Spørsmål.

1. Hvordan ser et kontinuerlig spektrum ut?

Et kontinuerlig spektrum er en stripe som består av alle regnbuens farger, som jevnt går over i hverandre.

2. Hvilken kropps lys produserer et kontinuerlig spektrum? Gi eksempler.

Et kontinuerlig spektrum oppnås fra lyset fra faste og flytende kropper (glødetråden til en elektrisk lampe, smeltet metall, en stearinlysflamme) med en temperatur på flere tusen grader Celsius. Det produseres også av lysende gasser og damper ved høyt trykk.

3. Hvordan ser linjespektra ut?

Linjespektra består av individuelle linjer med spesifikke farger.

4. Hvordan kan et linjeemisjonsspektrum av natrium oppnås?

For å gjøre dette kan du tilsette et stykke bordsalt (NaCl) til brennerflammen og observere spekteret gjennom et spektroskop.

5. Hvilke lyskilder produserer linjespektre?

Linjespektra er karakteristiske for lysende gasser med lav tetthet.

6. Hva er mekanismen for å oppnå linjeabsorpsjonsspektra (dvs. hva må gjøres for å oppnå dem)?

Linjeabsorpsjonsspektra oppnås ved å sende lys fra en lysere og varmere kilde gjennom gasser med lav tetthet.

7. Hvordan få et linjeabsorpsjonsspektrum av natrium og hvordan ser det ut?

For å gjøre dette må du sende lys fra en glødelampe gjennom et kar med natriumdamp. Som et resultat vil det vises smale svarte linjer i det kontinuerlige lysspekteret fra en glødelampe, på stedet der de gule linjene er plassert i natriumemisjonsspekteret.

8. Hva er essensen av Kirchhoffs lov angående linjeemisjon og absorpsjonsspektra?

Kirchoffs lov sier at atomer av et gitt grunnstoff absorberer og sender ut lysbølger med samme frekvenser.

Introduksjon……………………………………………………………………………………….2

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

Energifordeling i spekteret……………………………………………………………….4

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

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

Konklusjon………………………………………………………………………………………..9

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

Introduksjon

Spektrum er dekomponering av lys i dets komponenter, stråler av forskjellige farger.

Metoden for å studere den kjemiske sammensetningen av forskjellige stoffer fra deres linjeemisjons- eller absorpsjonsspektra kalles spektral analyse. En ubetydelig mengde stoff er nødvendig for spektralanalyse. Dens hastighet og følsomhet har gjort denne metoden uunnværlig både i laboratorier og i astrofysikk. Siden hvert kjemisk element i det periodiske systemet avgir et linjeemisjons- og absorpsjonsspektrum som kun er karakteristisk for det, gjør dette det mulig å studere den kjemiske sammensetningen av stoffet. Fysikerne Kirchhoff og Bunsen prøvde først å lage den i 1859, og bygget spektroskop. Lys ble ført inn i den gjennom en smal spalte skåret fra den ene kanten av teleskopet (dette røret med en spalte kalles en kollimator). Fra kollimatoren falt strålene ned på et prisme dekket med en boks kledd med svart papir på innsiden. Prismet avbøyde strålene som kom fra spalten. Resultatet ble et spekter. Etter dette dekket de til vinduet med en gardin og plasserte en tent brenner ved kollimatorspalten. Biter av forskjellige stoffer ble introdusert vekselvis i lysflammen, og de så gjennom et andre teleskop på det resulterende spekteret. Det viste seg at glødedampene til hvert element produserte stråler med en strengt definert farge, og prismet avbøyde disse strålene til et strengt definert sted, og derfor kunne ingen farge maskere den andre. Dette førte til konklusjonen at det var funnet en radikalt ny metode for kjemisk analyse - ved å bruke spekteret til et stoff. I 1861, basert på denne oppdagelsen, beviste Kirchhoff tilstedeværelsen av en rekke elementer i solens kromosfære, og la grunnlaget for astrofysikk.

Strålingsmekanisme

Lyskilden må forbruke energi. Lys er elektromagnetiske bølger med en bølgelengde på 4*10 -7 - 8*10 -7 m. Elektromagnetiske bølger sendes ut ved akselerert bevegelse av ladede partikler. Disse ladede partiklene er en del av atomer. Men uten å vite hvordan atomet er bygget opp, kan ingenting pålitelig sies om strålingsmekanismen. Det er bare klart at det ikke er lys inne i et atom, akkurat som det ikke er noen lyd i en pianostreng. Som en streng som begynner å høres først etter å ha blitt truffet av en hammer, føder atomer lys først etter at de er opphisset.

For at et atom skal begynne å stråle, må energi overføres til det. Ved utslipp mister et atom energien det mottar, og for den kontinuerlige gløden til et stoff er det nødvendig med en tilstrømning av energi til atomene fra utsiden.

Termisk stråling. Den enkleste og vanligste typen stråling er termisk stråling, der energien som tapes av atomer for å sende ut lys, kompenseres av energien til termisk bevegelse av atomer eller (molekyler) i det emitterende legeme. Jo høyere kroppstemperatur, jo raskere beveger atomene seg. Når raske atomer (molekyler) kolliderer med hverandre, blir en del av deres kinetiske energi omdannet til eksitasjonsenergi av atomene, som deretter sender ut lys.

Den termiske kilden til stråling er solen, samt en vanlig glødelampe. Lampen er en veldig praktisk, men rimelig kilde. Bare rundt 12 % av den totale energien som frigjøres av elektrisk strøm i en lampe blir omdannet til lysenergi. Den termiske lyskilden er en flamme. Sotkorn varmes opp på grunn av energien som frigjøres under drivstoffforbrenning og avgir lys.

Elektroluminescens. Energien som atomer trenger for å sende ut lys kan også komme fra ikke-termiske kilder. Under en utladning i gasser gir det elektriske feltet større kinetisk energi til elektronene. Raske elektroner opplever kollisjoner med atomer. En del av den kinetiske energien til elektroner går til å eksitere atomer. Eksiterte atomer frigjør energi i form av lysbølger. På grunn av dette er utslippet i gassen ledsaget av en glød. Dette er elektroluminescens.

Katodoluminescens. Gløden av faste stoffer forårsaket av bombardement av elektroner kalles katodoluminescens. Takket være katodoluminescens lyser skjermene til katodestrålerør på TV-apparater.

Kjemiluminescens. I noen kjemiske reaksjoner som frigjør energi, brukes en del av denne energien direkte på utslipp av lys. Lyskilden forblir kjølig (den er ved omgivelsestemperatur). Dette fenomenet kalles kjemiluminescens.

Fotoluminescens. Lys som faller inn på et stoff blir delvis reflektert og delvis absorbert. Energien til absorbert lys forårsaker i de fleste tilfeller bare oppvarming av kropper. Imidlertid begynner noen kropper selv å lyse direkte under påvirkning av stråling som faller inn på dem. Dette er fotoluminescens. Lys begeistrer atomene til et stoff (øker deres indre energi), hvoretter de selv blir opplyst. For eksempel avgir de lysende malingene som dekker mange juletrepynt lys etter å ha blitt bestrålt.

Lyset som sendes ut under fotoluminescens, har som regel en lengre bølgelengde enn lyset som eksiterer gløden. Dette kan observeres eksperimentelt. Hvis du retter en lysstråle mot et kar som inneholder fluoresceitt (et organisk fargestoff),

passert gjennom et fiolett lysfilter, begynner denne væsken å lyse med grønngult lys, dvs. lys med lengre bølgelengde enn fiolett lys.

Fenomenet fotoluminescens er mye brukt i fluorescerende lamper. Den sovjetiske fysikeren S.I. Vavilov foreslo å dekke den indre overflaten av utladningsrøret med stoffer som er i stand til å gløde sterkt under påvirkning av kortbølget stråling fra en gassutslipp. Fluorescerende lamper er omtrent tre til fire ganger mer økonomiske enn konvensjonelle glødelamper.

Hovedtypene av stråling og kildene som skaper dem er listet opp. De vanligste kildene til stråling er termiske.

Du vil trenge

• - spektroskop;
• - gassbrenner;
• - en liten skje av keramikk eller porselen;
• - rent bordsalt;
• - et gjennomsiktig reagensrør fylt med karbondioksid;
• - kraftig glødelampe;
• - kraftig "økonomisk" gasslampe.

Bruksanvisning

For et diffraksjonsspektroskop, ta en CD, en liten pappeske eller et papptermometerhus. Klipp et stykke skive til størrelsen på boksen. Plasser okularet i en vinkel på omtrent 135° i forhold til overflaten på boksens toppplan, ved siden av kortveggen. Okularet er en del av et termometerhus. Velg plasseringen for gapet eksperimentelt, vekselvis piercing og tetting hull på en annen kort vegg.

Plasser en kraftig glødelampe på motsatt side av spektroskopspalten. I spektroskopokularet vil du se et kontinuerlig spektrum. Et slikt spektralspekter eksisterer for ethvert oppvarmet objekt. Det er ingen utslipps- eller absorpsjonslinjer. Dette spekteret er kjent som .

Ha salt i en liten keramikk- eller porselensskje. Pek spektroskopspalten mot et mørkt, ikke-lysende område plassert over lysbrennerflammen. Introduser en skje med . I øyeblikket når flammen blir intenst gul, vil det i spektroskopet være mulig å observere emisjonsspekteret til saltet som studeres (natriumklorid), hvor utslippslinjen i det gule området vil være spesielt tydelig synlig. Det samme eksperimentet kan utføres med kaliumklorid, kobbersalter, wolframsalter og så videre. Slik ser emisjonsspektra ut - lyse linjer i visse områder med mørk bakgrunn.

Pek arbeidsspalten til spektroskopet mot en lys glødelampe. Plasser et gjennomsiktig reagensrør fylt med karbondioksid slik at det dekker arbeidsspalten til spektroskopet. Gjennom okularet kan et kontinuerlig spektrum observeres, krysset av mørke vertikale linjer. Dette er det såkalte absorpsjonsspekteret, i dette tilfellet karbondioksid.

Pek arbeidsspalten til spektroskopet mot den påslåtte "økonomiske" lampen. I stedet for det vanlige kontinuerlige spekteret, vil du se en serie vertikale linjer som ligger i forskjellige deler og har stort sett forskjellige farger. Fra dette kan vi konkludere med at emisjonsspekteret til en slik lampe er veldig forskjellig fra spekteret til en konvensjonell glødelampe, som er umerkelig for øyet, men påvirker fotograferingsprosessen.

Video om emnet

Merk

Det finnes 2 typer spektroskop. Den første bruker et gjennomsiktig dispersivt trekantet prisme. Lys fra objektet som studeres blir matet til det gjennom en smal spalte og observert fra den andre siden ved hjelp av et okularrør. For å unngå lysinterferens er hele strukturen dekket med et lystett kabinett. Den kan også bestå av elementer og rør isolert fra lys. Bruk av linser i et slikt spektroskop er ikke nødvendig. Den andre typen spektroskop er diffraksjon. Hovedelementet er et diffraksjonsgitter. Det er også tilrådelig å sende lys fra objektet gjennom spalten. Biter fra CD- og DVD-plater brukes nå ofte som diffraksjonsgitter i hjemmelagde design. Enhver type spektroskop vil være egnet for de foreslåtte eksperimentene;

Bordsalt bør ikke inneholde jod;

Det er bedre å utføre eksperimenter med en assistent;

Det er bedre å utføre alle eksperimenter i et mørklagt rom og alltid mot en svart bakgrunn.

Nyttige råd

For å få karbondioksid i et reagensglass, plasser et stykke vanlig skolekritt der. Fyll den med saltsyre. Samle den resulterende gassen i et rent reagensrør. Karbondioksid er tyngre enn luft, så det vil samle seg på bunnen av et tomt reagensrør og fortrenger luften i det. For å gjøre dette, senk røret fra gasskilden, det vil si fra reagensrøret der reaksjonen fant sted, ned i et tomt reagensrør.

Det fysiske uttrykket "spektrum" kommer fra det latinske ordet spektrum, som betyr "syn", eller til og med "spøkelse". Men et objekt navngitt med et så dystert ord er direkte relatert til et så vakkert naturfenomen som en regnbue.

I bred forstand er spektrum fordelingen av verdier av en bestemt fysisk mengde. Et spesielt tilfelle er fordelingen av frekvensverdier av elektromagnetisk stråling. Lyset som oppfattes av det menneskelige øyet er også en type elektromagnetisk stråling, og det har et spektrum.

Spektrumfunn

Æren å oppdage lysspekteret tilhører I. Newton. Da han startet denne forskningen, forfulgte forskeren et praktisk mål: å forbedre kvaliteten på linser for teleskoper. Problemet var at kantene på bildet som kunne sees i , var malt i alle regnbuens farger.

I. Newton utførte et eksperiment: en lysstråle penetrerte et mørklagt rom gjennom et lite hull og falt på en skjerm. Men i veien ble det installert et trekantet glassprisme. I stedet for en hvit lysflekk dukket det opp en regnbuestripe på skjermen. Hvitt sollys viste seg å være komplekst, sammensatt.

Forskeren kompliserte eksperimentet. Han begynte å lage små hull i skjermen slik at bare én farget stråle (for eksempel rød) ville passere gjennom dem, og bak skjermen en annen og en annen skjerm. Det viste seg at de fargede strålene som det første prismet dekomponerte lyset i, ikke brytes ned i komponentdelene deres, og passerer gjennom det andre prismet, de blir bare avbøyd. Følgelig er disse lysstrålene enkle, og de ble brutt på forskjellige måter, noe som gjorde at lyset ble delt inn i deler.

Så det ble klart at forskjellige farger ikke kommer fra forskjellige grader av å "blande lys med mørke", slik man trodde før I. Newton, men er komponenter av selve lyset. Denne sammensetningen ble kalt lysspekteret.

I. Newtons oppdagelse var viktig for sin tid, den bidro mye til studiet av lysets natur. Men den sanne revolusjonen i vitenskapen knyttet til studiet av lysspekteret skjedde på midten av 1800-tallet.

De tyske vitenskapsmennene R.V. Bunsen og G.R. Kirchhoff studerte lysspekteret som ble sendt ut av ild, som fordampning av forskjellige salter ble blandet. Spekteret varierte avhengig av urenhetene. Dette fikk forskere til å tro at den kjemiske sammensetningen til solen og andre stjerner kan bedømmes ut fra lysspektre. Slik ble metoden for spektralanalyse født.

SPREDNING AV LYS

Ta tre postkort og bruk en saks til å klippe et hull på størrelse med en krone i midten av hvert kort. Lag et stativ for hvert kort av plastelinaklumper og stikk dem på bordet i en linje slik at hullene er i en rett linje.

Skyn en lommelykt inn i hullet på kortet som er lengst unna deg, og se gjennom hullet på det nærmeste kortet.

Hva ser du? Hva med veien som lyset tar fra en lommelykt til øyet ditt?

Flytt det midterste kortet et par centimeter til siden slik at det nå blokkerer lysets vei. Hva ser du nå? Hva skjedde med lyset? Kan du se spor av lys på kortet som er trukket tilbake?

Lys beveger seg i en rett linje. Når alle tre hullene er på samme linje, sprer lyset seg fra lommelykten langs denne linjen og treffer øynene dine;

Når det midterste kortet flyttes, dukker det opp en hindring i lysets bane, og lyset kan ikke gå rundt det, siden det går i en rett linje. Kortet hindrer det i å gå resten av veien til øyet ditt.

FÅ SPEKTRUM

Det er faktisk mer med fargen hvit enn man ser. Det er en blanding av alle regnbuens farger - rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett. Disse fargene utgjør det som kalles det synlige spekteret. Det er flere måter å skille hvitt lys inn i dets komponenter. Her er en av dem.

Fyll en bolle med vann og plasser den på et godt opplyst underlag. Plasser et speil inni og vipp det slik at det hviler på en av sidene av kyvetten.

Se på refleksjonen som speilet kaster på en nærliggende overflate. Hva ser du? For å gjøre bildet klarere, plasser et ark med hvitt papir på stedet der refleksjonen kastes.

Lys beveger seg i bølger. Som sjøbølger har de topper som kalles maxima og bunner som kalles minima. Avstanden fra et maksimum til et annet kalles bølgelengden.

En stråle med hvitt lys inneholder lysstråler med forskjellige bølgelengder. Hver bølgelengde tilsvarer en bestemt farge. V rød har de lengste bølgelengdene. Deretter kommer oransje, deretter gul, grønn, blå og blå. Fiolett har de korteste bølgelengdene.

Når hvitt lys reflekteres i et speil gjennom vann, brytes det ned i komponentfargene. De divergerer og danner et mønster av parallelle fargestriper som kalles et spektrum.

Og se på overflaten av CDen. Hvor kom regnbuen fra her?

SPEKTRUM PÅ TAKET

Fyll glasset en tredjedel med vann. Legg bøkene i en stabel på en jevn overflate. Stabelen skal være litt høyere enn lengden på lommelykten.

Plasser glasset oppå en stabel med bøker slik at en del av det strekker seg litt utover kanten av boken og henger i luften, men glasset faller ikke.

Plasser lommelykten under den hengende delen av glasset nesten vertikalt, og fest den i denne posisjonen med et stykke plastelina slik at den ikke sklir. Slå på lommelykten og slå av lysene i rommet.

Se på taket. Hva ser du?
Gjenta forsøket, men fyll nå glasset to tredjedeler fullt. Hvordan har regnbuen endret seg?

Strålen fra en lommelykt faller på et glass fylt med vann i en liten vinkel. Som et resultat blir hvitt lys dekomponert til dets bestanddeler. Farger ved siden av hverandre fortsetter veien langs divergerende baner, og til slutt ender de i taket, og gir et så fantastisk spekter.