VALON JAKELU

Ota kolme postikorttia ja leikkaa saksilla jokaisen kortin keskelle pennin kokoinen reikä. Tee jokaiselle kortille teline muovailuvahakappaleista ja kiinnitä ne pöydälle linjaan niin, että reiät ovat suorassa linjassa.

Loista taskulamppu kortin kauimpana olevaan reikään ja katso lähimmän kortin reiän läpi.

Mitä sinä näet? Mitä voit sanoa polusta, jonka valo kulkee taskulampusta silmään?

Siirrä keskimmäistä korttia pari senttiä sivulle niin, että se nyt estää valon kulkua. Mitä näet nyt? Mitä valolle tapahtui? Onko työnnetyssä kortissa mahdollista nähdä valon jälkiä?

Valo kulkee suorassa linjassa. Kun kaikki kolme reikää ovat samalla linjalla, valo kulkee taskulampusta tätä linjaa pitkin ja osuu suoraan silmiisi;

Kun keskimmäistä korttia siirretään, valon tielle ilmestyy este, eikä valo voi kiertää sitä, koska se etenee suorassa linjassa. Kortti estää häntä menemästä koko matkaa silmäsi luokse.

TAAJUUSHANKINTA

Valkoinen on itse asiassa enemmän kuin näkee. Se on sekoitus kaikkia sateenkaaren värejä - punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti. Näistä väreistä muodostuu ns. näkyvä spektri, jonka osiin voidaan jakaa valkoinen valo useilla tavoilla. Tässä on yksi niistä.

Täytä kulho vedellä ja aseta se hyvin valaistulle alustalle. Aseta peili sisälle ja kallista sitä niin, että se lepää kyvetin toisella sivulla.

Katso peilin heijastusta läheiselle pinnalle. Mitä sinä näet? Jotta kuva olisi selkeämpi, aseta pala valkoista paperia kohtaan, jossa heijastus heitetään.

Valo kulkee aaltoina. Kuten meren aallot, niillä on huippuja, joita kutsutaan korkeuksiksi, ja pohjat, joita kutsutaan matalaksi. Etäisyyttä huipusta toiseen kutsutaan aallonpituudeksi.

Valkoinen valonsäde sisältää valonsäteitä eri aallonpituuksilla. Jokainen aallonpituus vastaa tiettyä väriä. V punainen on pisin aalto. Seuraavaksi oranssi, sitten keltainen, vihreä, sininen ja sininen. Violetilla on lyhyimmät aallonpituudet.

Kun valkoinen valo heijastuu peilistä veden läpi, se hajoaa sen väreihin. Ne eroavat toisistaan ​​ja muodostavat kuvan yhdensuuntaisista värillisistä vyöhykkeistä, joita kutsutaan spektriksi.

Katso CD-levyn pintaa. Mistä sateenkaari tuli?

SPEKTRI KATTOLLA

Täytä lasista kolmasosa vedellä. Aseta kirjat pinoon tasaiselle alustalle. Pinon tulee olla hieman korkeampi kuin taskulampun pituus.

Aseta lasi kirjapinon päälle niin, että osa siitä ulottuu hieman kirjan reunan yli ja roikkuu ilmassa, mutta lasi ei putoa.

Aseta taskulamppu lasin roikkuvan osan alle lähes pystysuoraan ja kiinnitä se sellaiseen asentoon muovailuvahapalalla, jotta se ei luista. Sytytä taskulamppu ja sammuta valot huoneessa.

Katso kattoon. Mitä sinä näet?
Toista koe, mutta täytä lasi nyt kahdella kolmasosalla. Miten sateenkaari on muuttunut?

Taskulamppujen säde putoaa pienessä kulmassa vedellä täytettyyn lasiin. Tämän seurauksena valkoinen valo hajoaa sen ainesosiksi. Vierekkäiset värit jatkavat matkaansa eriäviä kulkureittejä pitkin ja pääsevät vihdoin kattoon, antavat niin upean spektrin.

Suuri englantilainen tiedemies Isaac Newton käytti sanaa "spektri" kuvaamaan moniväristä nauhaa, joka saadaan, kun auringonsäde kulkee kolmiomaisen prisman läpi. Tämä nauha on hyvin samanlainen kuin sateenkaari, ja juuri tätä nauhaa kutsutaan useimmiten spektriksi tavallisessa elämässä. Samaan aikaan jokaisella aineella on oma emissio- tai absorptiospektrinsä, ja ne voidaan havaita, jos tehdään useita kokeita. Aineiden ominaisuuksia antaa erilaisia ​​spektrejä käytetään laajasti eri toiminta-aloilla. Esimerkiksi spektrianalyysi on yksi tarkimmista oikeuslääketieteellisistä menetelmistä. Hyvin usein tätä menetelmää käytetään lääketieteessä.

Tarvitset

• - spektroskooppi;
• - kaasunpolttaja;
• - pieni keraaminen tai posliinilusikka;
• - puhdas ruokasuola;
• - läpinäkyvä koeputki, joka on täytetty hiilidioksidilla;
• - tehokas hehkulamppu;
• - tehokas "taloudellinen" kaasuvalolamppu.

Ohje

• Diffraktiospektroskooppia varten ota CD-levy, pieni pahvilaatikko, pahvilämpömittarin kotelo. Leikkaa levystä pala, joka sopii laatikkoon. Aseta okulaari laatikon ylätasolle sen lyhyen seinän viereen noin 135° kulmaan pintaan nähden. Okulaari on pala lämpömittarin kotelosta. Valitse rakolle paikka kokeellisesti, puhkaise ja tiivistä vuorotellen reiät toiseen lyhyeen seinään.
• Asenna voimakas hehkulamppu spektroskoopin rakoa vastapäätä. Spekroskoopin okulaarissa näet jatkuvan spektrin. Tällaista säteilyn spektrikoostumusta on missä tahansa kuumennetussa esineessä. Siinä ei ole päästö- ja absorptiolinjoja. Luonnossa tämä spektri tunnetaan sateenkaarina.
• Kauhaa suolaa pieneen keraamiseen tai posliinilusikkaan. Suuntaa spektroskoopin rako tummaan ei-valaistavaan kohtaan polttimen kirkkaan liekin yläpuolella. Laita lusikallinen suolaa liekkiin. Sillä hetkellä, kun liekki muuttuu voimakkaan keltaiseksi, on spektroskoopissa mahdollista tarkkailla tutkitun suolan (natriumkloridin) emissiospektriä, jossa keltaisen alueen emissioviiva tulee erityisen selvästi näkyviin. Sama koe voidaan tehdä kaliumkloridilla, kuparin suoloilla, volframilla ja niin edelleen. Tältä emissiospektrit näyttävät - vaaleat viivat tumman taustan tietyillä alueilla.
• Osoita spektroskoopin työrako kirkkaaseen hehkulamppuun. Aseta läpinäkyvä hiilidioksidilla täytetty putki niin, että se peittää spektroskoopin työraon. Okulaarin kautta voidaan tarkkailla jatkuvaa spektriä, jonka läpi kulkevat tummat pystysuorat viivat. Tämä on niin kutsuttu absorptiospektri, tässä tapauksessa hiilidioksidi.
• Osoita spektroskoopin työrako päällä olevaa "taloudellista" lamppua kohti. Tavallisen jatkuvan spektrin sijaan näet joukon pystysuoraa viivaa, jotka sijaitsevat eri osissa ja useimmiten eri väreillä. Tästä voimme päätellä, että tällaisen lampun emissiospektri on hyvin erilainen kuin tavallisen hehkulampun spektri, joka on silmille huomaamaton, mutta vaikuttaa valokuvausprosessiin.

Valokaasujen spektrien muoto riippuu kaasun kemiallisesta luonteesta.

Päästöspektri

Kysymys 5. Emissiospektrit. Absorptiospektrit

Kysymys 4. Dispersion käyttö

Dispersioilmiö on prismaspektriinstrumenttien suunnittelun taustalla: spektroskopit ja spektrografit, joiden avulla saadaan ja havainnoidaan spektrejä. Säteiden kulku yksinkertaisimmassa spektrografissa on esitetty kuvassa 4.

Valonlähteen valaisema rako, joka on sijoitettu kollimaattorilinssin keskipisteeseen, lähettää tähän linssiin hajoavia säteitä, jotka linssi (kollimaattorilinssi) muuntaa rinnakkaisten säteiden säteeksi.

Nämä prismassa taittuneet rinnakkaiset säteet hajoavat erivärisiksi (eli erilaisiksi) valonsäteiksi, jotka kameran linssi (kameran linssi) kerää polttotasoonsa, ja yhden raon kuvan sijaan saadaan koko kuvasarja. Jokaisella taajuudella on oma kuvansa. Näiden kuvien kokonaisuus on spektri. Spektriä voidaan tarkkailla suurennuslasina käytettävän okulaarin kautta. Tällaista laitetta kutsutaan spektroskooppi. Jos sinun on otettava valokuva spektristä, valokuvalevy asetetaan kameran linssin polttotasoon. Laitetta spektrin kuvaamiseksi kutsutaan spektrografi.

Jos valo kuumasta kiinteästä aineesta kulkea prisman läpi, sitten saamme prisman takana olevalla näytöllä jatkuva jatkuva emissiospektri.

Jos valonlähde on kaasu tai höyry, niin spektrikuvio muuttuu merkittävästi. Siinä on joukko kirkkaita viivoja, jotka erotetaan tummilla rakoilla. Tällaisia ​​spektrejä kutsutaan hallitsi. Esimerkkejä viivaspektreistä ovat natriumin, vedyn ja heliumin spektrit.

Jokainen kaasu tai höyry antaa oman, vain sille ominaisen spektrinsä. Siksi valokaasun spektrin avulla voimme tehdä johtopäätöksen sen kemiallisesta koostumuksesta. Jos säteilylähde on ainemolekyylit, silloin havaitaan raidallinen spektri.

Kaikki kolme spektrityyppiä - jatkuvat, viiva- ja raidalliset - ovat spektrejä päästöt.

Emissiospektrien lisäksi on olemassa absorptiospektrit, jotka saadaan seuraavalla tavalla.

Lähteestä tuleva valkoinen valo johdetaan testiaineen höyryjen läpi ja ohjataan spektroskooppiin tai muuhun spektrin tutkimiseen tarkoitettuun instrumenttiin.

Tässä tapauksessa tiettyyn järjestykseen järjestetyt tummat viivat näkyvät jatkuvan spektrin taustalla. Niiden lukumäärä ja sijainti antavat meille mahdollisuuden arvioida tutkittavan aineen koostumusta.

Esimerkiksi jos natriumhöyry on säteiden reitillä, jatkuvassa spektrissä näkyy tumma nauha spektrin kohdassa, jossa natriumhöyryn emissiospektrin keltaisen viivan olisi pitänyt sijaita.

Tarkastelun ilmiön selitti Kirchhoff, joka osoitti, että tietyn alkuaineen atomit absorboivat samat valoaallot, joita ne itse lähettävät.

Spektrien alkuperän selittämiseksi on välttämätöntä tietää atomin rakenne. Näitä asioita käsitellään myöhemmillä luennoilla.

Kirjallisuus:

1. I.I. Narkevich et ai. Fysiikka - Minsk: Publishing House “LLC New Knowledge”, 2004.

2. R.I. Grabovski. Fysiikan kurssi. - Pietari. - M. - Krasnodar: Kustantaja "Lan", 2006.

3. V.F. Dmitrieva. Fysiikka. - M.: Kustantaja "Higher School", 2001.

4. A.N. Remizov. Fysiikan, elektroniikan ja kybernetiikan kurssi. - M .: Kustantaja "Higher School", 1982

5. L.A. Aksenovich, N.N. Rakina. Fysiikka - Minsk: Design PRO Publishing House, 2001.

• opetusohjelma

Ystävät, perjantai-ilta lähestyy, tämä on ihanaa intiimiä aikaa, jolloin houkuttelevan hämärän peitossa saat spektrometrin ja koko yön mittaamaan hehkulampun spektriä nousevan auringon ensimmäisiin säteisiin asti, ja kun aurinko nousee, mittaa sen spektri.
Miten sinulla ei vieläkään ole spektrometriä? Ei haittaa, mennään alas ja korjataan tämä väärinkäsitys.
Huomio! Tämä artikkeli ei väitä olevansa täysimittainen opetusohjelma, mutta ehkä 20 minuutin kuluttua sen lukemisesta hajoat ensimmäisen säteilyspektrisi.

Ihminen ja spektroskooppi

Kerron siinä järjestyksessä, jossa kävin itse läpi kaikki vaiheet, voisi sanoa, että pahimmasta parhaaseen. Jos joku tähtää välittömästi enemmän tai vähemmän vakavaan tulokseen, puolet artikkelista voidaan turvallisesti ohittaa. No, ihmisille, joilla on vinot kädet (kuten minulla) ja vain uteliaille ihmisille, on mielenkiintoista lukea koettelemuksistani alusta alkaen.
Internetistä löytyy riittävästi materiaalia spektrometrin/spektroskoopin kokoamiseen omin käsin improvisoiduista materiaaleista.
Spekroskoopin hankkimiseksi kotona, yksinkertaisimmassa tapauksessa tarvitset melko vähän - CD / DVD-aihion ja laatikon.
Tämä materiaali johti minut ensimmäisiin kokeisiini spektrin tutkimisessa - spektroskopiaan

Itse asiassa tekijän työn ansiosta kokosin ensimmäisen spektroskooppini DVD-levyn läpäisevästä diffraktiohilasta ja pahvilaatikosta teetä ja vielä ennen sitä tiivistä pahvipalasta, jossa on aukko ja transmissiivinen hila, DVD-aihiosta. riitti minulle.
En voi sanoa, että tulokset olivat hämmästyttäviä, mutta onnistuimme saamaan ensimmäiset spektrit, ihmeellisesti tallennettuja kuvia prosessista spoilerin alle

Valokuvaspektroskoopit ja spektri

Ensimmäinen vaihtoehto pahvinpalalla

Toinen vaihtoehto teelaatikolla

Ja kaapattu spektri

Ainoa asia minulle, hän muokkasi tätä mallia USB-videokameralla, se osoittautui tältä:

kuva spektrometristä

Minun on sanottava heti, että tämä muutos pelasti minut tarpeelta käyttää matkapuhelimen kameraa, mutta siinä oli yksi haittapuoli: kameraa ei voitu kalibroida Spectral Worckbench -palvelun asetuksiin (joista keskustellaan jäljempänä). Siksi en pystynyt kaappaamaan spektriä reaaliajassa, mutta oli täysin mahdollista tunnistaa jo kerätyt valokuvat.

Oletetaan, että ostit tai kokosit spektroskoopin yllä olevien ohjeiden mukaisesti.
Luo sen jälkeen tili PublicLab.org-projektiin ja siirry SpectralWorkbench.org-palvelusivulle Seuraavaksi kuvailen spektrintunnistustekniikkaa, jota itse käytin.
Aluksi meidän on kalibroitava spektrometrimme, jota varten sinun on otettava kuva loistelampun spektristä, mieluiten suuresta kattolampusta, mutta energiansäästölamppu käy.
1) Paina Capture spectra -painiketta
2) Lataa kuva
3) Täytä kentät, valitse tiedosto, valitse uusi kalibrointi, valitse laite (voit valita minispektroskoopin tai vain mukautetun), valitse mikä spektri sinulla on, pysty- vai vaakasuuntainen, jotta on selvää, että spektrit kuvakaappaus edellisestä ohjelmasta ovat vaakasuuntaisia
4) Kuvaajat sisältävä ikkuna avautuu.
5) Tarkista, kuinka spektriäsi on käännetty. Sinisen alueen tulee olla vasemmalla ja punaisen oikealla. Jos näin ei ole, valitse lisää työkaluja – kääntö vaakasuunnassa -painike, jonka jälkeen näemme, että kuva on kiertynyt ja kuvaaja ei, joten painamme lisää työkaluja - irrota uudelleen kuvasta, kaikki huiput vastaavat jälleen todellisia huippuja .

6) Paina Kalibroi-painiketta, paina aloituspainiketta, valitse sininen huippu suoraan kaaviosta (katso kuvakaappaus), paina LMB ja ponnahdusikkuna avautuu uudelleen, nyt meidän on painettava lopetus ja valittava viimeinen vihreä huippu, jonka jälkeen sivu päivittyy ja saamme kalibroidun aallonpituuden kuvan.
Nyt voit täyttää muut tutkittavat spektrit, kalibrointia pyydettäessä tulee määrittää jo kalibroimamme kuvaaja.

Kuvakaappaus

Määritetyn ohjelman tyyppi

Huomio! Kalibrointi olettaa, että otat kuvia jatkossa samalla laitteella, joka kalibroi kuvan resoluutiolaitteen muutoksen, voimakas spektrin siirtymä valokuvassa suhteessa kalibroidun esimerkin sijaintiin voi vääristää mittaustuloksia.
Rehellisesti sanottuna korjasin hieman kuviani editorissa. Jos taustavaloa oli, tummesin ympäristöä, joskus käänsin spektriä hieman saadakseni suorakaiteen muotoisen kuvan, mutta toistan vielä kerran tiedostokoon ja itse spektrin kuvan keskustaan ​​nähden on parempi olla muuttamatta. .
Muiden toimintojen, kuten makrojen, automaattisen tai manuaalisen kirkkauden säädön kanssa, suosittelen selvittämään sen itse, mielestäni ne eivät ole niin kriittisiä.
Tuloksena olevat kaaviot siirretään sitten kätevästi CSV:hen, kun taas ensimmäinen numero on murto-osa (todennäköisesti murto-osa) pitkä aalto, ja säteilyintensiteetin keskimääräinen suhteellinen arvo erotetaan pilkulla. Saadut arvot näyttävät kauniilta esimerkiksi Scilabissa rakennettujen kaavioiden muodossa

SpectralWorkbench.org tarjoaa sovelluksia älypuhelimille. En käyttänyt niitä. joten en osaa arvioida sitä.

Värikästä päivää sateenkaaren ystävien kaikissa väreissä.