โบร์

คลื่นและสมบัติของแสง
	จากแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดทำให้ทราบถึงการจัดโครงสร้างของอนุภาคต่าง ๆ ในนิวเคลียส แต่ไม่ได้อธิบายว่าอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสอยู่ในลักษณะใด  นักวิทยาศาสตร์ในลำดับต่อมาได้หาวิธีทดลองเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียส  วิธีหนึ่งก็คือการศึกษาสมบัติและปรากฏการณ์ของคลื่นและแสง  แล้วนำมาสร้างเป็นแบบจำลอง คลื่นชนิดต่าง ๆ เช่น  คลื่นแสง  คลื่นเสียง  มีสมบัติสำคัญ  2  ประการ  คือ  ความยาวคลื่นและความถี่
คลื่นแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นต่าง ๆ กัน  ดังรูปต่อไปนี้ แสงที่ประสาทตาคนรับได้เรียกว่า “แสงที่มองเห็นได้” (visible light) ซึ่งมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง  400 – 700 nm  แสงในช่วงคลื่นนี้ประกอบด้วยแสงสีต่าง ๆ กัน  ตามปกติประสาทตาของคนสามารถสัมผัสแสงบางช่วงคลื่นที่ส่องมาจากดวงอาทิตย์ได้  แต่ไม่สามารถแยกเป็นสีต่าง ๆ จึงมองเห็นเป็นสีรวมกันซึ่งเรียกว่า “แสงขาว” สเปกตรัมของอะตอม (atomic spectrum) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสงขาวประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นหลายค่าซึ่งเราไม่สามารถแยกส่วนประกอบของคลื่นต่าง ๆ ออกจากกันด้วยตาได้  ต้องใช้เครื่องมือช่วย  เช่น  ปริซึม  หรือสเปกโตรสโคป (spectroscope)  เมื่อเราผ่านแสงสีขาวหรือแสงสีต่าง ๆ ไปยังปริซึม  แสงจะแยกออกมาเป็นแถบสีต่าง ๆ เรียงกันตามความยาวคลื่น  แถบสีที่แยกออกมาได้เรียกว่า สเปกตรัม แบ่งเป็น  2  ประเภท  ดังนี้ 1.  สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง (continuous spectrum)  จะเป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่อเนื่องจนเห็นเป็นแถบ  ได้แก่ สเปกตรัมของแสงขาวซึ่งจะเห็นเป็นแถบสีรุ้งเรียงต่อกัน  โดยแสงสีม่วงหักเหมากที่สุด  มีความยาวคลื่นสั้น  แต่มีพลังงานมากที่สุด  ในขณะที่แสงสีแดงจะหักเหน้อยที่สุด  มีความยาวคลื่นยาวที่สุด  และมีพลังงานน้อยที่สุด 2.  สเปกตรัมแบบไม่ต่อเนื่องหรือแบบเส้น (Discontinuous spectrum  or Line spectrum)  เป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นบางค่าเว้นระยะเป็นเส้น ๆ บนพื้นดำ เนื่องจากสเปกตรัมแต่ละเส้นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เราจึงสามารถคำนวณหาค่าพลังงานของเส้นสเปกตรัมแต่ละเส้นได้จากสมการ E = นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมที่เกิดจากการเผาสารประกอบและธาตุบางชนิด  โดยนำสารประกอบมาเผา  แล้วสังเกตสีของเปลวไฟที่เกิดขึ้น  ส่องดูสีของเปลวไฟด้วยสเปกโตร สโคป เพื่อศึกษาสเปกตรัมที่ได้  ซึ่งสรุปได้ว่า 1.  สารประกอบของโลหะชนิดเดียวกันจะให้สีเปลวไฟสีเดียวกัน  และได้เส้นสเปกตรัมซึ่งเป็นแบบเฉพาะ  นั่นคือ  มีสีและตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมเหมือนกัน ดังตัวอย่างในตาราง ตัวอย่างสีของเปลวไฟที่ได้จากการเผาสารประกอบ Cu2+ Sr2+ Ba2+ Na+ Li+ K+ ตารางแสดงสีของเปลวที่เกิดจากการเผาสารประกอบ  สารประกอบ ตัวอย่าง สีของเปลวไฟ ลิเทียม LiCl  ,  LiNO3  ,  Li2CO3  สีแดง โซเดียม NaCl  ,  Na2SO4  ,  Na2CO3 สีเหลือง โพแทสเซียม KCl  ,  K2SO4  ,  KNO3 สีม่วง รูบิเดียม RbCl  ,  Rb2SO4  ,  RbNO3 สีแดงเข้ม ซีเซียม CsCl  ,  Cs2SO4  ,  CsNO3 สีฟ้า แคลเซียม CaCl2  ,  CaSO4  ,  Ca(NO3)2 สีแดงอิฐ แบเรียม BaCl2  ,  BaSO4  ,  Ba(NO3)2 สีเขียวแกมเหลือง ทองแดง CuCl2  ,  CuSO4  ,  Cu(NO3)2 สีเขียว สารประกอบของโลหะต่างชนิดกันอาจจะมีสีของสเปกตรีมคล้ายกัน  แต่จะมีตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมต่างกันเป็นแถบเฉพาะของโลหะนั้น ๆ ดังนั้นจึงสามารถใช้สีของเปลวไฟและเส้นสเปกตรัมในการวิเคราะห์องค์ประกอบของสารได้  โดยนำสารประกอบนั้นไปเผา  แล้วนำสีของเปลวไฟและเส้นสเปกตรัมที่ได้เปรียบเทียบกับผลการทดลองที่นักวิทยาศาสตร์ได้สรุปไว้แล้ว  การวิเคราะห์สารวิธีนี้เรียกว่า “Flame test” 2.  ในการเผาสารประกอบ  องค์ประกอบส่วนที่เป็นอโลหะจะให้สเปกตรัมในช่วงที่ตาเรารับไม่ได้  จึงมองไม่เห็นเส้นสเปกตรัม 3.  ในการศึกษาสเปกตรัมของธาตุที่เป็นแก๊สจะนำแก๊สไปบรรจุหลอดแก้วที่มีความดันต่ำ  และผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไปแทนการเผาด้วยความร้อน  เมื่อแก๊สได้รับพลังงานไฟฟ้าจะปล่อยแสงเป็นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของธาตุนั้น ๆ  และธาตุอโลหะบางชนิดก็ให้แสงที่ตารับได้  เช่น  He  ,  Ne  ,  Ar  เป็นต้น