DISTRIBUSI CAHAYA

Ambil tiga kartu pos dan gunakan gunting untuk membuat lubang seukuran satu sen di tengah setiap kartu. Buat dudukan untuk setiap kartu dari gumpalan plastisin dan tempelkan di atas meja dalam satu garis sehingga lubangnya berada dalam garis lurus.

Sorotkan senter ke lubang kartu yang terjauh dari Anda dan lihat melalui lubang kartu terdekat.

Apa yang kamu lihat? Apa yang dapat Anda katakan tentang jalur yang diambil cahaya dari senter ke mata Anda?

Pindahkan kartu tengah beberapa sentimeter ke samping sehingga sekarang menghalangi jalur cahaya. Apa yang kamu lihat sekarang? Apa yang terjadi dengan cahaya? Apakah mungkin untuk melihat jejak cahaya pada kartu yang didorong?

Cahaya merambat lurus. Ketika ketiga lubang berada pada garis yang sama, maka cahaya bergerak dari senter sepanjang garis ini dan mengenai Anda langsung ke mata Anda;

Ketika kartu tengah digeser, sebuah rintangan muncul di jalur cahaya, dan cahaya tidak bisa melewatinya, karena merambat dalam garis lurus. Kartu itu mencegahnya pergi ke mata Anda.

AKUISISI SPECTRUM

Putih sebenarnya lebih dari sekadar memenuhi mata. Ini adalah campuran dari semua warna pelangi - merah, oranye, kuning, hijau, biru, biru dan ungu. Warna-warna ini membentuk apa yang disebut spektrum tampak.Ada beberapa cara untuk membagi cahaya putih menjadi komponen-komponennya. Berikut adalah salah satunya.

Isi mangkuk dengan air dan letakkan di permukaan yang cukup terang. Tempatkan cermin di dalam dan miringkan sehingga bersandar pada salah satu sisi kuvet.

Lihatlah pantulan yang dilemparkan cermin pada permukaan di dekatnya. Apa yang kamu lihat? Untuk membuat gambar lebih jelas, letakkan selembar kertas putih di mana pantulan sedang dilemparkan.

Cahaya merambat dalam gelombang. Seperti gelombang laut, mereka memiliki puncak yang disebut tertinggi dan palung yang disebut terendah. Jarak dari satu puncak ke puncak lainnya disebut panjang gelombang.

Seberkas cahaya putih mengandung sinar cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang sesuai dengan warna tertentu. V merah adalah gelombang terpanjang. Berikutnya oranye, lalu kuning, hijau, biru dan biru. Violet memiliki panjang gelombang terpendek.

Ketika cahaya putih dipantulkan di cermin melalui air, cahaya itu terurai menjadi warna-warna penyusunnya. Mereka menyimpang dan membentuk gambar pita berwarna paralel, yang disebut spektrum.

Lihatlah permukaan CD. Dari mana datangnya pelangi?

SPECTRUM DI Plafon

Isi gelas sepertiga dengan air. Tempatkan buku-buku dalam tumpukan pada permukaan yang halus. Tumpukan harus sedikit lebih tinggi dari panjang senter.

Tempatkan gelas di atas tumpukan buku sehingga sebagian sedikit melampaui tepi buku dan menggantung di udara, tetapi gelas tidak jatuh.

Tempatkan senter di bawah bagian kaca yang menggantung hampir secara vertikal, dan kencangkan pada posisi seperti itu dengan sepotong plastisin agar tidak tergelincir. Nyalakan senter dan matikan lampu di dalam ruangan.

Lihatlah langit-langit. Apa yang kamu lihat?
Ulangi percobaan tetapi sekarang isi gelas dengan dua pertiga. Bagaimana pelangi berubah?

Sinar senter jatuh pada gelas berisi air dengan sedikit miring. Akibatnya, cahaya putih terurai menjadi komponen penyusunnya. Warna-warna yang berdekatan satu sama lain melanjutkan jalurnya di sepanjang lintasan yang berbeda dan, akhirnya sampai ke langit-langit, memberikan spektrum yang begitu indah.

Kata "spektrum" ilmuwan besar Inggris Isaac Newton menunjukkan pita multi-warna, yang diperoleh ketika sinar matahari melewati prisma segitiga. Pita ini sangat mirip dengan pelangi, dan pita inilah yang paling sering disebut spektrum dalam kehidupan sehari-hari. Sementara itu, setiap zat memiliki spektrum emisi atau penyerapannya sendiri, dan dapat diamati jika dilakukan beberapa percobaan. Sifat zat untuk memberikan spektrum yang berbeda banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan. Misalnya, analisis spektral adalah salah satu metode forensik yang paling akurat. Sangat sering metode ini digunakan dalam pengobatan.

Anda akan perlu

• - spektroskop;
• - pembakar gas;
• - sendok keramik atau porselen kecil;
• - garam meja murni;
• - tabung reaksi transparan yang diisi dengan karbon dioksida;
• - lampu pijar yang kuat;
• - lampu lampu gas "ekonomis" yang kuat.

Petunjuk

• Untuk spektroskop difraksi, ambil CD, kotak kardus kecil, kotak termometer kardus. Potong sepotong disk agar sesuai dengan kotak. Pada bidang atas kotak, di samping dinding pendeknya, posisikan lensa okuler pada sudut kira-kira 135 ° terhadap permukaan. Lensa mata adalah bagian dari kasus dari termometer. Pilih tempat untuk celah secara eksperimental, secara bergantian menusuk dan menutup lubang di dinding pendek lainnya.
• Pasang lampu pijar yang kuat di seberang celah spektroskop. Di lensa mata spektroskop, Anda akan melihat spektrum kontinu. Komposisi spektral radiasi seperti itu ada di setiap objek yang dipanaskan. Tidak memiliki garis emisi dan absorpsi. Di alam, spektrum ini dikenal sebagai pelangi.
• Sendok garam ke dalam sendok keramik atau porselen kecil. Arahkan celah spektroskop ke area gelap yang tidak bercahaya di atas nyala api pembakar yang terang. Masukkan sesendok garam ke dalam api. Pada saat nyala api berubah menjadi kuning pekat, spektrum emisi garam (natrium klorida) yang dipelajari dapat diamati dalam spektroskop, di mana garis emisi di wilayah kuning akan terlihat jelas. Percobaan yang sama dapat dilakukan dengan kalium klorida, garam tembaga, tungsten, dan sebagainya. Ini adalah bagaimana spektrum emisi terlihat - garis terang di area tertentu dengan latar belakang gelap.
• Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu pijar yang terang. Tempatkan tabung transparan berisi karbon dioksida sehingga menutupi celah kerja spektroskop. Melalui lensa mata, seseorang dapat mengamati spektrum kontinu yang dilintasi oleh garis vertikal gelap. Inilah yang disebut spektrum penyerapan, dalam hal ini - karbon dioksida.
• Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu "ekonomis" yang dinyalakan. Alih-alih spektrum kontinu biasa, Anda akan melihat serangkaian garis vertikal yang terletak di bagian yang berbeda dan dengan warna yang sebagian besar berbeda. Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa spektrum pancaran lampu semacam itu sangat berbeda dengan spektrum lampu pijar biasa, yang tidak terlihat oleh mata, tetapi mempengaruhi proses pemotretan.

Bentuk spektrum gas bercahaya tergantung pada sifat kimia gas.

Spektrum emisi

Pertanyaan 5. Spektrum emisi. Spektrum penyerapan

Pertanyaan 4. Penerapan dispersi

Fenomena dispersi mendasari desain instrumen spektral prisma: spektroskop dan spektrograf, yang berfungsi untuk memperoleh dan mengamati spektrum. Jalannya sinar dalam spektrograf paling sederhana ditunjukkan pada Gambar.4.

Celah yang diterangi oleh sumber cahaya, ditempatkan pada fokus lensa kolimator, mengirimkan berkas sinar divergen ke lensa ini, yang diubah lensa (lensa kolimator) menjadi berkas sinar paralel.

Sinar paralel ini, dibiaskan dalam prisma, dipecah menjadi sinar cahaya dengan warna berbeda (yaitu, berbeda), yang dikumpulkan oleh lensa kamera (lensa kamera) di bidang fokusnya, dan bukannya satu gambar celah, sebuah seluruh rangkaian gambar diperoleh. Setiap frekuensi memiliki gambarnya sendiri. Totalitas gambar-gambar ini adalah spektrum. Spektrum dapat diamati melalui lensa mata yang digunakan sebagai kaca pembesar. Alat seperti itu disebut spektroskop. Jika Anda perlu mengambil foto spektrum, maka pelat fotografi ditempatkan di bidang fokus lensa kamera. Alat untuk memotret spektrum disebut spektograf.

Jika cahaya dari padatan panas melewati prisma, maka pada layar di belakang prisma kita dapatkan spektrum emisi kontinum kontinu.

Jika sumber cahayanya adalah gas atau uap, maka pola spektrumnya berubah secara signifikan. Ada serangkaian garis terang yang dipisahkan oleh celah gelap. Spektrum seperti itu disebut diatur. Contoh spektrum garis adalah spektrum natrium, hidrogen, dan helium.

Setiap gas atau uap memberikan spektrumnya sendiri, karakteristiknya hanya untuk itu. Oleh karena itu, spektrum gas bercahaya memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan tentang komposisi kimianya. Jika sumber radiasi adalah molekul zat, maka spektrum bergaris diamati.

Ketiga jenis spektrum - kontinu, garis dan bergaris - adalah spektrum emisi.

Selain spektrum emisi, ada spektrum penyerapan, yang diperoleh dengan cara berikut.

Cahaya putih dari sumber dilewatkan melalui uap zat uji dan diarahkan ke spektroskop atau instrumen lain yang dirancang untuk mempelajari spektrum.

Dalam hal ini, garis-garis gelap yang diatur dalam urutan tertentu terlihat dengan latar belakang spektrum kontinu. Jumlah dan sifat lokasinya memungkinkan kita untuk menilai komposisi zat yang diteliti.

Misalnya, jika uap natrium berada di jalur sinar, pita gelap muncul pada spektrum kontinu pada titik dalam spektrum di mana garis kuning dari spektrum emisi uap natrium seharusnya berada.

Fenomena yang dianggap dijelaskan oleh Kirchhoff, yang menunjukkan bahwa atom-atom dari suatu unsur tertentu menyerap gelombang cahaya yang sama dengan yang mereka pancarkan sendiri.

Untuk menjelaskan asal usul spektrum, perlu diketahui struktur atom. Masalah-masalah ini akan dibahas dalam kuliah nanti.

Literatur:

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

2. R.I. Grabovsky. Kursus fisika.- St. Petersburg.- M.- Krasnodar: Publishing House "Lan", 2006.

3. V.F. Dmitrieva. Fisika.- M.: Publishing House "Higher School", 2001.

4. A.N. Remizov. Kursus fisika, elektronik, dan sibernetika - M .: Penerbitan "Higher School", 1982

5. LA Aksenovich, N.N. Rakina. Fisika - Minsk: Desain Rumah Penerbitan PRO, 2001.

• tutorial

Teman, Jumat malam semakin dekat, ini adalah waktu intim yang indah ketika, di bawah naungan senja yang memikat, Anda bisa mendapatkan spektrometer Anda dan sepanjang malam, mengukur spektrum lampu pijar sampai sinar pertama matahari terbit, dan ketika matahari terbit, ukur spektrumnya.
Bagaimana Anda masih belum memiliki spektrometer Anda? Tidak masalah, mari kita potong dan perbaiki kesalahpahaman ini.
Perhatian! Artikel ini tidak berpura-pura menjadi tutorial lengkap, tetapi mungkin dalam 20 menit setelah membacanya, Anda akan menguraikan spektrum radiasi pertama Anda.

Manusia dan spektroskop

Saya akan memberi tahu Anda dalam urutan di mana saya melewati semua tahapan sendiri, bisa dikatakan dari yang terburuk hingga yang terbaik. Jika seseorang ditujukan segera pada hasil yang kurang lebih serius, maka setengah dari artikel dapat dilewati dengan aman. Nah, untuk orang-orang dengan tangan bengkok (seperti saya) dan hanya orang yang penasaran, akan menarik untuk membaca tentang cobaan berat saya dari awal.
Ada cukup banyak bahan di Internet tentang cara merakit spektrometer / spektroskop dengan tangan Anda sendiri dari bahan improvisasi.
Untuk mendapatkan spektroskop di rumah, dalam kasus paling sederhana, Anda tidak perlu banyak - CD / DVD kosong dan sebuah kotak.
Materi ini membawa saya ke eksperimen pertama saya dalam mempelajari spektrum - Spektroskopi

Sebenarnya, berkat karya penulis, saya merakit spektroskop pertama saya dari kisi difraksi transmisif dari disk DVD dan kotak kardus teh, dan bahkan sebelum itu, selembar karton padat dengan slot dan kisi transmisif dari DVD kosong sudah cukup bagi saya.
Saya tidak bisa mengatakan bahwa hasilnya menakjubkan, tetapi kami berhasil mendapatkan spektrum pertama, foto-foto proses yang tersimpan secara ajaib di bawah spoiler

Spektroskop dan spektrum foto

Opsi pertama dengan selembar karton

Pilihan kedua dengan sekotak teh

Dan spektrum yang ditangkap

Satu-satunya hal untuk kenyamanan saya, dia memodifikasi desain ini dengan kamera video USB, ternyata seperti ini:

foto spektrometer

Saya harus segera mengatakan bahwa modifikasi ini menyelamatkan saya dari kebutuhan untuk menggunakan kamera ponsel, tetapi ada satu kelemahan: kamera tidak dapat dikalibrasi ke pengaturan layanan Spectral Worckbench (yang akan dibahas di bawah). Oleh karena itu, saya tidak dapat menangkap spektrum secara real time, tetapi sangat mungkin untuk mengenali foto-foto yang telah dikumpulkan.

Jadi, katakanlah Anda membeli atau merakit spektroskop sesuai dengan petunjuk di atas.
Setelah itu, buat akun di proyek PublicLab.org dan masuk ke halaman layanan SpectralWorkbench.org Selanjutnya, saya akan menjelaskan kepada Anda teknik pengenalan spektrum yang saya gunakan sendiri.
Untuk memulainya, kita perlu mengkalibrasi spektrometer.Untuk melakukan ini, Anda perlu mengambil gambar spektrum lampu fluoresen, sebaiknya lampu langit-langit yang besar, tetapi lampu hemat energi bisa digunakan.
1) Tekan tombol Tangkap spektrum
2) Unggah Gambar
3) Isi kolom, pilih file, pilih kalibrasi baru, pilih perangkat (Anda dapat memilih spektroskop mini atau hanya kustom), pilih spektrum yang Anda miliki, vertikal atau horizontal, sehingga jelas bahwa spektrum di tangkapan layar dari program sebelumnya adalah horizontal
4) Sebuah jendela dengan grafik akan terbuka.
5) Periksa bagaimana spektrum Anda diputar. Rentang biru harus di sebelah kiri, rentang merah harus di kanan. Jika ini tidak terjadi, pilih lebih banyak alat – tombol flip horizontal, setelah itu kita melihat bahwa gambar telah diputar dan grafik tidak, jadi kita tekan lebih banyak alat – ekstrak ulang dari foto, semua puncak lagi sesuai dengan puncak nyata .

6) Tekan tombol Kalibrasi, tekan mulai, pilih puncak biru langsung pada grafik (lihat tangkapan layar), tekan LMB dan jendela pop-up terbuka lagi, sekarang kita perlu menekan selesai dan memilih puncak hijau terakhir, setelah itu halaman akan disegarkan dan kita akan mendapatkan gambar panjang gelombang yang dikalibrasi.
Sekarang Anda dapat mengisi spektrum lain yang sedang dipelajari, ketika meminta kalibrasi, Anda harus menentukan grafik yang telah kami kalibrasi.

Tangkapan layar

Jenis program yang dikonfigurasi

Perhatian! Kalibrasi mengasumsikan bahwa Anda akan mengambil gambar di masa depan dengan perangkat yang sama yang mengkalibrasi perubahan pada perangkat resolusi gambar, pergeseran kuat spektrum dalam foto relatif terhadap posisi pada contoh yang dikalibrasi dapat mendistorsi hasil pengukuran.
Sejujurnya, saya sedikit mengoreksi gambar saya di editor. Jika ada backlight, saya menggelapkan lingkungan, terkadang memutar spektrum sedikit untuk mendapatkan gambar persegi panjang, tetapi sekali lagi saya ulangi ukuran file dan lokasi relatif ke pusat gambar spektrum itu sendiri lebih baik tidak berubah .
Dengan fungsi lain seperti makro, penyesuaian kecerahan otomatis atau manual, saya sarankan Anda mencari tahu sendiri, menurut saya itu tidak terlalu penting.
Grafik yang dihasilkan kemudian dengan mudah ditransfer ke CSV, sedangkan angka pertama akan berupa gelombang panjang pecahan (mungkin pecahan), dan nilai relatif rata-rata dari intensitas radiasi akan dipisahkan dengan koma. Nilai yang diperoleh terlihat indah dalam bentuk grafik yang dibangun, misalnya, di Scilab

SpectralWorkbench.org memiliki aplikasi untuk smartphone. Saya tidak menggunakannya. jadi saya tidak bisa menilainya.

Memiliki hari yang penuh warna dalam semua warna pelangi teman-teman.