原子からのスペクトルの発光のしくみを教えてください

質問

原子のスペクトルについてなのですが、

「原子からのスペクトルの発光の仕組みを簡単に説明せよ」

との問いに対し、どう答えれば良いでしょうか？教えてください。
また次の問いもお答え頂ければ非常に助かります。

「虹は、主虹は水滴内部で光が１回反射したものであり、副虹は２回反射したものであるが、主虹は円の外周部が赤で内部に行くほど橙、黄、緑、青、藍、紫のように変化して見えるのは何故か？光が水滴に反射する模式図を作図して、それをもとに説明せよ。」

とあります。是非お答えください。お願いします。

回答No.1

genso-cake

原子は、原子核の周りを電子が回っていて、決まった軌道を回っているのは高校の化学で学習済みと思います。

もし、電子が何らかのエネルギー（光・熱など）によって、他の電子軌道に移ったとします。
その状態から、元の状態に戻るとき軌道の差の分のエネルギーが放出されます。
このエネルギーは電磁波になって、その波長が可視光ならば目に見える形になります。
もちろん、X線や紫外線、赤外線になる可能性もあります。

一方、電子の軌道は、ある決まったエネルギーのものしか存在できず、
エネルギーの値(エネルギー準位)が飛び飛びになっています。
（格好良くいえば、「量子的になっている」。中間がない）

エネルギーの差は、すなわち電磁波の波長なので、
スペクトルは1本の線（輝線）になって見えます。

虹については、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%99%B9
に、そのままの図があるので参照してください。

スペクトルが分かれる原因は、反射ではなく屈折でおきます。
そして、屈折率は波長によって違う。
ここがわかっていれば、説明できると思いますよ。