องค์ประกอบของคลื่น ความยาวคลื่น (λ) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ มีหน่วยเป็นเมตร (m) หรือ นาโนเมตร (nm) ความถี่ของคลื่น (ν) คือ จำนวนรอบของคลื่นที่ผ่านจุดหนึ่งในเวลา 1 วินาที และ มีหน่วยเป็น จำนวนรอบต่อวินาทีหรือ เฮิร์ตซ์ (Hz)

สเปกตรัม การเกิดสเปกตรัม

สเปกตรัม 1. สเปกตรัมต่อเนื่อง

สเปกตรัม 2. สเปกตรัมไม่ต่อเนื่อง

สเปกตรัม สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยคลื่นที่มีความถี่ และความยาวคลื่นต่างๆกันเป็นช่วงกว้างดังรูป

สเปกตรัม แถบสี ความยาวคลื่น (nm) สีม่วง สีคราม-น้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง สีแสด (ส้ม) สีแดง 400 – 420 420 – 490 490 – 580 580 – 590 590 – 650 650 – 700

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1900 มักซ์ พลังค์ (Max Planck) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้ศึกษาพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สรุปได้ว่า “พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น” เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้ E คือ พลังงาน (J) h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ = 6.626 x 10-34 J.s คือ ความถี่ของคลื่น (Hz) c คือ ความเร็วของคลื่น = 2.997 x 108 m/s  คือ ความยาวคลื่น (m) หรือ (nm)

ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวณความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหน่วย nm ที่มีความถี่ 6. 26 x 1014 Hz

ตัวอย่างที่ 2 ธาตุชนิดหนึ่งเมื่อนำไปเผาไฟ จะเกิดเส้นสเปกตรัมหลายเส้น จากการทดลองพบว่า เส้นสเปกตรัมเส้นหนึ่งมีพลังงาน 4.0 x 10-19 J สเปกตรัมเส้นดังกล่าวจะมีความยาวและความถี่คลื่นเป็นเท่าใด และมีสีอะไร

ตัวอย่างที่ 3 เส้นสเปกตรัม 2 เส้น มีความยาวคลื่น 400 nm และ 500 nm จะมีพลังงานต่างกันเท่าใด

สเปกตรัมของธาตุ เส้นสเปกตรัมของธาตุ เป็นสมบัติเฉพาะของธาตุหนึ่ง ประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมหลายเส้น ธาตุต่างชนิดกันมีเส้นสเปกตรัมต่างกัน แต่อาจมีเส้นสเปกตรัมบางเส้นเหมือนกันได้

สเปกตรัมของธาตุ

สีของเปลวไฟเมื่อดูด้วยตาเปล่า สีของเส้นสเปกตรัมที่เด่นชัดที่สุด สเปกตรัมของธาตุ สารประกอบ สีของเปลวไฟเมื่อดูด้วยตาเปล่า สีของเส้นสเปกตรัมที่เด่นชัดที่สุด NaCl Na2SO4 BaCl2 BaCO3 CaCl2 CaSO4 เหลือง เขียวอมเหลือง แดงอิฐ เหลืองเข้ม เขียว แดงเข้ม

สีของเปลวไฟเมื่อดูด้วยตาเปล่า สีของเส้นสเปกตรัมที่เด่นชัดที่สุด สเปกตรัมของธาตุ สารประกอบ สีของเปลวไฟเมื่อดูด้วยตาเปล่า สีของเส้นสเปกตรัมที่เด่นชัดที่สุด CuCO3 CuSO4 KCl K2CO3 LiCl Li2CO3 เขียว ม่วง แดงเลือดนก เขียวเข้ม ม่วงเข้ม แดงเข้ม

Flame test ของสารประกอบของธาตุหมู่ 1A, Ba และ Ca สเปกตรัมของธาตุ Flame test ของสารประกอบของธาตุหมู่ 1A, Ba และ Ca

สเปกตรัมของธาตุ Flame test ของไอออนบวกของโลหะต่างๆ

สเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจน

สเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจน จากการทดลองพบว่าเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนมี 4 เส้น คือ สีม่วง สีน้ำเงิน สีเขียวเข้ม และสีแดง แสดงว่าอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนอะตอมมีระดับพลังงานได้หลายระดับ ค่าพลังงานของเส้นสเปกตรัมนี้สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม จากระดับสูงกว่ามายังระดับพลังงานที่ต่ำกว่า

แบบจำลองอะตอมของโบร์ จากความรู้เรื่องการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และการเกิดสเปกตรัมนี้ ทำให้ นีลส์ โบร์ (ชาวเดนมาร์ก) สร้างแบบจำลองอะตอม โดยอธิบายอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงของระดับพลังงานจะมีพลังงานเฉพาะตัวโดยระดับพลังงาน ของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดจะมีพลังงานต่ำสุดเรียก ระดับ K ระดับพลังงานที่อยู่ ถัดออกมา เรียก ระดับ L M N O P Q ตามลำดับ ต่อมาได้ใช้เป็นตัวเลขแสดงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน แทน คือ n = 1 หมายถึง ระดับพลังงานที่ 1 ซึ่งอยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุด ชั้นถัดออกมา n = 2 3 4 5 6 7 หมายถึงระดับพลังงานที่ 2 3 4 5 6 7 ตามลำดับ

แบบฝึกหัดที่ 2 1. เส้นสเปกตรัมสีแดงของโพแทสเซียมมีความถี่ 3.91 x 1014 Hz จะมีความยาวคลื่น เท่าใด 2. เส้นสเปกตรัมเส้นหนึ่งของธาตุซีเซียมมีความยาวคลื่น 456 nm ความถี่ของเส้น สเปกตรัมเส้นนี้มีค่าเท่าใด 3. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 8.5 x 104 Hz จะมีพลังงาน และความยาวคลื่นเท่าใด 4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 300 nm จะปรากฏอยู่ในช่วงคลื่นของแสง ที่มองเห็นได้หรือไม่ มีความถี่และพลังงานเท่าใด

แบบจำลองอะตอมของโบร์ จากความรู้เรื่องการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และการเกิดสเปกตรัมนี้ ทำให้ นีลส์ โบร์ (ชาวเดนมาร์ก) สร้างแบบจำลองอะตอม โดยอธิบายอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงของระดับพลังงานจะมีพลังงานเฉพาะตัวโดยระดับพลังงาน ของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดจะมีพลังงานต่ำสุดเรียก ระดับ K ระดับพลังงานที่อยู่ ถัดออกมา เรียก ระดับ L M N O P Q ตามลำดับ ต่อมาได้ใช้เป็นตัวเลขแสดงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน แทน คือ n = 1 หมายถึง ระดับพลังงานที่ 1 ซึ่งอยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุด ชั้นถัดออกมา n = 2 3 4 5 6 7 หมายถึงระดับพลังงานที่ 2 3 4 5 6 7 ตามลำดับ

แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก เนื่องจากทฤษฎีอะตอมของโบร์ ไม่สามารถอธิบาย โครงสร้างของอะตอมของธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้พยายามสร้างสมการทางคณิตศาสตร์ เพื่อคำนวณโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส จนได้แบบจำลองอะตอมที่มีลักษณะดังรูป จุดหนึ่งจุดคือ บริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอน จากแบบจำลองจึงสามารถสรุปได้ว่า บริเวณใกล้นิวเคลียสซึ่งมีกลุ่มหมอกทึบจะมีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่ห่างออกมาจากนิวเคลียสซึ่งมีกลุ่มหมอกจาง