ROZDELENIE SVETLA

Vezmite tri pohľadnice a pomocou nožníc vyrežte do stredu každej pohľadnice dieru veľkosti centu. Ku každej karte vytvorte z hrudiek plastelíny stojan a prilepte ich na stôl v jednej línii tak, aby otvory boli v jednej línii.

Posvieťte baterkou do otvoru na karte, ktorý je od vás najďalej, a pozrite sa cez otvor na najbližšej karte.

Čo vidíš? Čo môžete povedať o ceste, ktorou svetlo prechádza z baterky do vášho oka?

Posuňte strednú kartu o pár centimetrov nabok tak, aby blokovala cestu svetla. čo vidíš teraz? Čo sa stalo so svetlom? Je možné vidieť na zatlačenej karte nejaké stopy svetla?

Svetlo sa šíri v priamom smere. Keď sú všetky tri otvory na rovnakej čiare, potom svetlo prechádza z baterky pozdĺž tejto čiary a zasiahne vás priamo do očí;

Pri posunutí strednej karty sa v dráhe svetla objaví prekážka a svetlo ju nemôže obísť, pretože sa šíri priamočiaro. Karta mu bráni prejsť zvyšok cesty k vášmu oku.

ZÍSKAVANIE SPEKTRA

Biela je v skutočnosti viac, než sa na prvý pohľad zdá. Je to zmes všetkých farieb dúhy – červenej, oranžovej, žltej, zelenej, modrej, modrej a fialovej. Tieto farby tvoria takzvané viditeľné spektrum.Existuje niekoľko spôsobov, ako rozdeliť biele svetlo na jeho zložky. Tu je jeden z nich.

Naplňte misku vodou a položte na dobre osvetlený povrch. Do vnútra umiestnite zrkadlo a nakloňte ho tak, aby spočívalo na jednej zo strán kyvety.

Pozrite sa na odraz, ktorý zrkadlo vrhá na blízky povrch. Čo vidíš? Ak chcete, aby bol obraz jasnejší, položte na miesto odrazu kúsok bieleho papiera.

Svetlo sa šíri vo vlnách. Rovnako ako morské vlny majú hrebene nazývané vrcholy a žľaby nazývané minimá. Vzdialenosť od jedného vrcholu k druhému sa nazýva vlnová dĺžka.

Lúč bieleho svetla obsahuje lúče svetla s rôznymi vlnovými dĺžkami. Každá vlnová dĺžka zodpovedá určitej farbe. V červená je najdlhšia vlna. Nasleduje oranžová, potom žltá, zelená, modrá a modrá. Fialová má najkratšie vlnové dĺžky.

Keď sa biele svetlo odráža v zrkadle cez vodu, rozkladá sa na základné farby. Rozchádzajú sa a vytvárajú obraz rovnobežných farebných pásov, nazývaných spektrum.

Pozrite sa na povrch CD. Odkiaľ sa vzala dúha?

SPEKTRUM NA STROPE

Naplňte pohár do jednej tretiny vodou. Umiestnite knihy do stohu na hladký povrch. Stoh by mal byť o niečo vyšší ako dĺžka baterky.

Položte pohár na vrch stohu kníh tak, aby jeho časť mierne presahovala okraj knihy a visela vo vzduchu, ale sklo nespadlo.

Baterku umiestnite pod visiacu časť skla takmer zvisle a v takej polohe ju zafixujte kúskom plastelíny, aby sa nešmýkala. Zapnite baterku a zhasnite svetlá v miestnosti.

Pozrite sa na strop. Čo vidíš?
Opakujte experiment, ale teraz naplňte pohár do dvoch tretín. Ako sa zmenila dúha?

Lúč baterky dopadá na pohár naplnený vodou pod miernym uhlom. Výsledkom je, že biele svetlo sa rozkladá na jeho základné zložky. Farby, ktoré sú vedľa seba, pokračujú vo svojej ceste po odlišných trajektóriách a nakoniec sa dostanú k stropu a poskytujú také nádherné spektrum.

Slovom "spektrum" veľký anglický vedec Isaac Newton označil viacfarebný pás, ktorý sa získa, keď slnečný lúč prechádza cez trojuholníkový hranol. Toto pásmo je veľmi podobné dúhe a práve toto pásmo sa v bežnom živote najčastejšie nazýva spektrum. Medzitým má každá látka svoje vlastné emisné alebo absorpčné spektrum a možno ich pozorovať, ak sa vykoná niekoľko experimentov. Vlastnosti látok, ktoré poskytujú rôzne spektrá, sa široko využívajú v rôznych oblastiach činnosti. Napríklad spektrálna analýza je jednou z najpresnejších forenzných metód. Veľmi často sa táto metóda používa v medicíne.

Budete potrebovať

• - spektroskop;
• - plynový horák;
• - malá keramická alebo porcelánová lyžička;
• - čistá stolová soľ;
• - priehľadná skúmavka naplnená oxidom uhličitým;
• - výkonná žiarovka;
• - výkonná "ekonomická" plynová lampa.

Inštrukcia

• Pre difrakčný spektroskop si vezmite CD, malú kartónovú škatuľu, kartónové puzdro na teplomer. Vystrihnite kúsok disku, aby sa zmestil do krabice. Na hornú rovinu krabice, vedľa jej krátkej steny, umiestnite okulár pod uhlom približne 135° k povrchu. Okulár je kus puzdra z teplomera. Experimentálne vyberte miesto pre medzeru, striedavo prepichnite a utesnite otvory na inej krátkej stene.
• Nainštalujte výkonnú žiarovku oproti štrbine spektroskopu. V okuláre spektroskopu uvidíte súvislé spektrum. Takéto spektrálne zloženie žiarenia existuje v akomkoľvek vyhrievanom objekte. Nemá žiadne emisné a absorpčné čiary. V prírode je toto spektrum známe ako dúha.
• Naberajte soľ do malej keramickej alebo porcelánovej lyžičky. Namierte štrbinu spektroskopu na tmavú nesvietiacu oblasť nad jasným plameňom horáka. Do plameňa dáme lyžicu soli. V momente, keď plameň intenzívne zožltne, bude možné v spektroskope pozorovať emisné spektrum študovanej soli (chloridu sodného), kde bude emisná čiara v žltej oblasti obzvlášť dobre viditeľná. Rovnaký experiment možno vykonať s chloridom draselným, soľami medi, volfrámu atď. Takto vyzerajú emisné spektrá – svetlé čiary v určitých oblastiach tmavého pozadia.
• Nasmerujte pracovnú štrbinu spektroskopu na jasnú žiarovku. Umiestnite priehľadnú trubicu naplnenú oxidom uhličitým tak, aby zakrývala pracovnú štrbinu spektroskopu. Cez okulár je možné pozorovať súvislé spektrum pretínané tmavými zvislými čiarami. Toto je takzvané absorpčné spektrum, v tomto prípade oxid uhličitý.
• Nasmerujte pracovnú štrbinu spektroskopu na zapnutú „ekonomickú“ lampu. Namiesto obvyklého súvislého spektra uvidíte súbor zvislých čiar umiestnených v rôznych častiach a s väčšinou odlišnými farbami. Z toho môžeme vyvodiť záver, že emisné spektrum takejto žiarovky je veľmi odlišné od spektra bežnej žiarovky, ktorá je pre oko nepostrehnuteľná, ale ovplyvňuje proces fotografovania.

Forma spektra svetelných plynov závisí od chemickej povahy plynu.

Emisné spektrum

Otázka 5. Emisné spektrá. Absorpčné spektrá

Otázka 4. Aplikácia disperzie

Fenomén disperzie je základom konštrukcie hranolových spektrálnych prístrojov: spektroskopov a spektrografov, ktoré slúžia na získavanie a pozorovanie spektier. Priebeh lúčov v najjednoduchšom spektrografe je znázornený na obr.4.

Štrbina osvetlená zdrojom svetla, umiestnená v ohnisku šošovky kolimátora, vysiela lúč divergentných lúčov do tejto šošovky, ktorý šošovka (kolimátorová šošovka) premieňa na lúč paralelných lúčov.

Tieto paralelné lúče, ktoré sa lámu v hranole, sa rozpadajú na lúče svetla rôznych farieb (t. j. rôznych), ktoré sú zbierané šošovkou fotoaparátu (šošovkou fotoaparátu) v jej ohniskovej rovine a namiesto jedného obrazu štrbiny, získa sa celá séria obrázkov. Každá frekvencia má svoj vlastný obraz. Úhrnom týchto obrázkov je spektrum. Spektrum je možné pozorovať cez okulár používaný ako lupa. Takéto zariadenie je tzv spektroskop. Ak potrebujete odfotografovať spektrum, potom sa fotografická doska umiestni do ohniskovej roviny objektívu fotoaparátu. Zariadenie na fotografovanie spektra je tzv spektrograf.

Ak svetlo z horúcej pevnej látky prejsť cez hranol, potom na obrazovke za hranolom dostaneme kontinuálne kontinuálne emisné spektrum.

Ak je zdrojom svetla plyn alebo para, potom vzor spektra výrazne mení. Existuje súbor jasných čiar oddelených tmavými medzerami. Takéto spektrá sa nazývajú vládol. Príkladmi čiarových spektier sú spektrá sodíka, vodíka a hélia.

Každý plyn alebo para dáva svoje vlastné spektrum, charakteristické len pre neho. Preto spektrum svetelného plynu nám umožňuje vyvodiť záver o jeho chemickom zložení. Ak je zdrojom žiarenia molekuly látok potom sa pozoruje pruhované spektrum.

Všetky tri typy spektier – spojité, čiarové a pruhované – sú spektrá emisie.

Okrem emisných spektier existujú absorpčné spektrá, ktoré sa získajú nasledujúcim spôsobom.

Biele svetlo zo zdroja prechádza parami testovanej látky a smeruje do spektroskopu alebo iného prístroja určeného na štúdium spektra.

V tomto prípade sú na pozadí súvislého spektra viditeľné tmavé čiary usporiadané v určitom poradí. Ich počet a povaha umiestnenia nám umožňujú posúdiť zloženie skúmanej látky.

Napríklad, ak sú sodíkové pary v dráhe lúčov, objaví sa tmavý pás na spojitom spektre v bode spektra, kde sa mala nachádzať žltá čiara emisného spektra sodíkových pár.

Uvažovaný jav vysvetlil Kirchhoff, ktorý ukázal, že atómy daného prvku pohlcujú rovnaké svetelné vlny, aké sami vyžarujú.

Na vysvetlenie pôvodu spektier je potrebné poznať štruktúru atómu. O týchto otázkach sa bude diskutovať v ďalších prednáškach.

Literatúra:

1. I.I. Narkevich a kol. Fyzika - Minsk: Vydavateľstvo „LLC New Knowledge“, 2004.

2. R. I. Grabovský. Kurz fyziky.- Petrohrad.- M.- Krasnodar: Vydavateľstvo "Lan", 2006.

3. V. F. Dmitrieva. Fyzika.- M.: Vydavateľstvo "Vyššia škola", 2001.

4. A. N. Remizov. Kurz fyziky, elektroniky a kybernetiky - M .: Vydavateľstvo "Vysoká škola", 1982

5. L.A. Aksenovič, N. N. Rakina. Fyzika - Minsk: Vydavateľstvo Design PRO, 2001.

• tutoriál

Priatelia, blíži sa piatok večer, toto je nádherný intímny čas, keď pod rúškom lákavého súmraku dostanete svoj spektrometer a celú noc merať spektrum žiarovky až do prvých lúčov vychádzajúceho slnka a keď vychádza slnko, zmerajte jeho spektrum.
Ako to, že stále nemáte svoj spektrometer? Nevadí, poďme pod rez a napravme toto nedorozumenie.
Pozor! Tento článok sa netvári ako plnohodnotný tutoriál, no možno za 20 minút po prečítaní si rozložíte svoje prvé emisné spektrum.

Človek a spektroskop

Poviem vám to v poradí, v akom som sám prešiel všetkými fázami, dalo by sa povedať od najhoršieho po najlepšie. Ak je niekto okamžite zameraný na viac-menej vážny výsledok, polovicu článku možno pokojne preskočiť. No pre ľudí s krivými rukami (ako ja) a len zvedavcov bude zaujímavé čítať o mojich trápeniach už od začiatku.
Na internete je dostatočné množstvo materiálov o tom, ako zostaviť spektrometer / spektroskop vlastnými rukami z improvizovaných materiálov.
Na to, aby ste si doma zaobstarali spektroskop, v najjednoduchšom prípade nebudete potrebovať veľa - prázdne CD / DVD a krabicu.
Tento materiál ma priviedol k mojim prvým experimentom pri štúdiu spektra – spektroskopii

Vlastne vďaka práci autora som svoj prvý spektroskop zostavil z priepustnej difrakčnej mriežky DVD disku a kartónovej škatule spod čaju a ešte predtým z hustého kusu kartónu so štrbinou a priepustnou mriežkou z Mne stačilo prázdne DVD.
Nemôžem povedať, že výsledky boli ohromujúce, ale podarilo sa nám získať prvé spektrá, zázračne uložené fotografie procesu pod spojlerom

Fotospektroskopy a spektrum

Úplne prvá možnosť s kusom kartónu

Druhá možnosť s krabicou čaju

A zachytené spektrum

Jediná vec pre moje pohodlie, upravil tento dizajn pomocou USB videokamery, dopadlo to takto:

fotografia spektrometra

Hneď musím povedať, že táto úprava ma zachránila od potreby používať fotoaparát mobilného telefónu, ale mala jednu nevýhodu: fotoaparát sa nedal kalibrovať na nastavenia služby Spectral Worckbench (o čom sa bude diskutovať nižšie). Spektrum sa mi preto nepodarilo zachytiť v reálnom čase, no už zozbierané fotografie sa celkom dali rozoznať.

Povedzme teda, že ste si kúpili alebo zostavili spektroskop podľa vyššie uvedeného návodu.
Potom si vytvorte účet v projekte PublicLab.org a prejdite na stránku služby SpectralWorkbench.org Ďalej vám opíšem techniku ​​rozpoznávania spektra, ktorú som sám používal.
Na začiatok si budeme musieť nakalibrovať náš spektrometer, k tomu budete musieť odfotiť spektrum žiarivky, najlepšie veľkej stropnej lampy, ale postačí aj úsporná lampa.
1) Stlačte tlačidlo Zachytiť spektrum
2) Nahrajte obrázok
3) Vyplňte polia, vyberte súbor, vyberte novú kalibráciu, vyberte zariadenie (môžete si vybrať mini spektroskop alebo len vlastný), vyberte, aké spektrum máte, vertikálne alebo horizontálne, aby bolo jasné, že spektrá v snímka obrazovky predchádzajúceho programu sú horizontálne
4) Otvorí sa okno s grafmi.
5) Skontrolujte, ako je vaše spektrum otočené. Modrý rozsah by mal byť vľavo, červený rozsah by mal byť vpravo. Ak to tak nie je, vyberte viac nástrojov – tlačidlo preklopiť vodorovne, po ktorom vidíme, že sa obrázok otočil a graf nie, tak stlačíme ďalšie nástroje – znova extrahujte z fotografie, všetky vrcholy opäť zodpovedajú skutočným vrcholom .

6) Stlačte tlačidlo Kalibrovať, stlačte začať, vyberte modrý vrchol priamo na grafe (pozri snímku obrazovky), stlačte LMB a znova sa otvorí vyskakovacie okno, teraz musíme stlačiť dokončiť a vybrať posledný zelený vrchol, po ktorom sa stránka sa obnoví a získame obrázok kalibrovaných vlnových dĺžok.
Teraz môžete vyplniť ďalšie skúmané spektrá, pri požiadavke o kalibráciu musíte špecifikovať graf, ktorý sme už kalibrovali.

Snímka obrazovky

Typ nakonfigurovaného programu

Pozor! Kalibrácia predpokladá, že budete v budúcnosti fotiť rovnakým zariadením, ktoré kalibrovalo zmenu zariadenia na rozlíšenie obrazu, silný posun spektra na fotke voči polohe na kalibrovanom príklade môže skresliť výsledky merania.
Úprimne, v editore som svoje obrázky mierne poopravil. Ak tam bolo protisvetlo, stmavil som prostredie, občas trochu pootočil spektrum, aby som získal obdĺžnikový obraz, ale ešte raz zopakujem veľkosť súboru a umiestnenie vzhľadom k stredu obrazu samotného spektra je lepšie nemeniť .
S ďalšími funkciami, ako sú makrá, automatické alebo manuálne nastavenie jasu, navrhujem, aby ste na to prišli sami, podľa môjho názoru nie sú také kritické.
Výsledné grafy sa potom pohodlne prenesú do CSV, pričom prvé číslo bude zlomková (pravdepodobne zlomková) dlhá vlna a priemerná relatívna hodnota intenzity žiarenia bude oddelená čiarkou. Získané hodnoty vyzerajú krásne vo forme grafov vytvorených napríklad v Scilab

SpectralWorkbench.org má aplikácie pre smartfóny. Nepoužil som ich. tak to neviem posúdiť.

Majte pestrý deň vo všetkých farbách dúhy priateľov.