blauw omdat de moleculen van die kleurstof precies de golflengte blauw goed terugkaatsen. Een pauw met al zijn blauw-gele oog-vormige versieringen op zijn staart ziet er alleen zo uit omdat zijn veren en de stof waaruit die veren bestaat, blauw en geel terugkaatsen: het wordt het veroorzaakt door de interferentie van het licht door veren. Zoals een olievlek ook allerlei kleuren lijkt te hebben die het qua stofkleur niet heeft.
Omdat vaste stoffen moleculen in een rooster hebben gerangschikt, zijn vaste stoffen heel divers gekleurd. Veel meer dan vloeistoffen die veelal doorzichtig zijn en gassen nog doorzichtiger. Als je ze al ziet is het vaak omdat vaste stoffen (emulsie, pigment, rookdeeltjes, waterdruppels) erin zweven.

Maar in het kort: kleur zie je alleen omdat weerkaatst licht alleen die kleur golflengte constructief weerkaatst en de rest niet. Dat "dooft uit" na reflectie of wordt door de stof opgenomen (die daardoor opwarmt).

Een absorptiespectrum van een negatief van het emissiespectrum. Wat een stof zelf uitstraalt komt doordat elektronen in atoombanen van een hoger naar een lager energieniveau springen. De verschilenergie wordt als lichtdeeltje uitgestraald. De energie van het foton bepaalt de kleur van het licht. 
Als de elektronen van een stof vooral in de laagste energietoestand zitten, dan kan het door opname van een foton van de juiste energie een sprong maken naar een hoger energieniveau. Dan verdwijnen er fotonen uit de lichtstraal: welke fotonen hangt af van de energie die de geabsorbeerde fotonen hebben.

Jaap op 13 januari 2022 om 18:28
Dag Lisa,

Gezien je vragen ga ik ervan uit dat je het niveau van vwo 6 in Nederland hebt. Laat het maar weten als dat niet zo is. Wat betreft je tweede alinea…

Ja, de "zwarte" lijnen in een absorptiespectrum zitten inderdaad bij dezelfde golflengte als de lichtende lijnen in een discreet emissiespectrum van hetzelfde atoom of ion zoals in Binas tabel 20. (Discreet: afzonderlijke lijnen, geen continu spectrum.) De lichtende emissielijnen van spectrum 3 (atomair waterstof) zitten juist onder absorptielijnen in het zonnespectrum 2. Niet zo gek: het "oppervlak" van de zon, fotosfeer genaamd, bestaat voor het grootste deel uit waterstof.
In tabel 20 zijn de emissiespectra 3 tot en met 11 en 13 gemaakt van de gasvormige stof onder lage druk (atomen zijn aangeslagen door een hoge temperatuur, botsing met een snel elektron of zoiets). Zoals je ziet, heeft bij voorbeeld dit natriumgas onder lage druk niet hetzelfde emissiespectrum als het continue emissiespectrum van heet natrium in vaste vorm (Planck-kromme, tabel 22, zogenoemde thermische emissie of temperatuurstraling).

Het lijnenspectrum van natrium in tabel 20 ontstaat op atomair niveau doordat een aangeslagen atoom dat terugvalt naar een lagere energietoestand, alleen fotonen met een specifieke energie kan uitzenden (emissie), namelijk het energieverschil tussen toegestane energieniveaus van die atoomsoort. Hiervoor geldt niet de Planck-kromme.
Fotonen met die energie kunnen omgekeerd een atoom in een hogere aangeslagen toestand brengen (absorptie): het is een even groot energieverschil tussen dezelfde energieniveaus.

Ben je misschien dezelfde Lisa als in de onderstaande draad? Als het nog nodig is, kan ik misschien op afstand iets voor je doen.
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/79713

Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft vierentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)