Aaltoluku
Wikipedia
Aaltoluku on aallonpituuden λ käänteisarvo 1/λ. Se ilmoittaa aallonpituuksien lukumäärän pituusyksikköä kohti aallon etenemissuunnassa. Aaltolukua saatetaankin joskus kutsua aaltotiheydeksi. Aaltoluvun tunnus on tyhjiössä kulkevalle aallolle , väliaineessa kulkevalle
. Aaltovektorin suuruutta eli kulma-aaltolukua k = 2π/λ kutsutaan usein lyhyesti aaltoluvuksi.
Aaltoluvun yksikkönä on yleensä cm−1 (lausutaan esimerkiksi ”senttimetriä miinus yhteen”). SI-järjestelmän mukainen yksikkö on m−1 (1 cm−1 = 100 m−1).
Spektroskopiassa aallot ovat fotoneista koostuvaa sähkömagneettista säteilyä ja säteilyn energiaa kuvaa yhtä hyvin aaltoluku kuin aallonpituus tai taajuus. Aaltoluvulle voidaan kirjoittaa seuraavat lausekkeet:
missä λ on fotonin aallonpituus tyhjiössä, ν fotonin taajuus, c valonnopeus, E fotonin energia ja h Planckin vakio.
Fotonin aaltoluku ja taajuus ovat suoraan verrannollisia fotonin energiaan. Taajuuksien arvot ovat yleensä suuria, mutta aaltoluvut ovat pienempiä ja siten usein helpommin käsitettäviä. Infrapunasäteilyn aaltolukualue on noin 10–10 000 cm−1, joten infrapunaspektroskopiassa spektrit piirretään useimmiten aaltolukuyksiköissä. Esimerkiksi karbonyyliryhmä >C=O absorboi yleensä voimakkaasti säteilyä, jonka aaltoluku on 1 700 cm−1:n lähettyvillä. Vastaava taajuus on noin 5,1 · 1013 Hz.
cm−1 | kJ/mol | eV | |
---|---|---|---|
1 cm−1 | 1 | 0,01196 | 0,0001240 |
1 kJ/mol | 83,59 | 1 | 0,01036 |
1 eV | 8066 | 96,49 | 1 |
Jos tiedetään fotonin energia, fotonin aaltoluku voidaan selvittää edellä esitetyn yhtälön avulla. Oheisen taulukon mukaan esimerkiksi 1 elektronivoltin verran energiaa sisältävän fotonin aaltoluku on noin 8 066 cm−1. Joskus sanotaan epätäsmällisesti, että ”energia on 100 aaltolukua”, kun tarkoitetaan, että ”energia vastaa aaltolukua 100 senttimetriä miinus yhteen”.
Vetyatomin spektriviivat kertova yhtälö ilmoitetaan usein aaltoluvuissa:
missä RH =109 677 cm−1 on vetyatomin Rydbergin vakio ja n1 ja n2 ovat kvanttilukuja (n2 > n1).
[muokkaa] Aiheesta muualla
- IUPAC:n määritelmä aaltoluvusta (englanniksi)