pertanyaan.

1. Seperti apa spektrum kontinu itu?

Spektrum kontinu adalah pita yang terdiri dari semua warna pelangi, menyatu dengan mulus satu sama lain.

2. Dari cahaya badan manakah spektrum kontinu diperoleh? Berikan contoh.

Spektrum kontinu diperoleh dari cahaya benda padat dan cair (filamen lampu listrik, logam cair, nyala lilin) ​​dengan suhu beberapa ribu derajat Celcius. Itu juga diberikan oleh gas dan uap bercahaya pada tekanan tinggi.

3. Seperti apa spektrum garis itu?

Garis spektrum terdiri dari garis individu warna tertentu.

4. Bagaimana spektrum garis emisi natrium diperoleh?

Untuk melakukan ini, Anda dapat menambahkan sepotong garam biasa (NaCl) ke api kompor dan mengamati spektrum melalui spektroskop.

5. Dari sumber cahaya apa spektrum garis diperoleh?

Spektrum garis adalah karakteristik gas bercahaya dengan kepadatan rendah.

6. Apa mekanisme untuk mendapatkan spektrum serapan garis (yaitu apa yang perlu dilakukan untuk mendapatkannya)?

Spektrum serapan garis diperoleh dengan melewatkan cahaya dari sumber yang lebih terang dan lebih panas melalui gas dengan kerapatan rendah.

7. Bagaimana cara mendapatkan garis spektrum serapan natrium dan seperti apa bentuknya?

Untuk melakukan ini, cahaya dari lampu pijar harus dilewatkan melalui bejana dengan uap natrium. Akibatnya, garis hitam sempit akan muncul dalam spektrum cahaya kontinu dari lampu pijar, di tempat di mana ada garis kuning dalam spektrum emisi natrium.

8. Apa inti dari hukum Kirchhoff tentang spektrum garis emisi dan serapan?

Hukum Kirchoff menyatakan bahwa atom-atom dari suatu unsur tertentu menyerap dan memancarkan gelombang cahaya pada frekuensi yang sama.

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.

Pendahuluan ………………………………………………………………………………….2

Mekanisme radiasi………………………………………………………………………..3

Distribusi energi dalam spektrum………………………………………………………….4

Jenis spektrum……………………………………………………………………………….6

Jenis Analisis Spektral ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………….

Kesimpulan………………………………………………………………………………..9

Sastra……………………………………………………………………………….11

pengantar

Spektrum adalah penguraian cahaya menjadi bagian-bagian komponennya, sinar warna yang berbeda.

Metode mempelajari komposisi kimia berbagai zat berdasarkan pancaran garis atau spektrum serapannya disebut analisis spektral. Analisis spektral membutuhkan jumlah zat yang dapat diabaikan. Kecepatan dan kepekaan membuat metode ini sangat diperlukan baik di laboratorium maupun di astrofisika. Karena setiap unsur kimia dari tabel periodik memancarkan karakteristik spektrum emisi dan penyerapan garis hanya untuk itu, ini memungkinkan untuk mempelajari komposisi kimia suatu zat. Fisikawan Kirchhoff dan Bunsen pertama kali mencoba membuatnya pada tahun 1859, setelah membangun spektroskop. Cahaya dilewatkan ke dalamnya melalui celah sempit yang dipotong dari salah satu ujung teleskop (pipa dengan celah ini disebut kolimator). Dari kolimator, sinar jatuh pada prisma yang ditutup dengan kotak yang direkatkan di dalamnya dengan kertas hitam. Prisma dibelokkan ke samping sinar yang keluar dari celah. Ada spektrum. Setelah itu, jendela digantung dengan tirai dan pembakar yang menyala ditempatkan di slot kolimator. Potongan berbagai zat dimasukkan satu per satu ke dalam nyala lilin, dan mereka melihat melalui teleskop kedua pada spektrum yang dihasilkan. Ternyata uap panas dari setiap elemen memberikan sinar dengan warna yang ditentukan secara ketat, dan prisma membelokkan sinar ini ke tempat yang ditentukan secara ketat, dan oleh karena itu tidak ada warna yang dapat menutupi yang lain. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa metode analisis kimia baru yang radikal telah ditemukan - berdasarkan spektrum suatu zat. Pada tahun 1861, berdasarkan penemuan ini, Kirchhoff membuktikan keberadaan sejumlah elemen di kromosfer matahari, meletakkan dasar bagi astrofisika.

Mekanisme radiasi

Sumber cahaya harus mengkonsumsi energi. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 m. Gelombang elektromagnetik dipancarkan selama pergerakan partikel bermuatan yang dipercepat. Partikel bermuatan ini adalah bagian dari atom. Tapi, tanpa mengetahui bagaimana atom diatur, tidak ada yang dapat dipercaya tentang mekanisme radiasi. Hanya jelas bahwa tidak ada cahaya di dalam atom, sama seperti tidak ada suara dalam senar piano. Seperti senar yang mulai berbunyi hanya setelah dipukul dengan palu, atom-atom melahirkan cahaya hanya setelah mereka tereksitasi.

Agar atom dapat memancar, ia perlu mentransfer energi. Dengan memancar, sebuah atom kehilangan energi yang telah diterimanya, dan untuk pancaran suatu zat secara terus-menerus, diperlukan aliran energi ke atom-atomnya dari luar.

Radiasi termal. Jenis radiasi yang paling sederhana dan paling umum adalah radiasi termal, di mana hilangnya energi oleh atom untuk emisi cahaya dikompensasi oleh energi gerakan termal atom atau (molekul) dari benda yang memancar. Semakin tinggi suhu tubuh, semakin cepat atom bergerak. Ketika atom (molekul) cepat saling bertabrakan, sebagian energi kinetiknya diubah menjadi energi eksitasi atom, yang kemudian memancarkan cahaya.

Sumber panas radiasi adalah Matahari, serta lampu pijar biasa. Lampu adalah sumber yang sangat nyaman, tetapi tidak ekonomis. Hanya sekitar 12% dari semua energi yang dilepaskan dalam lampu oleh arus listrik diubah menjadi energi cahaya. Sumber panas cahaya adalah nyala api. Butir jelaga dipanaskan oleh energi yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar, dan memancarkan cahaya.

Elektroluminesensi. Energi yang dibutuhkan oleh atom untuk memancarkan cahaya juga dapat dipinjam dari sumber non-termal. Ketika pemakaian dalam gas, medan listrik memberikan energi kinetik yang besar ke elektron. Elektron cepat mengalami tumbukan dengan atom. Bagian dari energi kinetik elektron digunakan untuk eksitasi atom. Atom yang tereksitasi mengeluarkan energi dalam bentuk gelombang cahaya. Karena ini, pelepasan gas disertai dengan cahaya. Ini adalah elektroluminesensi.

katodoluminesensi. Cahaya padatan yang disebabkan oleh pemboman mereka dengan elektron disebut cathodoluminescence. Cathodoluminescence membuat layar tabung sinar katoda di televisi bersinar.

Kemiluminesensi. Dalam beberapa reaksi kimia yang melepaskan energi, sebagian dari energi ini langsung dihabiskan untuk emisi cahaya. Sumber cahaya tetap dingin (memiliki suhu sekitar). Fenomena ini disebut chemioluminescence.

Fotoluminesensi. Cahaya yang jatuh pada suatu zat sebagian dipantulkan dan sebagian diserap. Energi cahaya yang diserap dalam banyak kasus hanya menyebabkan pemanasan tubuh. Namun, beberapa benda itu sendiri mulai bersinar langsung di bawah aksi insiden radiasi di atasnya. Ini adalah fotoluminesensi. Cahaya menggairahkan atom-atom materi (meningkatkan energi internalnya), setelah itu mereka disorot dengan sendirinya. Misalnya, cat bercahaya, yang menutupi banyak dekorasi Natal, memancarkan cahaya setelah disinari.

Cahaya yang dipancarkan selama photoluminescence memiliki, sebagai aturan, panjang gelombang yang lebih panjang daripada cahaya yang menggairahkan cahaya. Ini dapat diamati secara eksperimental. Jika Anda mengarahkan berkas cahaya ke bejana dengan fluoresceite (pewarna organik),

melewati filter cahaya ungu, maka cairan ini mulai bersinar dengan cahaya hijau-kuning, yaitu cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang daripada cahaya ungu.

Fenomena photoluminescence banyak digunakan dalam lampu fluorescent. Fisikawan Soviet S.I. Vavilov mengusulkan untuk menutupi permukaan bagian dalam tabung pelepasan dengan zat yang mampu bersinar terang di bawah aksi radiasi gelombang pendek dari pelepasan gas. Lampu neon sekitar tiga sampai empat kali lebih ekonomis daripada lampu pijar konvensional.

Jenis utama radiasi dan sumber yang membuatnya terdaftar. Sumber radiasi yang paling umum adalah termal.

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. Spektral seperti itu ada di setiap objek yang dipanaskan. Tidak memiliki garis emisi dan absorpsi. Spektrum ini disebut .

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 sendok ke dalam api dengan . 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.

Video Terkait

catatan

Ada 2 jenis spektroskop. Yang pertama menggunakan prisma trihedral dispersif transparan. Cahaya dari objek yang diteliti diumpankan melalui celah sempit dan diamati dari sisi lain dengan bantuan tabung lensa mata. Untuk menghindari gangguan ringan, seluruh struktur ditutup dengan selubung kedap cahaya. Ini juga dapat terdiri dari elemen dan tabung berinsulasi cahaya. Penggunaan lensa dalam spektroskop semacam itu adalah opsional. Jenis spektroskop yang kedua adalah spektroskop difraksi. Elemen utamanya adalah kisi difraksi. Cahaya dari objek juga diinginkan untuk diumpankan melalui celah. Potongan dari CD dan DVD sekarang sering digunakan sebagai kisi difraksi dalam desain buatan sendiri. Semua jenis spektroskop akan digunakan untuk eksperimen yang diusulkan;

Garam meja tidak boleh mengandung yodium;

Eksperimen paling baik dilakukan dengan asisten;

Semua eksperimen paling baik dilakukan di ruangan yang gelap dan selalu dengan latar belakang hitam.

Saran yang bermanfaat

Untuk mendapatkan karbon dioksida dalam tabung reaksi, letakkan sepotong kapur sekolah biasa di dalamnya. Isi dengan asam klorida. Kumpulkan gas yang dihasilkan dalam tabung reaksi yang bersih. Karbon dioksida lebih berat daripada udara, sehingga akan terkumpul di dasar tabung reaksi yang kosong, memaksa udara keluar dari sana. Untuk melakukan ini, turunkan tabung dari sumber gas ke dalam tabung reaksi kosong, yaitu dari tabung reaksi tempat reaksi berlangsung.

Istilah fisik "spektrum" berasal dari kata Latin spektrum, yang berarti "penglihatan", atau bahkan "hantu". Tetapi subjeknya, yang disebut kata suram, berhubungan langsung dengan fenomena alam yang begitu indah seperti pelangi.

Dalam arti luas, spektrum adalah sebaran nilai-nilai besaran fisis tertentu. Kasus khusus adalah distribusi frekuensi radiasi elektromagnetik. Cahaya yang ditangkap oleh mata manusia juga merupakan jenis radiasi elektromagnetik, dan memiliki spektrum.

Penemuan Spektrum

Kehormatan menemukan spektrum cahaya milik I. Newton. Memulai penelitian ini, ilmuwan mengejar tujuan praktis: untuk meningkatkan kualitas lensa untuk teleskop. Masalahnya adalah bahwa tepi gambar yang dapat diamati dicat dengan semua warna pelangi.

I. Newton membuat percobaan: seberkas cahaya menembus ke dalam ruangan yang gelap melalui lubang kecil, yang jatuh di layar. Tapi prisma kaca trihedral ditempatkan di jalurnya. Alih-alih titik cahaya putih, garis pelangi muncul di layar. Sinar matahari putih ternyata kompleks, komposit.

Ilmuwan itu memperumit eksperimennya. Dia mulai membuat lubang kecil di layar sehingga hanya satu sinar berwarna (misalnya, merah) yang melewatinya, dan di belakang layar ada layar kedua dan lainnya. Ternyata sinar berwarna, di mana prisma pertama menguraikan cahaya, tidak terurai menjadi bagian-bagian komponennya, melewati prisma kedua, mereka hanya menyimpang. Oleh karena itu, sinar cahaya ini sederhana, tetapi mereka dibiaskan dengan cara yang berbeda, yang memungkinkan cahaya "" untuk terpisah.

Jadi menjadi jelas bahwa warna yang berbeda tidak berasal dari derajat yang berbeda dari "pencampuran cahaya dengan kegelapan", seperti yang dipikirkan sebelum I. Newton, tetapi merupakan komponen dari cahaya itu sendiri. Komposisi ini disebut spektrum cahaya.

Penemuan I. Newton sangat penting pada masanya, ia memberi banyak pelajaran tentang sifat cahaya. Tetapi revolusi nyata dalam sains, yang terkait dengan studi spektrum cahaya, terjadi pada pertengahan abad ke-19.

Ilmuwan Jerman R.V. Bunsen dan G.R. Kirchhoff mempelajari spektrum cahaya yang dipancarkan oleh api, yang dicampur dengan penguapan berbagai garam. Spektrum bervariasi tergantung pada pengotor. Ini mengarahkan para peneliti pada gagasan bahwa spektrum cahaya dapat digunakan untuk menilai komposisi kimia Matahari dan bintang-bintang lainnya. Ini adalah bagaimana metode analisis spektral lahir.