Spørgsmål.

1. Hvordan ser et kontinuert spektrum ud?

Et kontinuerligt spektrum er en stribe, der består af alle regnbuens farver, som glider over i hinanden.

2. Hvilke legemers lys producerer et kontinuerligt spektrum? Giv eksempler.

Et kontinuerligt spektrum opnås fra lyset af faste og flydende legemer (glødetråden af ​​en elektrisk lampe, smeltet metal, en stearinlysflamme) med en temperatur på flere tusinde grader Celsius. Det produceres også af lysende gasser og dampe ved højt tryk.

3. Hvordan ser linjespektre ud?

Linjespektre består af individuelle linjer med specifikke farver.

4. Hvordan kan et linjeemissionsspektrum af natrium opnås?

For at gøre dette kan du tilføje et stykke bordsalt (NaCl) til brænderens flamme og observere spektret gennem et spektroskop.

5. Hvilke lyskilder producerer linjespektre?

Linjespektre er karakteristiske for lysende gasser med lav densitet.

6. Hvad er mekanismen for at opnå linjeabsorptionsspektre (dvs. hvad skal der gøres for at opnå dem)?

Linjeabsorptionsspektre opnås ved at lede lys fra en lysere og varmere kilde gennem gasser med lav densitet.

7. Hvordan får man et linjeabsorptionsspektrum af natrium, og hvordan ser det ud?

For at gøre dette skal du sende lys fra en glødelampe gennem en beholder med natriumdamp. Som følge heraf vil der opstå smalle sorte linjer i det kontinuerlige spektrum af lys fra en glødelampe, på det sted, hvor de gule linjer er placeret i natriumemissionsspektret.

8. Hvad er essensen af ​​Kirchhoffs lov vedrørende linjeemission og absorptionsspektre?

Kirchoffs lov siger, at atomer af et givet grundstof absorberer og udsender lysbølger ved de samme frekvenser.

Introduktion……………………………………………………………………………………….2

Strålingsmekanisme………………………………………………………………………………………..3

Energifordeling i spektret……………………………………………………………….4

Typer af spektre……………………………………………………………………………………………………….6

Typer af spektralanalyser………………………………………………………………7

Konklusion………………………………………………………………………………………..9

Litteratur……………………………………………………………………………………………….11

Introduktion

Spektrum er nedbrydning af lys i dets bestanddele, stråler af forskellige farver.

Metoden til at studere den kemiske sammensætning af forskellige stoffer ud fra deres linjeemissions- eller absorptionsspektre kaldes spektral analyse. Der kræves en ubetydelig mængde stof til spektralanalyse. Dens hastighed og følsomhed har gjort denne metode uundværlig både i laboratorier og i astrofysik. Da hvert kemisk element i det periodiske system kun udsender et linjeemissions- og absorptionsspektrum, der er karakteristisk for det, gør dette det muligt at studere den kemiske sammensætning af stoffet. Fysikerne Kirchhoff og Bunsen forsøgte første gang at lave den i 1859 ved at bygge spektroskop. Lys blev ført ind i det gennem en smal spalte skåret fra den ene kant af teleskopet (dette rør med en spalte kaldes en kollimator). Fra kollimatoren faldt strålerne ned på et prisme dækket af en kasse beklædt med sort papir på indersiden. Prismet afbøjede strålerne, der kom fra spalten. Resultatet var et spektrum. Derefter dækkede de vinduet til med et gardin og placerede en tændt brænder ved kollimator-spalten. Stykker af forskellige stoffer blev indført skiftevis i stearinlysets flamme, og de så gennem et andet teleskop på det resulterende spektrum. Det viste sig, at glødende dampe fra hvert element producerede stråler af en strengt defineret farve, og prismet afbøjede disse stråler til et strengt defineret sted, og derfor kunne ingen farve maskere den anden. Dette førte til den konklusion, at der var fundet en radikalt ny metode til kemisk analyse - ved at bruge et stofs spektrum. I 1861, baseret på denne opdagelse, beviste Kirchhoff tilstedeværelsen af ​​en række grundstoffer i Solens kromosfære, hvilket lagde grundlaget for astrofysik.

Strålingsmekanisme

Lyskilden skal forbruge energi. Lys er elektromagnetiske bølger med en bølgelængde på 4*10 -7 - 8*10 -7 m. Elektromagnetiske bølger udsendes ved den accelererede bevægelse af ladede partikler. Disse ladede partikler er en del af atomer. Men uden at vide, hvordan atomet er opbygget, kan der ikke siges noget pålideligt om strålingsmekanismen. Det er kun tydeligt, at der ikke er lys inde i et atom, ligesom der ikke er nogen lyd i en klaverstreng. Som en streng, der først begynder at lyde efter at være blevet ramt af en hammer, føder atomer først lys, når de er ophidset.

For at et atom kan begynde at udstråle, skal energi overføres til det. Når et atom udsender, mister det den energi, det modtager, og for et stofs kontinuerlige glød er det nødvendigt med en tilstrømning af energi til dets atomer udefra.

Termisk stråling. Den enkleste og mest almindelige type stråling er termisk stråling, hvor den energi, atomer taber for at udsende lys, kompenseres af energien fra termisk bevægelse af atomer eller (molekyler) af det udsendende legeme. Jo højere kropstemperaturen er, jo hurtigere bevæger atomerne sig. Når hurtige atomer (molekyler) kolliderer med hinanden, omdannes en del af deres kinetiske energi til excitationsenergi af atomerne, som så udsender lys.

Den termiske kilde til stråling er Solen samt en almindelig glødelampe. Lampen er en meget praktisk, men billig kilde. Kun omkring 12 % af den samlede energi, der frigives af elektrisk strøm i en lampe, omdannes til lysenergi. Den termiske lyskilde er en flamme. Sodkorn opvarmes på grund af den energi, der frigives ved brændstofforbrænding og udsender lys.

Elektroluminescens. Den energi, atomer behøver for at udsende lys, kan også komme fra ikke-termiske kilder. Under en udladning i gasser giver det elektriske felt større kinetisk energi til elektronerne. Hurtige elektroner oplever kollisioner med atomer. En del af elektronernes kinetiske energi går til at excitere atomer. Ophidsede atomer frigiver energi i form af lysbølger. På grund af dette er udledningen i gassen ledsaget af en glød. Dette er elektroluminescens.

Katodoluminescens. Gløden af ​​faste stoffer forårsaget af bombardement af elektroner kaldes katodoluminescens. Takket være katodoluminescens lyser skærmene på katodestrålerør på fjernsyn.

Kemiluminescens. I nogle kemiske reaktioner, der frigiver energi, bruges en del af denne energi direkte på udsendelse af lys. Lyskilden forbliver kølig (den er ved omgivelsestemperatur). Dette fænomen kaldes kemiluminescens.

Fotoluminescens. Lys, der falder ind på et stof, reflekteres delvist og delvist absorberet. Energien fra absorberet lys forårsager i de fleste tilfælde kun opvarmning af kroppe. Nogle kroppe begynder dog selv at lyse direkte under påvirkning af stråling, der rammer dem. Dette er fotoluminescens. Lys exciterer et stofs atomer (øger deres indre energi), hvorefter de selv belyses. For eksempel udsender de lysende malinger, der dækker mange juletræspyntninger, lys efter at være blevet bestrålet.

Lyset, der udsendes under fotoluminescens, har som regel en længere bølgelængde end det lys, der exciterer gløden. Dette kan observeres eksperimentelt. Hvis du retter en lysstråle mod en beholder, der indeholder fluoresceit (et organisk farvestof),

passeret gennem et violet lysfilter, begynder denne væske at lyse med grøn-gult lys, altså lys med en længere bølgelængde end violet lys.

Fænomenet fotoluminescens er meget udbredt i fluorescerende lamper. Den sovjetiske fysiker S.I. Vavilov foreslog at dække den indre overflade af udledningsrøret med stoffer, der er i stand til at gløde klart under påvirkning af kortbølget stråling fra en gasudledning. Fluorescerende lamper er cirka tre til fire gange mere økonomiske end konventionelle glødelamper.

Hovedtyperne af stråling og de kilder, der skaber dem, er listet. De mest almindelige strålingskilder er termiske.

Du får brug for

• - spektroskop;
• - gasbrænder;
• - en lille ske af keramik eller porcelæn;
• - rent bordsalt;
• - et gennemsigtigt reagensglas fyldt med kuldioxid;
• - kraftig glødelampe;
• - kraftig "økonomisk" gaslampe.

Instruktioner

For et diffraktionsspektroskop skal du tage en cd, en lille papkasse eller en paptermometerkasse. Skær et stykke skive til størrelsen på kassen. På boksens øverste plan, ved siden af ​​dens korte væg, placeres okularet i en vinkel på ca. 135° i forhold til overfladen. Okularet er et stykke af et termometerhus. Vælg placeringen for mellemrummet eksperimentelt, skiftevis gennemboring og tætning af huller på en anden kort væg.

Placer en kraftig glødelampe over for spektroskopspalten. I spektroskopokularet vil du se et kontinuerligt spektrum. Et sådant spektralspektrum eksisterer for ethvert opvarmet objekt. Der er ingen emissions- eller absorptionslinjer. Dette spektrum er kendt som .

Læg salt i en lille keramik- eller porcelænsske. Ret spektroskopspalten mod et mørkt, ikke-lysende område placeret over lysbrænderens flamme. Indfør en skefuld . I det øjeblik, hvor flammen bliver intenst gul, vil det i spektroskopet være muligt at observere emissionsspektret for det undersøgte salt (natriumchlorid), hvor emissionslinjen i det gule område vil være særligt tydeligt synlig. Det samme forsøg kan udføres med kaliumchlorid, kobbersalte, wolframsalte og så videre. Sådan ser emissionsspektre ud - lyse linjer i visse områder af en mørk baggrund.

Ret spektroskopets arbejdsspalte mod en lys glødelampe. Placer et gennemsigtigt reagensglas fyldt med kuldioxid, så det dækker spektroskopets arbejdsspalte. Gennem okularet kan der observeres et kontinuerligt spektrum, gennemskåret af mørke lodrette linjer. Dette er det såkaldte absorptionsspektrum, i dette tilfælde kuldioxid.

Ret spektroskopets arbejdsspalte mod den tændte "økonomiske" lampe. I stedet for det sædvanlige kontinuerlige spektrum vil du se en række lodrette linjer, der er placeret i forskellige dele og har for det meste forskellige farver. Ud fra dette kan vi konkludere, at emissionsspektret for en sådan lampe er meget forskelligt fra spektret af en konventionel glødelampe, som er umærkelig for øjet, men påvirker fotograferingsprocessen.

Video om emnet

Bemærk

Der er 2 typer spektroskoper. Den første bruger et gennemsigtigt dispersivt trekantet prisme. Lys fra det undersøgte objekt føres til det gennem en smal spalte og observeres fra den anden side ved hjælp af et okularrør. For at undgå lysinterferens er hele strukturen dækket af et lystæt kabinet. Det kan også bestå af elementer og rør isoleret fra lys. Det er ikke nødvendigt at bruge linser i et sådant spektroskop. Den anden type spektroskop er diffraktion. Dens hovedelement er et diffraktionsgitter. Det er også tilrådeligt at sende lys fra objektet gennem slidsen. Stykker fra CD- og DVD-diske bruges nu ofte som diffraktionsgitre i hjemmelavede designs. Enhver type spektroskop vil være egnet til de foreslåede eksperimenter;

Bordsalt bør ikke indeholde jod;

Det er bedre at udføre eksperimenter med en assistent;

Det er bedre at udføre alle eksperimenter i et mørkt rum og altid mod en sort baggrund.

Nyttige råd

For at få kuldioxid i et reagensglas skal du placere et stykke almindeligt skolekridt der. Fyld den med saltsyre. Saml den resulterende gas i et rent reagensglas. Kuldioxid er tungere end luft, så det vil samle sig i bunden af ​​et tomt reagensglas og fortrænge luften fra det. For at gøre dette skal du sænke røret fra gaskilden, det vil sige fra det reagensglas, hvori reaktionen fandt sted, ned i et tomt reagensglas.

Det fysiske udtryk "spektrum" kommer fra det latinske ord spektrum, som betyder "syn", eller endda "spøgelse". Men et objekt navngivet med et så dystert ord er direkte relateret til et så smukt naturfænomen som en regnbue.

I bred forstand er spektrum fordelingen af ​​værdier af en bestemt fysisk størrelse. Et særligt tilfælde er fordelingen af ​​frekvensværdier af elektromagnetisk stråling. Lyset, der opfattes af det menneskelige øje, er også en type elektromagnetisk stråling, og det har et spektrum.

Spektrum opdagelse

Æren ved at opdage lysspektret tilhører I. Newton. Da han startede denne forskning, forfulgte videnskabsmanden et praktisk mål: at forbedre kvaliteten af ​​linser til teleskoper. Problemet var, at kanterne af billedet, der kunne ses i , var malet i alle regnbuens farver.

I. Newton udførte et eksperiment: en lysstråle trængte ind i et mørklagt rum gennem et lille hul og faldt på en skærm. Men i dens vej blev der installeret et trekantet glasprisme. I stedet for en hvid lysplet dukkede en regnbuestribe op på skærmen. Hvidt sollys viste sig at være komplekst, sammensat.

Videnskabsmanden komplicerede eksperimentet. Han begyndte at lave små huller i skærmen, så kun én farvet stråle (for eksempel rød) ville passere gennem dem, og bag skærmen en anden og en anden skærm. Det viste sig, at de farvede stråler, som det første prisme dekomponerede lyset i, ikke blev nedbrudt i deres bestanddele, når de passerede gennem det andet prisme, de blev kun afbøjet. Derfor er disse lysstråler enkle, og de blev brudt på forskellige måder, hvilket gjorde det muligt at opdele lyset i dele.

Så det blev klart, at forskellige farver ikke kommer fra forskellige grader af at "blande lys med mørke", som man troede før I. Newton, men er komponenter af selve lyset. Denne sammensætning blev kaldt lysspektret.

I. Newtons opdagelse var vigtig for sin tid, den bidrog meget til studiet af lysets natur. Men den sande revolution i videnskaben forbundet med studiet af lysets spektrum fandt sted i midten af ​​det 19. århundrede.

De tyske videnskabsmænd R.V. Bunsen og G.R. Kirchhoff studerede spektret af lys udsendt af ild, hvortil fordampning af forskellige salte blev blandet. Spektret varierede afhængigt af urenhederne. Dette fik forskere til at tro, at den kemiske sammensætning af Solen og andre stjerner kan bedømmes ud fra lysspektre. Sådan blev metoden til spektralanalyse født.

SPREDNING AF LYS

Tag tre postkort og brug en saks til at klippe et hul på størrelse med en øre i midten af ​​hvert kort. Lav et stativ til hvert kort af klumper af plasticine og sæt dem på bordet i en linje, så hullerne er i en lige linje.

Skyd en lommelygte ind i hullet på kortet, der er længst væk fra dig, og kig gennem hullet på det nærmeste kort.

Hvad ser du? Hvad med den vej, lyset tager fra en lommelygte til dit øje?

Flyt det midterste kort et par centimeter til siden, så det nu spærrer for lysets vej. Hvad ser du nu? Hvad skete der med lyset? Kan du se spor af lys på kortet, der trækkes tilbage?

Lys bevæger sig i en lige linje. Når alle tre huller er på samme linje, spredes lyset fra lommelygten langs denne linje og rammer dine øjne;

Når det midterste kort flyttes, dukker en forhindring op i lysets vej, og lyset kan ikke gå rundt om det, da det bevæger sig i en lige linje. Kortet forhindrer det i at gå resten af ​​vejen til dit øje.

OPNÅELSE AF SPEKTRUM

Der er faktisk mere ved farven hvid, end man kan se. Det er en blanding af alle regnbuens farver – rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet. Disse farver udgør det, der kaldes det synlige spektrum. Der er flere måder at adskille hvidt lys i dets komponenter. Her er en af ​​dem.

Fyld en skål med vand og stil den på en godt oplyst overflade. Placer et spejl indeni og vip det, så det hviler på en af ​​kuvettens sider.

Se på den refleksion, som spejlet kaster på en nærliggende overflade. Hvad ser du? For at gøre billedet klarere skal du placere et ark hvidt papir på det sted, hvor refleksionen støbes.

Lys rejser i bølger. Ligesom havbølger har de toppe kaldet maxima og trug kaldet minima. Afstanden fra et maksimum til et andet kaldes bølgelængden.

En stråle af hvidt lys indeholder lysstråler med forskellige bølgelængder. Hver bølgelængde svarer til en bestemt farve. V rød har de længste bølgelængder. Dernæst kommer orange, derefter gul, grøn, blå og blå. Violet har de korteste bølgelængder.

Når hvidt lys reflekteres i et spejl gennem vand, nedbrydes det i dets komponentfarver. De divergerer og danner et mønster af parallelle farvestriber kaldet et spektrum.

Og se på overfladen af ​​cd'en. Hvor kom regnbuen fra her?

SPEKTRUM PÅ LOFTET

Fyld glasset en tredjedel op med vand. Læg bøgerne i en stak på en glat overflade. Stakken skal være lidt højere end lommelygtens længde.

Placer glasset oven på en stak bøger, så en del af det strækker sig lidt ud over bogens kant og hænger i luften, men glasset falder ikke.

Placer lommelygten under den hængende del af glasset næsten lodret, og fastgør den i denne position med et stykke plasticine, så den ikke glider. Tænd lommelygten og sluk lyset i rummet.

Se på loftet. Hvad ser du?
Gentag forsøget, men fyld nu glasset to tredjedele op. Hvordan har regnbuen ændret sig?

Strålen fra en lommelygte falder på et glas fyldt med vand i en lille vinkel. Som et resultat nedbrydes hvidt lys i dets bestanddele. Farver, der støder op til hinanden, fortsætter deres vej langs divergerende baner, og til sidst ender de på loftet, giver de sådan et vidunderligt spektrum.