Câu hỏi.
1. Quang phổ liên tục trông như thế nào?
Quang phổ liên tục là một dải bao gồm tất cả các màu sắc của cầu vồng chuyển tiếp mượt mà với nhau.
2. Ánh sáng của vật nào phát ra quang phổ liên tục? Cho ví dụ.
Quang phổ liên tục thu được từ ánh sáng của các vật rắn và lỏng (dây tóc của đèn điện, kim loại nóng chảy, ngọn lửa nến) ở nhiệt độ vài nghìn độ C. Nó cũng được tạo ra bởi các loại khí và hơi phát sáng ở áp suất cao.
3. Quang phổ vạch trông như thế nào?
Quang phổ vạch bao gồm các vạch riêng biệt có màu sắc cụ thể.
4. Làm thế nào có thể thu được phổ phát xạ vạch của natri?
Để làm điều này, bạn có thể thêm một miếng muối ăn (NaCl) vào ngọn lửa đốt và quan sát quang phổ qua máy quang phổ.
5. Những nguồn sáng nào tạo ra quang phổ vạch?
Quang phổ vạch là đặc trưng của khí phát sáng có mật độ thấp.
6. Cơ chế để thu được phổ hấp thụ vạch là gì (tức là cần phải làm gì để thu được chúng)?
Phổ hấp thụ vạch thu được bằng cách truyền ánh sáng từ nguồn sáng hơn và nóng hơn qua các chất khí có mật độ thấp.
7. Làm thế nào để thu được phổ hấp thụ vạch của natri và nó trông như thế nào?
Để làm điều này, bạn cần truyền ánh sáng từ đèn sợi đốt qua một bình chứa hơi natri. Kết quả là, các vạch đen hẹp sẽ xuất hiện trong quang phổ ánh sáng liên tục phát ra từ đèn sợi đốt, tại vị trí có các vạch màu vàng trong quang phổ phát xạ natri.
8. Bản chất của định luật Kirchhoff về quang phổ vạch phát xạ và vạch hấp thụ là gì?
Định luật Kirchoff phát biểu rằng các nguyên tử của một nguyên tố nhất định hấp thụ và phát ra sóng ánh sáng ở cùng tần số.
Lời giới thiệu………………………………..2
Cơ chế bức xạ……………………………………..3
Sự phân bố năng lượng trong quang phổ..................................................................4
Các loại quang phổ.................................................................................................6
Các loại phân tích quang phổ…………………………………… 7
Kết luận……………………………………..9
Văn học…………………………………….11
Giới thiệu
Quang phổ là sự phân hủy ánh sáng thành các phần cấu thành của nó, các tia có màu sắc khác nhau.
Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học của các chất khác nhau từ quang phổ vạch phát xạ hoặc hấp thụ của chúng được gọi là phân tích quang phổ. Cần một lượng chất không đáng kể để phân tích quang phổ. Tốc độ và độ nhạy của nó đã khiến phương pháp này trở nên không thể thiếu trong cả phòng thí nghiệm và vật lý thiên văn. Vì mỗi nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn phát ra một đặc tính phổ phát xạ và hấp thụ chỉ dành cho nó, điều này giúp nghiên cứu thành phần hóa học của chất này. Các nhà vật lý Kirchhoff và Bunsen lần đầu tiên thử chế tạo nó vào năm 1859, xây dựng máy quang phổ.Ánh sáng được truyền vào nó qua một khe hẹp cắt từ một cạnh của kính thiên văn (ống có khe này được gọi là ống chuẩn trực). Từ ống chuẩn trực, các tia sáng rơi vào một lăng kính được đậy bằng một hộp có lót giấy đen ở bên trong. Lăng kính làm chệch hướng các tia phát ra từ khe. Kết quả là một quang phổ. Sau đó, họ che cửa sổ bằng một tấm rèm và đặt một ngọn lửa đang cháy ở khe ống chuẩn trực. Các mảnh chất khác nhau lần lượt được đưa vào ngọn lửa nến và chúng nhìn qua kính thiên văn thứ hai để quan sát quang phổ thu được. Hóa ra hơi nóng sáng của mỗi nguyên tố tạo ra các tia có màu được xác định nghiêm ngặt, và lăng kính đã làm chệch hướng các tia này đến một vị trí được xác định nghiêm ngặt, và do đó không màu nào có thể che khuất màu kia. Điều này dẫn đến kết luận rằng một phương pháp phân tích hóa học hoàn toàn mới đã được tìm ra - sử dụng quang phổ của một chất. Năm 1861, dựa trên khám phá này, Kirchhoff đã chứng minh được sự hiện diện của một số nguyên tố trong sắc quyển của Mặt trời, đặt nền móng cho vật lý thiên văn.
Cơ chế bức xạ
Nguồn sáng phải tiêu thụ năng lượng. Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng 4*10 -7 - 8*10 -7 m. Sóng điện từ được phát ra do chuyển động có gia tốc của các hạt tích điện. Những hạt tích điện này là một phần của nguyên tử. Nhưng nếu không biết nguyên tử có cấu trúc như thế nào thì không thể nói gì đáng tin cậy về cơ chế bức xạ. Điều rõ ràng là không có ánh sáng bên trong nguyên tử, cũng như không có âm thanh trong dây đàn piano. Giống như sợi dây chỉ bắt đầu phát ra âm thanh sau khi bị búa đập, các nguyên tử chỉ phát ra ánh sáng sau khi chúng bị kích thích.
Để một nguyên tử bắt đầu bức xạ, năng lượng phải được truyền cho nó. Khi phát ra, một nguyên tử sẽ mất đi năng lượng mà nó nhận được và để một chất đó phát sáng liên tục thì cần phải có một luồng năng lượng truyền đến các nguyên tử của nó từ bên ngoài.
Bức xạ nhiệt. Loại bức xạ đơn giản và phổ biến nhất là bức xạ nhiệt, trong đó năng lượng bị mất đi bởi các nguyên tử để phát ra ánh sáng được bù đắp bằng năng lượng chuyển động nhiệt của các nguyên tử hoặc (phân tử) của vật thể phát ra. Nhiệt độ cơ thể càng cao thì các nguyên tử chuyển động càng nhanh. Khi các nguyên tử (phân tử) chuyển động nhanh va chạm với nhau, một phần động năng của chúng chuyển hóa thành năng lượng kích thích của nguyên tử, sau đó phát ra ánh sáng.
Nguồn bức xạ nhiệt là Mặt trời, cũng như đèn sợi đốt thông thường. Đèn là một nguồn rất tiện lợi nhưng chi phí thấp.
Chỉ có khoảng 12% tổng năng lượng được giải phóng bởi dòng điện trong đèn được chuyển thành năng lượng ánh sáng. Nguồn nhiệt của ánh sáng là ngọn lửa. Các hạt bồ hóng nóng lên do năng lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu và phát ra ánh sáng. Sự phát quang điện.
Năng lượng cần thiết để các nguyên tử phát ra ánh sáng cũng có thể đến từ các nguồn không phải nhiệt. Trong quá trình phóng điện trong chất khí, điện trường truyền động năng lớn hơn cho các electron. Các electron nhanh gặp va chạm với các nguyên tử. Một phần động năng của electron dùng để kích thích các nguyên tử. Các nguyên tử bị kích thích giải phóng năng lượng dưới dạng sóng ánh sáng. Do đó, sự phóng điện trong khí đi kèm với sự phát sáng. Đây là sự phát quang điện. Sự phát quang catôt.
Sự phát sáng của chất rắn do sự bắn phá của các electron được gọi là sự phát quang âm. Nhờ hiện tượng phát quang âm cực, màn hình của ống tia âm cực của tivi phát sáng. Phát quang hóa học.
Trong một số phản ứng hóa học giải phóng năng lượng, một phần năng lượng này được sử dụng trực tiếp để phát ra ánh sáng. Nguồn sáng vẫn mát (ở nhiệt độ môi trường xung quanh). Hiện tượng này được gọi là phát quang hóa học. Sự phát quang.
Ánh sáng tới một chất bị phản xạ một phần và bị hấp thụ một phần. Năng lượng của ánh sáng bị hấp thụ trong hầu hết các trường hợp chỉ gây ra sự nóng lên của vật thể. Tuy nhiên, bản thân một số vật thể bắt đầu phát sáng trực tiếp dưới tác động của bức xạ tới chúng. Đây là sự phát quang. Ánh sáng kích thích các nguyên tử của một chất (làm tăng năng lượng bên trong của chúng), sau đó chúng tự phát sáng. Ví dụ, sơn dạ quang phủ nhiều đồ trang trí cây thông Noel sẽ phát ra ánh sáng sau khi được chiếu xạ.
đi qua bộ lọc ánh sáng tím, chất lỏng này bắt đầu phát sáng với ánh sáng màu xanh lục-vàng, tức là ánh sáng có bước sóng dài hơn ánh sáng tím.
Hiện tượng quang phát quang được sử dụng rộng rãi trong đèn huỳnh quang. Nhà vật lý Liên Xô S.I. Vavilov đề xuất phủ bề mặt bên trong của ống phóng điện bằng các chất có khả năng phát sáng rực rỡ dưới tác dụng của bức xạ sóng ngắn từ quá trình phóng điện khí. Đèn huỳnh quang tiết kiệm hơn khoảng ba đến bốn lần so với đèn sợi đốt thông thường.
Các loại bức xạ chính và nguồn tạo ra chúng được liệt kê. Nguồn bức xạ phổ biến nhất là nhiệt.
Bạn sẽ cần
- - máy quang phổ;
- - vòi đốt gas;
- - một chiếc thìa nhỏ bằng gốm hoặc sứ;
- - muối ăn nguyên chất;
- - một ống nghiệm trong suốt chứa đầy cacbon dioxit;
- - đèn sợi đốt mạnh mẽ;
- - đèn gas “tiết kiệm” mạnh mẽ.
Hướng dẫn
Đối với máy quang phổ nhiễu xạ, hãy lấy đĩa CD, hộp bìa cứng nhỏ hoặc hộp nhiệt kế bằng bìa cứng. Cắt một miếng đĩa theo kích thước của hộp. Trên mặt phẳng trên cùng của hộp, cạnh thành ngắn của hộp, đặt thị kính nghiêng một góc khoảng 135° so với bề mặt. Thị kính là một phần của hộp nhiệt kế. Thực nghiệm chọn vị trí cho khoảng trống, luân phiên xuyên và bịt kín các lỗ trên một bức tường ngắn khác.
Đặt một ngọn đèn sợi đốt mạnh đối diện với khe của máy quang phổ. Trong thị kính quang phổ, bạn sẽ thấy quang phổ liên tục. Phổ quang phổ như vậy tồn tại đối với bất kỳ vật thể nào được nung nóng. Không có đường phát xạ hoặc hấp thụ. Quang phổ này được gọi là .
Đặt muối vào một chiếc thìa sứ hoặc sứ nhỏ. Hướng khe quang phổ vào vùng tối, không sáng nằm phía trên ngọn lửa đèn đốt. Giới thiệu một thìa. Tại thời điểm ngọn lửa chuyển sang màu vàng đậm, trên máy quang phổ có thể quan sát phổ phát xạ của muối đang nghiên cứu (natri clorua), trong đó vạch phát xạ ở vùng màu vàng sẽ đặc biệt rõ ràng. Thí nghiệm tương tự có thể được thực hiện với kali clorua, muối đồng, muối vonfram, v.v. Quang phổ phát xạ trông như thế này - các vạch sáng ở một số vùng nhất định trên nền tối.
Hướng khe làm việc của máy quang phổ vào một đèn sợi đốt sáng. Đặt một ống nghiệm trong suốt chứa đầy carbon dioxide sao cho nó che kín khe làm việc của máy quang phổ. Thông qua thị kính, có thể quan sát được quang phổ liên tục, giao nhau bởi các đường thẳng đứng tối màu. Đây được gọi là phổ hấp thụ, trong trường hợp này là carbon dioxide.
Hướng khe làm việc của máy quang phổ vào đèn “tiết kiệm” đang bật. Thay vì quang phổ liên tục thông thường, bạn sẽ thấy một loạt các đường thẳng đứng nằm ở các phần khác nhau và có hầu hết các màu khác nhau. Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng phổ phát xạ của đèn như vậy rất khác so với phổ phát xạ của đèn sợi đốt thông thường, mắt thường không thể nhận thấy nhưng ảnh hưởng đến quá trình chụp ảnh.
Video về chủ đề
Xin lưu ý
Có 2 loại máy quang phổ. Đầu tiên sử dụng lăng kính tam giác tán sắc trong suốt. Ánh sáng từ vật thể đang nghiên cứu được đưa vào vật thể đó qua một khe hẹp và được quan sát từ phía bên kia bằng ống thị kính. Để tránh nhiễu ánh sáng, toàn bộ kết cấu được bao phủ bởi một lớp vỏ chống ánh sáng. Nó cũng có thể bao gồm các phần tử và ống cách ly với ánh sáng. Việc sử dụng thấu kính trong máy quang phổ như vậy là không cần thiết. Loại quang phổ thứ hai là nhiễu xạ. Yếu tố chính của nó là cách tử nhiễu xạ. Cũng nên truyền ánh sáng từ vật qua khe. Các mảnh từ đĩa CD và DVD hiện nay thường được sử dụng làm cách tử nhiễu xạ trong các thiết kế tự chế. Bất kỳ loại máy quang phổ nào cũng sẽ phù hợp với các thí nghiệm được đề xuất;
Muối ăn không được chứa iốt;
Tốt hơn là nên thực hiện các thí nghiệm với một trợ lý;
Tốt hơn hết là tiến hành tất cả các thí nghiệm trong phòng tối và luôn đặt trên nền đen.
Lời khuyên hữu ích
Để thu được carbon dioxide trong ống nghiệm, hãy đặt một mẩu phấn học sinh thông thường vào đó. Đổ đầy nó bằng axit clohydric. Thu khí thu được vào ống nghiệm sạch. Khí cacbonic nặng hơn không khí nên sẽ tích tụ ở đáy ống nghiệm rỗng, đẩy không khí trong ống nghiệm ra ngoài. Để làm điều này, hạ ống nghiệm từ nguồn khí, nghĩa là từ ống nghiệm nơi phản ứng xảy ra, vào ống nghiệm rỗng.
Thuật ngữ vật lý "quang phổ" xuất phát từ từ quang phổ trong tiếng Latin, có nghĩa là "tầm nhìn" hoặc thậm chí là "ma". Nhưng một vật thể được đặt tên bằng một từ u ám như vậy có liên quan trực tiếp đến một hiện tượng tự nhiên tuyệt đẹp như cầu vồng.
Theo nghĩa rộng, phổ là sự phân bố các giá trị của một đại lượng vật lý cụ thể. Một trường hợp đặc biệt là sự phân bố các giá trị tần số của bức xạ điện từ. Ánh sáng mà mắt người cảm nhận được cũng là một loại bức xạ điện từ và nó có quang phổ.
Khám phá quang phổ
Vinh dự khám phá ra quang phổ ánh sáng thuộc về I. Newton. Khi bắt đầu nghiên cứu này, nhà khoa học đã theo đuổi một mục tiêu thực tế: cải thiện chất lượng thấu kính cho kính thiên văn. Vấn đề là các cạnh của hình ảnh có thể nhìn thấy trong , được sơn bằng tất cả các màu của cầu vồng.
I. Newton đã tiến hành một thí nghiệm: một tia sáng xuyên qua một căn phòng tối qua một lỗ nhỏ và rơi xuống màn hình. Nhưng trên đường đi của nó một lăng kính thủy tinh hình tam giác đã được lắp đặt. Thay vì một đốm sáng trắng, một sọc cầu vồng xuất hiện trên màn hình. Ánh nắng trắng hóa ra lại phức tạp, phức hợp.
Nhà khoa học làm phức tạp thí nghiệm. Anh ta bắt đầu tạo những lỗ nhỏ trên màn hình để chỉ một tia màu (ví dụ như màu đỏ) đi qua chúng, và đằng sau màn hình là một màn hình thứ hai và một màn hình khác. Hóa ra các tia màu mà lăng kính thứ nhất phân hủy ánh sáng không bị phân hủy thành các bộ phận cấu thành của chúng mà đi qua lăng kính thứ hai, chúng chỉ bị lệch. Do đó, những tia sáng này rất đơn giản và chúng bị khúc xạ theo những cách khác nhau, khiến ánh sáng bị chia thành nhiều phần.
Vì vậy, rõ ràng là các màu sắc khác nhau không đến từ các mức độ “pha trộn ánh sáng và bóng tối” khác nhau, như người ta đã tin trước Newton, mà chính là thành phần của ánh sáng. Thành phần này được gọi là quang phổ ánh sáng.
I. Khám phá của Newton rất quan trọng vào thời đó; nó đóng góp rất nhiều cho việc nghiên cứu bản chất của ánh sáng. Nhưng cuộc cách mạng thực sự trong khoa học gắn liền với việc nghiên cứu quang phổ ánh sáng đã xảy ra vào giữa thế kỷ 19.
Các nhà khoa học người Đức R.V. Bunsen và G.R. Kirchhoff đã nghiên cứu quang phổ ánh sáng phát ra từ lửa, trong đó có sự bay hơi của nhiều loại muối khác nhau. Quang phổ thay đổi tùy thuộc vào tạp chất. Điều này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng thành phần hóa học của Mặt trời và các ngôi sao khác có thể được đánh giá từ quang phổ ánh sáng. Đây là cách phương pháp phân tích quang phổ ra đời.
TUYỆT VỜI ÁNH SÁNG
Lấy ba tấm bưu thiếp và dùng kéo cắt một lỗ có kích thước bằng đồng xu ở giữa mỗi tấm bưu thiếp. Làm giá đỡ cho mỗi tấm thẻ từ những cục nhựa dẻo và dán chúng lên bàn theo đường thẳng sao cho các lỗ nằm trên một đường thẳng.
Chiếu đèn pin vào lỗ của thẻ ở xa bạn nhất và nhìn qua lỗ của thẻ gần nhất.
Bạn thấy gì? Còn đường đi của ánh sáng từ đèn pin tới mắt bạn thì sao?
Di chuyển thẻ ở giữa sang một bên vài cm để nó chặn đường đi của ánh sáng. Bây giờ bạn thấy gì? Điều gì đã xảy ra với ánh sáng? Bạn có thấy dấu vết ánh sáng nào trên thẻ được kéo lại không?
Ánh sáng truyền theo đường thẳng. Khi cả ba lỗ đều nằm trên cùng một đường, ánh sáng từ đèn pin dọc theo đường này sẽ chiếu vào mắt bạn;
Khi lá bài ở giữa được dịch chuyển, một chướng ngại vật sẽ xuất hiện trên đường đi của ánh sáng và ánh sáng không thể đi xung quanh nó vì nó truyền theo đường thẳng. Thẻ ngăn không cho nó đi hết quãng đường còn lại đến mắt bạn.
THU ĐƯỢC PHỔ
Thực sự có nhiều thứ màu trắng hơn là bắt mắt. Nó là sự pha trộn của tất cả các màu sắc của cầu vồng - đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. Những màu này tạo nên cái gọi là quang phổ khả kiến. Có một số cách để tách ánh sáng trắng thành các thành phần của nó. Đây là một trong số đó.
Đổ đầy nước vào bát và đặt nó trên bề mặt có nhiều ánh sáng. Đặt một chiếc gương vào bên trong và nghiêng nó sao cho nó nằm trên một trong các cạnh của cuvet.
Hãy quan sát hình ảnh phản chiếu của gương trên bề mặt gần đó. Bạn thấy gì? Để làm cho hình ảnh rõ hơn, hãy đặt một tờ giấy trắng vào nơi phản chiếu.
Ánh sáng truyền đi theo sóng. Giống như sóng biển, chúng có đỉnh gọi là cực đại và đáy gọi là cực tiểu. Khoảng cách từ cực đại này đến cực đại khác gọi là bước sóng.
Một chùm ánh sáng trắng chứa các tia sáng có bước sóng khác nhau. Mỗi bước sóng tương ứng với một màu cụ thể. V màu đỏ có bước sóng dài nhất. Tiếp theo là màu cam, rồi đến màu vàng, xanh lá cây, xanh dương và xanh lam. Violet có bước sóng ngắn nhất.
Khi ánh sáng trắng phản chiếu qua gương qua nước, nó sẽ bị chia thành các màu thành phần. Chúng phân kỳ và tạo thành một mẫu gồm các sọc màu song song gọi là quang phổ.
Và nhìn vào bề mặt của đĩa CD. Cầu vồng từ đâu đến đây?
PHỔ TRÊN TRẦN
Đổ đầy nước vào một phần ba ly. Đặt những cuốn sách thành một chồng trên một bề mặt nhẵn. Ngăn xếp phải cao hơn một chút so với chiều dài của đèn pin.
Đặt chiếc kính lên trên một chồng sách sao cho một phần của nó hơi nhô ra ngoài mép sách và lơ lửng trong không trung nhưng chiếc kính không bị rơi.
Đặt đèn pin dưới phần treo của kính gần như thẳng đứng và cố định nó ở vị trí này bằng một miếng nhựa để nó không bị trượt. Bật đèn pin và tắt đèn trong phòng.
Nhìn lên trần nhà. Bạn thấy gì?
Lặp lại thí nghiệm, nhưng bây giờ hãy đổ đầy 2/3 ly. Cầu vồng đã thay đổi như thế nào?
Chùm sáng của đèn pin chiếu vào một cốc nước chứa đầy nước ở một góc nhỏ. Kết quả là ánh sáng trắng bị phân hủy thành các thành phần cấu thành của nó. Các màu liền kề nhau tiếp tục di chuyển theo các quỹ đạo khác nhau và cuối cùng kết thúc trên trần nhà, tạo ra một quang phổ tuyệt vời như vậy.