Mga tanong.

1. Ano ang hitsura ng tuloy-tuloy na spectrum?

Ang tuluy-tuloy na spectrum ay isang banda na binubuo ng lahat ng mga kulay ng bahaghari, na maayos na nagsasama sa isa't isa.

2. Mula sa liwanag ng kung aling mga katawan ay isang tuloy-tuloy na spectrum nakuha? Magbigay ng halimbawa.

Ang isang tuluy-tuloy na spectrum ay nakuha mula sa liwanag ng solid at likidong mga katawan (filament ng isang electric lamp, tinunaw na metal, apoy ng kandila) na may temperatura na ilang libong degrees Celsius. Binibigyan din ito ng mga makinang na gas at singaw sa mataas na presyon.

3. Ano ang hitsura ng line spectra?

Ang line spectra ay binubuo ng mga indibidwal na linya ng mga partikular na kulay.

4. Paano makukuha ang line spectrum ng sodium emission?

Upang gawin ito, maaari kang magdagdag ng isang piraso ng karaniwang asin (NaCl) sa apoy ng burner at obserbahan ang spectrum sa pamamagitan ng isang spectroscope.

5. Sa anong mga pinagmumulan ng liwanag nakuha ang spectra ng linya?

Ang line spectra ay katangian ng mga makinang na gas na may mababang density.

6. Ano ang mekanismo para sa pagkuha ng line absorption spectra (ibig sabihin, ano ang kailangang gawin upang makuha ang mga ito)?

Ang line absorption spectra ay nakukuha sa pamamagitan ng pagpasa ng liwanag mula sa mas maliwanag at mas mainit na pinagmulan sa pamamagitan ng mga gas na may mababang density.

7. Paano makakuha ng line absorption spectrum ng sodium at ano ang hitsura nito?

Upang gawin ito, ang liwanag mula sa isang maliwanag na lampara ay dapat dumaan sa isang sisidlan na may singaw ng sodium. Bilang resulta nito, ang mga makitid na itim na linya ay lilitaw sa tuluy-tuloy na spectrum ng liwanag mula sa isang maliwanag na lampara, sa lugar kung saan may mga dilaw na linya sa emission spectrum ng sodium.

8. Ano ang kakanyahan ng batas ni Kirchhoff tungkol sa line spectra ng emission at absorption?

Ang Batas ng Kirchoff ay nagsasaad na ang mga atomo ng isang partikular na elemento ay sumisipsip at naglalabas ng mga liwanag na alon sa parehong mga frequency.

Ang anyo ng spectra ng mga makinang na gas ay nakasalalay sa kemikal na katangian ng gas.

Emission spectrum

Tanong 5. Emission spectra. Spectra ng pagsipsip

Tanong 4. Paglalapat ng dispersion

Ang phenomenon ng dispersion ay sumasailalim sa disenyo ng prism spectral instruments: spectroscopes at spectrographs, na nagsisilbing kumuha at mag-obserba ng spectra. Ang kurso ng mga sinag sa pinakasimpleng spectrograph ay ipinapakita sa Fig.4.

Ang hiwa na iluminado ng pinagmumulan ng liwanag, na inilagay sa pokus ng collimator lens, ay nagpapadala ng isang sinag ng divergent ray sa lens na ito, na ang lens (collimator lens) ay nagko-convert sa isang sinag ng parallel rays.

Ang mga parallel ray na ito, na na-refracte sa isang prism, ay nahahati sa mga sinag ng liwanag ng iba't ibang kulay (i.e., iba't ibang kulay), na kinokolekta ng isang lens ng camera (lens ng camera) sa focal plane nito, at sa halip na isang imahe ng slit, isang ang buong serye ng mga imahe ay nakuha. Ang bawat dalas ay may sariling imahe. Ang kabuuan ng mga larawang ito ay ang spectrum. Ang spectrum ay maaaring obserbahan sa pamamagitan ng isang eyepiece na ginagamit bilang isang magnifying glass. Ang ganitong aparato ay tinatawag spectroscope. Kung kailangan mong kumuha ng litrato ng spectrum, pagkatapos ay ilagay ang photographic plate sa focal plane ng lens ng camera. Ang aparato para sa pagkuha ng litrato ng spectrum ay tinatawag spectrograph.

Kung ang ilaw mula sa isang mainit na solid dumaan sa prism, pagkatapos ay sa screen sa likod ng prisma na nakukuha namin tuloy-tuloy na continuum emission spectrum.

Kung ang pinagmumulan ng liwanag ay isang gas o singaw, kung gayon ang pattern ng spectrum makabuluhang nagbabago. Mayroong isang hanay ng mga maliliwanag na linya na pinaghihiwalay ng madilim na mga puwang. Ang ganitong spectra ay tinatawag pinasiyahan. Ang mga halimbawa ng line spectra ay ang spectra ng sodium, hydrogen, at helium.

Ang bawat gas o singaw ay nagbibigay ng sarili nitong spectrum, katangian lamang para dito. Samakatuwid, ang spectrum ng makinang na gas ay nagpapahintulot sa amin na gumuhit ng isang konklusyon tungkol sa komposisyon ng kemikal nito. Kung ang pinagmulan ng radiation ay mga molekula ng sangkap, pagkatapos ay sinusunod ang isang may guhit na spectrum.

Lahat ng tatlong uri ng spectra - tuloy-tuloy, linya at guhit - ay spectra mga emisyon.

Bilang karagdagan sa emission spectra, mayroong spectra ng pagsipsip, na nakukuha sa sumusunod na paraan.

Ang puting liwanag mula sa pinagmumulan ay ipinapasa sa mga singaw ng sangkap ng pagsubok at nakadirekta sa isang spectroscope o iba pang instrumento na idinisenyo upang pag-aralan ang spectrum.

Sa kasong ito, ang mga madilim na linya na nakaayos sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod ay makikita laban sa background ng isang tuluy-tuloy na spectrum. Ang kanilang bilang at katangian ng lokasyon ay nagpapahintulot sa amin na hatulan ang komposisyon ng sangkap na pinag-aaralan.

Halimbawa, kung ang sodium vapor ay nasa daanan ng mga sinag, lumilitaw ang isang madilim na banda sa tuloy-tuloy na spectrum sa punto sa spectrum kung saan dapat na matatagpuan ang dilaw na linya ng sodium vapor emission spectrum.

Ang kababalaghang isinasaalang-alang ay ipinaliwanag ni Kirchhoff, na nagpakita na ang mga atomo ng isang partikular na elemento ay sumisipsip ng parehong liwanag na alon na sila mismo ay naglalabas.

Upang ipaliwanag ang pinagmulan ng spectra, kinakailangang malaman ang istraktura ng atom. Ang mga isyung ito ay tatalakayin sa mga susunod na lektura.

Panitikan:

1. I.I. Narkevich et al. Physics. - Minsk: Publishing House "LLC New Knowledge", 2004.

2. R.I. Grabovsky. Kurso ng pisika.- St. Petersburg.- M.- Krasnodar: Publishing House "Lan", 2006.

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

4. A.N. Remizov. Kurso ng physics, electronics at cybernetics. - M .: Publishing house "Higher school", 1982

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

Panimula ……………………………………………………………………………………….2

Mekanismo ng radyasyon………………………………………………………………………………..3

Distribusyon ng enerhiya sa spectrum……………………………………………………………….4

Mga uri ng spectra…………………………………………………………………………………….6

Mga Uri ng Spectral Analysis……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….

Konklusyon………………………………………………………………………………..9

Panitikan……………………………………………………………………………….11

Panimula

Ang spectrum ay ang agnas ng liwanag sa mga bahaging bahagi nito, mga sinag ng iba't ibang kulay.

Ang paraan ng pag-aaral ng kemikal na komposisyon ng iba't ibang mga sangkap sa pamamagitan ng kanilang line emission o absorption spectra ay tinatawag parang multo na pagsusuri. Ang spectral analysis ay nangangailangan ng kaunting halaga ng substance. Ang bilis at pagiging sensitibo ay ginawa ang pamamaraang ito na kailangang-kailangan kapwa sa mga laboratoryo at sa astrophysics. Dahil ang bawat kemikal na elemento ng periodic table ay nagpapalabas ng isang line emission at absorption spectrum na katangian para lamang dito, ginagawa nitong posible na pag-aralan ang kemikal na komposisyon ng isang substance. Ang mga physicist na sina Kirchhoff at Bunsen ay unang sinubukang gawin ito noong 1859, na binuo spectroscope. Ang liwanag ay ipinasa dito sa pamamagitan ng isang makitid na hiwa na hiwa mula sa isang gilid ng isang teleskopyo (ang tubo na ito na may biyak ay tinatawag na collimator). Mula sa collimator, ang mga sinag ay nahulog sa isang prisma na natatakpan ng isang kahon na nakadikit sa loob na may itim na papel. Pinalihis ng prisma sa gilid ang mga sinag na lumabas sa hiwa. Nagkaroon ng spectrum. Pagkatapos nito, ang bintana ay isinabit sa isang kurtina at isang nakasinding burner ay inilagay sa puwang ng collimator. Ang mga piraso ng iba't ibang mga sangkap ay isa-isang ipinasok sa apoy ng isang kandila, at tumingin sila sa pangalawang teleskopyo sa resultang spectrum. Ito ay lumabas na ang mga maiinit na singaw ng bawat elemento ay nagbigay ng mga sinag ng isang mahigpit na tinukoy na kulay, at ang prisma ay nagpalihis sa mga sinag na ito sa isang mahigpit na tinukoy na lugar, at samakatuwid ay walang kulay ang maaaring magtakip sa isa pa. Ito ay humantong sa konklusyon na ang isang radikal na bagong paraan ng pagsusuri ng kemikal ay natagpuan - sa pamamagitan ng spectrum ng isang sangkap. Noong 1861, sa batayan ng pagtuklas na ito, pinatunayan ni Kirchhoff ang pagkakaroon ng isang bilang ng mga elemento sa solar chromosphere, na naglalagay ng pundasyon para sa astrophysics.

Mekanismo ng radiation

Ang pinagmumulan ng liwanag ay dapat kumonsumo ng enerhiya. Ang liwanag ay mga electromagnetic wave na may wavelength na 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 m. Ang mga electromagnetic wave ay ibinubuga sa panahon ng pinabilis na paggalaw ng mga sisingilin na particle. Ang mga sisingilin na particle na ito ay bahagi ng mga atom. Ngunit, nang hindi nalalaman kung paano nakaayos ang atom, walang maaasahang masasabi tungkol sa mekanismo ng radiation. Malinaw lamang na walang ilaw sa loob ng atom, tulad ng walang tunog sa string ng piano. Tulad ng isang string na nagsisimula lamang tumunog pagkatapos ng hampas ng martilyo, ang mga atomo ay nagsilang ng liwanag pagkatapos lamang sila ay nasasabik.

Upang mag-radiate ang isang atom, kailangan nitong maglipat ng enerhiya. Sa pamamagitan ng pag-radiate, ang isang atom ay nawawala ang enerhiya na natanggap nito, at para sa patuloy na pagkinang ng isang sangkap, isang pag-agos ng enerhiya sa mga atom nito mula sa labas ay kinakailangan.

Thermal radiation. Ang pinakasimpleng at pinaka-karaniwang uri ng radiation ay thermal radiation, kung saan ang pagkawala ng enerhiya ng mga atomo para sa paglabas ng liwanag ay binabayaran ng enerhiya ng thermal motion ng mga atomo o (mga molekula) ng katawan na nag-iilaw. Kung mas mataas ang temperatura ng katawan, mas mabilis ang paggalaw ng mga atomo. Kapag ang mabilis na mga atomo (molekula) ay nagbanggaan sa isa't isa, ang bahagi ng kanilang kinetic energy ay na-convert sa excitation energy ng mga atoms, na pagkatapos ay naglalabas ng liwanag.

Ang pinagmumulan ng init ng radiation ay ang Araw, gayundin ang isang ordinaryong lamp na maliwanag na maliwanag. Ang lampara ay isang napaka-maginhawa, ngunit hindi matipid na mapagkukunan. Halos 12% lamang ng lahat ng enerhiya na inilabas sa lampara sa pamamagitan ng electric current ay na-convert sa light energy. Ang init na pinagmumulan ng liwanag ay ang apoy. Ang mga butil ng soot ay pinainit ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, at naglalabas ng liwanag.

Electroluminescence. Ang enerhiya na kailangan ng mga atomo upang maglabas ng liwanag ay maaari ding hiramin mula sa mga di-thermal na pinagmumulan. Kapag naglalabas sa mga gas, ang electric field ay nagbibigay ng malaking kinetic energy sa mga electron. Ang mga mabilis na electron ay nakakaranas ng mga banggaan sa mga atomo. Ang bahagi ng kinetic energy ng mga electron ay napupunta sa paggulo ng mga atomo. Ang mga nasasabik na atom ay nagbibigay ng enerhiya sa anyo ng mga light wave. Dahil dito, ang paglabas sa gas ay sinamahan ng isang glow. Ito ay electroluminescence.

cathodoluminescence. Ang glow ng solids na dulot ng kanilang pambobomba sa mga electron ay tinatawag na cathodoluminescence. Ginagawa ng Cathodoluminescence na kumikinang ang mga screen ng mga tubo ng cathode ray sa mga telebisyon.

Chemiluminescence. Sa ilang mga reaksiyong kemikal na kasama ng pagpapalabas ng enerhiya, bahagi ng enerhiya na ito ay direktang ginugugol sa paglabas ng liwanag. Ang ilaw na pinagmumulan ay nananatiling malamig (ito ay may ambient temperature). Ang phenomenon na ito ay tinatawag na chemioluminescence.

Photoluminescence. Ang liwanag na bumabagsak sa isang sangkap ay bahagyang nasasalamin at bahagyang nasisipsip. Ang enerhiya ng hinihigop na liwanag sa karamihan ng mga kaso ay nagdudulot lamang ng pag-init ng mga katawan. Gayunpaman, ang ilang mga katawan mismo ay nagsisimulang lumiwanag nang direkta sa ilalim ng pagkilos ng insidente ng radiation dito. Ito ay photoluminescence. Pinasisigla ng liwanag ang mga atomo ng bagay (pinapataas ang kanilang panloob na enerhiya), pagkatapos ay sila ay na-highlight ng kanilang mga sarili. Halimbawa, ang mga makinang na pintura, na sumasaklaw sa maraming dekorasyon ng Pasko, ay naglalabas ng liwanag pagkatapos na mai-irradiated ang mga ito.

Ang liwanag na ibinubuga sa panahon ng photoluminescence ay, bilang panuntunan, ay mas mahabang wavelength kaysa sa liwanag na nagpapasigla sa glow. Ito ay maaaring obserbahan sa eksperimentong paraan. Kung ididirekta mo ang isang light beam sa isang sisidlan na may fluoresceite (organic na tina),

dumaan sa isang violet light filter, pagkatapos ang likidong ito ay nagsisimulang kumikinang na may berdeng dilaw na liwanag, iyon ay, liwanag na mas mahabang wavelength kaysa sa liwanag ng violet.

Ang phenomenon ng photoluminescence ay malawakang ginagamit sa mga fluorescent lamp. Ang physicist ng Sobyet na si S. I. Vavilov ay iminungkahi na takpan ang panloob na ibabaw ng discharge tube na may mga sangkap na may kakayahang kumikinang nang maliwanag sa ilalim ng pagkilos ng short-wave radiation mula sa isang gas discharge. Ang mga fluorescent lamp ay humigit-kumulang tatlo hanggang apat na beses na mas matipid kaysa sa maginoo na mga lamp na maliwanag na maliwanag.

Ang mga pangunahing uri ng radiation at ang mga pinagmumulan na lumikha ng mga ito ay nakalista. Ang pinakakaraniwang pinagmumulan ng radiation ay thermal.

Kakailanganin mong

• - spectroscope;
• - gas-burner;
• - isang maliit na ceramic o porselana na kutsara;
• - purong table salt;
• - isang transparent na test tube na puno ng carbon dioxide;
• - malakas na maliwanag na lampara;
• - malakas na "pangkabuhayan" na gas-light lamp.

Pagtuturo

Para sa isang diffraction spectroscope, kumuha ng CD, isang maliit na cardboard box, isang cardboard thermometer case. Gupitin ang isang piraso ng disc upang magkasya sa kahon. Sa itaas na eroplano ng kahon, sa tabi ng maikling dingding nito, iposisyon ang eyepiece sa isang anggulo na humigit-kumulang 135° sa ibabaw. Ang eyepiece ay isang piraso ng isang case mula sa isang thermometer. Pumili ng isang lugar para sa gap sa pang-eksperimentong paraan, salit-salit na pagbubutas at pagbutas ng mga butas sa isa pang maikling pader.

Mag-install ng malakas na incandescent lamp sa tapat ng spectroscope slit. Sa eyepiece ng isang spectroscope, makikita mo ang isang tuluy-tuloy na spectrum. Ang ganitong parang multo ay umiiral sa anumang pinainit na bagay. Wala itong emission at absorption lines. Ang spectrum na ito ay kilala bilang .

I-scoop ang asin sa isang maliit na ceramic o porcelain na kutsara. Ituon ang hiwa ng spectroscope sa isang madilim na hindi maliwanag na lugar sa itaas ng maliwanag na apoy ng burner. Maglagay ng kutsara sa apoy na may . Sa sandaling ang apoy ay nagiging matinding dilaw, posible na obserbahan ang emission spectrum ng pinag-aralan na asin (sodium chloride) sa spectroscope, kung saan ang linya ng paglabas sa dilaw na rehiyon ay magiging malinaw na makikita. Ang parehong eksperimento ay maaaring gawin sa potassium chloride, salts ng tanso, tungsten, at iba pa. Ganito ang hitsura ng emission spectra - mga light lines sa ilang partikular na lugar na may madilim na background.

Ituro ang gumaganang hiwa ng spectroscope sa isang maliwanag na maliwanag na lampara. Maglagay ng transparent na tubo na puno ng carbon dioxide upang masakop nito ang gumaganang hiwa ng spectroscope. Sa pamamagitan ng eyepiece ay makikita ng isang tao ang isang tuloy-tuloy na spectrum na tinawid ng madilim na patayong mga linya. Ito ang tinatawag na spectrum ng pagsipsip, sa kasong ito - carbon dioxide.

Ituro ang gumaganang slit ng spectroscope sa nakabukas na "ekonomiko" na lampara. Sa halip na ang karaniwang tuloy-tuloy na spectrum, makikita mo ang isang hanay ng mga patayong linya na matatagpuan sa iba't ibang bahagi at halos magkakaibang kulay. Mula dito maaari nating tapusin na ang spectrum ng paglabas ng naturang lampara ay ibang-iba mula sa spectrum ng isang ordinaryong lamp na maliwanag na maliwanag, na hindi mahahalata sa mata, ngunit nakakaapekto sa proseso ng pagkuha ng litrato.

Mga kaugnay na video

tala

Mayroong 2 uri ng spectroscope. Ang una ay gumagamit ng isang transparent na dispersive trihedral prism. Ang liwanag mula sa bagay na pinag-aaralan ay ibinibigay dito sa pamamagitan ng isang makitid na hiwa at sinusunod mula sa kabilang panig sa tulong ng isang eyepiece tube. Upang maiwasan ang liwanag na interference, ang buong istraktura ay natatakpan ng isang light-tight na pambalot. Maaari rin itong binubuo ng mga light-insulated na elemento at mga tubo. Ang paggamit ng mga lente sa naturang spectroscope ay opsyonal. Ang pangalawang uri ng spectroscope ay isang diffraction. Ang pangunahing elemento nito ay isang diffraction grating. Ang liwanag mula sa bagay ay kanais-nais din na pakainin sa pamamagitan ng hiwa. Ang mga piraso mula sa mga CD at DVD ay kadalasang ginagamit na ngayon bilang diffraction grating sa mga homemade na disenyo. Ang anumang uri ng spectroscope ay gagawin para sa mga iminungkahing eksperimento;

Ang table salt ay hindi dapat maglaman ng yodo;

Pinakamainam na gawin ang mga eksperimento kasama ang isang katulong;

Ang lahat ng mga eksperimento ay pinakamahusay na ginawa sa isang madilim na silid at palaging laban sa isang itim na background.

Nakatutulong na payo

Upang makakuha ng carbon dioxide sa isang test tube, maglagay ng isang piraso ng regular na chalk ng paaralan dito. Punan ito ng hydrochloric acid. Ipunin ang nagresultang gas sa isang malinis na test tube. Ang carbon dioxide ay mas mabigat kaysa sa hangin, kaya ito ay makokolekta sa ilalim ng isang walang laman na test tube, na pinipilit ang hangin na lumabas dito. Upang gawin ito, ibaba ang tubo mula sa pinagmumulan ng gas sa isang walang laman na test tube, iyon ay, mula sa test tube kung saan naganap ang reaksyon.

Ang pisikal na terminong "spektrum" ay nagmula sa salitang Latin na spectrum, na nangangahulugang "pangitain", o kahit na "multo". Ngunit ang paksa, na tinatawag na tulad ng isang madilim na salita, ay direktang nauugnay sa isang magandang natural na kababalaghan bilang isang bahaghari.

Sa isang malawak na kahulugan, ang spectrum ay ang pamamahagi ng mga halaga ng isang partikular na pisikal na dami. Ang isang espesyal na kaso ay ang pamamahagi ng mga electromagnetic radiation frequency. Ang liwanag na nakikita ng mata ng tao ay isang uri din ng electromagnetic radiation, at mayroon itong spectrum.

Pagtuklas ng Spectrum

Ang karangalan ng pagtuklas ng spectrum ng liwanag ay pag-aari ni I. Newton. Simula sa pananaliksik na ito, hinabol ng siyentipiko ang isang praktikal na layunin: upang mapabuti ang kalidad ng mga lente para sa mga teleskopyo. Ang problema ay ang mga gilid ng imahe na maaaring obserbahan sa ay ipininta sa lahat ng mga kulay ng bahaghari.

I. Nag-set up si Newton ng isang eksperimento: isang sinag ng liwanag ang tumagos sa isang madilim na silid sa pamamagitan ng isang maliit na butas, na nahulog sa screen. Ngunit isang trihedral glass prism ang inilagay sa landas nito. Sa halip na puting liwanag na lugar, may lumabas na rainbow strip sa screen. Ang puting sikat ng araw ay naging kumplikado, pinagsama-sama.

Pinakomplikado ng siyentipiko ang eksperimento. Nagsimula siyang gumawa ng maliliit na butas sa screen upang ang isang kulay na sinag (halimbawa, pula) lamang ang dumaan sa kanila, at sa likod ng screen ay isang segundo at isa pang screen. Ito ay lumabas na ang mga may-kulay na sinag, kung saan ang unang prisma ay nabulok ang liwanag, ay hindi nabubulok sa mga bahagi nito, na dumadaan sa pangalawang prisma, sila ay lumilihis lamang. Samakatuwid, ang mga light ray na ito ay simple, ngunit sila ay na-refracted sa iba't ibang paraan, na nagpapahintulot sa "" na ilaw na maghiwalay.

Kaya naging malinaw na ang iba't ibang kulay ay hindi nagmumula sa iba't ibang antas ng "paghahalo ng liwanag sa kadiliman", tulad ng naisip bago ang I. Newton, ngunit mga bahagi ng liwanag mismo. Ang komposisyon na ito ay tinawag na spectrum ng liwanag.

Ang pagtuklas ng I. Newton ay may malaking kahalagahan para sa oras nito, nagbigay ito ng maraming sa pag-aaral ng likas na katangian ng liwanag. Ngunit ang tunay na rebolusyon sa agham, na konektado sa pag-aaral ng spectrum ng liwanag, ay naganap noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo.

Pinag-aralan ng mga German scientist na sina R.V. Bunsen at G.R. Kirchhoff ang spectrum ng liwanag na ibinubuga ng apoy, na hinaluan ng evaporation ng iba't ibang salts. Ang spectrum ay iba-iba depende sa mga impurities. Ito ay humantong sa mga mananaliksik sa ideya na ang light spectra ay maaaring gamitin upang hatulan ang kemikal na komposisyon ng Araw at iba pang mga bituin. Ito ay kung paano ipinanganak ang paraan ng spectral analysis.