Identifying student and teacher difficulties in interpreting atomic spectra using a quantum model of emission and absorption of radiation

Abstract

Our study sets out to identify the difficulties that high school students, teachers, and university students encounter when trying to explain atomic spectra. To do so, we identify the key concepts that any quantum model for the emission and absorption of electromagnetic radiation must include to account for the gas spectra and we then design two questionnaires, one for teachers and the other for students. By analyzing the responses, we conclude that (i) teachers lack a quantum model for the emission and absorption of electromagnetic radiation capable of explaining the spectra, (ii) teachers and students share the same difficulties, and (iii) these difficulties concern the model of the atom, the model of radiation, and the model of the interaction between them.

Nuestro estudio trata de identificar las dificultades que tienen al explicar la formación de los espectros atómicos los estudiantes de Física de 2º de bachillerato, los profesores de instituto y los estudiantes universitarios. Para ello, hemos identificado los conceptos clave que debe tener cualquier modelo cuántico que explique la emisión y absorción de radiación. Posteriormente hemos diseñado dos cuestionarios, uno para profesores y otro para estudiantes. Tras analizar las respuestas a dichos cuetionarios llegamos a la conclusión de que i) los profesores no tienen un modelo cuántico de emisión y absorción de radiación con el cual explicar los espectros, ii) los estudiantes y los profesores comparten las mismas dificultades y iii) estas dificultades afectan al modelo de átomo, al modelo de radiación y al modelo de interacción entre ambos.