Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м icon

Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м



НазваниеСпектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м
Дата конвертации12.08.2012
Размер107,84 Kb.
ТипКонспект
Спектры. Спектральный анализ


Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет - это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 - 8*10-7 м. Электромагнитные волны излучаютсяпри ускоренном движении заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят всостав атомов. Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного омеханизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет светатак же, как в струне рояля нет звука. Подобно струне, начинающей звучатьлишь после удара молоточка, атомы рождают свет только после их возбуждения. Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать энергию.Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечениявещества необходим приток энергии к его атомам извне. Тепловое излучение. Наиболее простой и распространенный вид излучения- тепловое излучение, при котором потери атомами энергии на излучение светакомпенсируются за счет энергии теплового движения атомов или (молекул)излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы.При столкновении быстрых атомов (молекул) друг с другом часть ихкинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которыезатем излучают свет. Тепловым источником излучения является Солнце, а также обычная лампанакаливания. Лампа очень удобный, но малоэкономичный источник. Лишьпримерно 12% всей энергии, выделяемой в лампе электрическим током,преобразуется в энергию света. Тепловым источником света является пламя.Крупинки сажи раскаляются за счет энергии, выделяющейся при сгораниитоплива, и испускают свет. Электролюминесценция. Энергия, необходимая атомам для излучения света,может заимствоваться и из нетепловых источников. При разряде в газахэлектрическое поле сообщает электронам большую кинетическую энергию.Быстрые электроны испытывают соударения с атомами. Часть кинетическойэнергии электронов идет на возбуждение атомов. Возбужденные атомы отдаютэнергию в виде световых волн. Благодаря этому разряд в газе сопровождаетсясвечением. Это и есть электролюминесценция. Катодолюминесценция. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкойих электронами, называют катодолюминисенцией. Благодаря катодолюминесценциисветятся экраны электронно-лучевых трубок телевизоров. Хемилюминесценция. При некоторых химических реакциях, идущих свыделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется наизлучение света. Источник света остается холодным (он имеет температуруокружающей среды). Это явление называется хемиолюминесценкией. Фотолюминесценция. Падающий на вещество свет частично отражается, ачастично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаеввызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светитьсянепосредственно под действием падающего на него излучения. Это и естьфотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества (увеличивает ихвнутреннюю энергию), после этого они высвечиваются сами. Например,светящиеся краски, которыми покрывают многие елочные игрушки, излучают светпосле их облучения. Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большуюдлину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Это можно наблюдатьэкспериментально. Если направить на сосуд с флюоресцеитом (органическийкраситель) световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр, тоэта жидкость начинает светиться зелено - желтым светом, т. е. светомбольшей длины волны, чем у фиолетового света. Явление фотолюминесценции широко используется в лампах дневногосвета. Советский физик С. И. Вавилов предложил покрывать внутреннююповерхность разрядной трубки веществами, способными ярко светиться поддействием коротковолнового излучения газового разряда. Лампы дневногосвета примерно в три-четыре раза экономичнее обычных ламп накаливания. Перечислены основные виды излучений и источники, их создающие. Самыераспространенные источники излучения - тепловые. Распределение энергии в спектре. Ни один из источников не даетмонохроматического света, т. е. света строго определенной длины волны. Вэтом нас убеждают опыты по разложению света в спектр с помощью призмы, атакже опыты по интерференции и дифракции. Та энергия, которую несет с собой свет от источника, определеннымобразом распределена по волнам всех длин, входящим в состав световогопучка. Можно также сказать, что энергия распределена по частотам, так какмежду длиной волны и частотой существует простая связь: (v = c. Плотность потока электромагнитного излучения, или интенсивность /,определяется энергией &W, приходящейся на все частоты. Для характеристики распределения излучения по частотам нужно ввести новую величину:интенсивность, приходящуюся на единичный интервал частот. Эту величинуназывают спектральной плотностью интенсивности излучения. Спектральную плотность потока излучения можно найти экспериментально.Для этого надо с помощью призмы получить спектр излучения, например,электрической дуги, и измерить плотность потока излучения, приходящегося нанебольшие спектральные интервалы шириной Av. Полагаться на глаз при оценке распределения энергии нельзя. Глазобладает избирательной чувствительностью к свету: максимум егочувствительности лежит в желто-зеленой области спектра. Лучше всеговоспользоваться свойством черного тела почти полностью поглощать свет всехдлин волн. При этом энергия излучения (т. е. света) вызывает нагреваниетела. Поэтому достаточно измерить температуру тела и по ней судить околичестве поглощенной в единицу времени энергии. Обычный термометр имеет слишком малую чувствительность для того,чтобы его можно было с успехом использовать в таких опытах. Нужны болеечувствительные приборы для измерения температуры. Можно взятьэлектрический термометр, в котором чувствительный элемент выполнен в видетонкой металлической пластины. Эту пластину надо покрыть тонким слоемсажи, почти полностью поглощающей свет любой длины волны. Чувствительную к нагреванию пластину прибора следует поместить в тоили иное место спектра. Всему видимому спектру длиной l от красных лучей дофиолетовых соответствует интервал частот от vкр до уф. Ширинесоответствует малый интервал Av. По нагреванию черной пластины прибораможно судить о плотности потока излучения, приходящегося на интервалчастот Av. Перемещая пластину вдоль спектра, мы обнаружим, что большаячасть энергии приходится на красную часть спектра, а не на желто-зеленую,как кажется на глаз. По результатам этих опытов можно построить кривую зависимостиспектральной плотности интенсивности излучения от частоты. Спектральнаяплотность интенсивности излучения определяется по температуре пластины, ачастоту нетрудно найти, если используемый для разложения света приборпроградуирован, т. е. если известно, какой частоте соответствует данныйучасток спектра. Откладывая по оси абсцисс значения частот, соответствующих серединаминтервалов Av, а по оси ординат спектральную плотность интенсивностиизлучения, мы получим ряд точек, через которые можно провести плавнуюкривую. Эта кривая дает наглядное представление о распределении энергии ивидимой части спектра электрической дуги. Спектральные аппараты. Для точного исследования спектров такиепростые приспособления, как узкая щель, ограничивающая световой пучок, ипризма, уже недостаточны. Необходимы приборы, дающие четкий спектр, т. е.приборы, хорошо разделяющие волны различной длины и не допускающиеперекрытия отдельных участков спектра. Такие приборы называют спектральнымиаппаратами. Чаще всего основной частью спектрального аппарата являетсяпризма или дифракционная решетка. Рассмотрим схему устройства призменного спектрального аппарата.Исследуемое излучение поступает вначале в часть прибора, называемуюколлиматором. Коллиматор представляет собой трубу, на одном конце которойимеется ширма с узкой щелью, а на другом - собирающая линза. Щельнаходится на фокусном расстоянии от линзы. Поэтому расходящийся световойпучок, попадающий на линзу из щели, выходит из нее параллельным пучком ипадает на призму. Так как разным частотам соответствуют различные показателипреломления, то из призмы выходят параллельные пучки, не совпадающие понаправлению. Они падают на линзу. На фокусном расстоянии этой линзырасполагается экран - матовое стекло или фотопластинка. Линза фокусируетпараллельные пучки лучей на экране, и вместо одного изображения щелиполучается целый ряд изображений. Каждой частоте (узкому спектральномуинтервалу) соответствует свое изображение. Все эти изображения вместе иобразуют спектр. Описанный прибор называется спектрографом. Если вместо второй линзы иэкрана используется зрительная труба для визуального наблюдения спектров,то прибор называется спектроскопом. Призмы и другие детали спектральныхаппаратов необязательно изготовляются из стекла. Вместо стекла применяются и такие прозрачные материалы, как кварц, каменная соль и др. Вы познакомились с новой величиной - спектральной плотностьюинтенсивности излучения. Узнали, что находится внутри кожуха спектральногоаппарата. Спектральный состав излучения веществ весьма разнообразен. Но,несмотря на это, все спектры, как показывает опыт, можно разделить на тритипа. Непрерывные спектры. Солнечный спектр или спектр дугового фонаряявляется непрерывным. Это означает, что в спектре представлены волны всехдлин. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа можно видетьсплошную разноцветную полосу. Распределение энергии по частотам, т. е. Спектральная плотностьинтенсивности излучения, для различных тел различно. Например, тело с оченьчерной поверхностью излучает электромагнитные волны всех частот, но криваязависимости спектральной плотности интенсивности излучения от частотыимеет максимум мри определенной частоте. Энергия излучения, приходящаясяна очень малые и очень большие частоты, ничтожно мала. При повышениитемпературы максимум спектральной плотности излучения смещается в сторонукоротких волн. Непрерывные (или сплошные) спектры, как показывает опыт, дают тела,находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Дляполучения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. Характер непрерывного спектра и сам факт его существованияопределяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и всильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом. Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма.Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновенииэлектронов с ионами. Линейчатые спектры. Внесем в бледное пламя газовой горелки кусочекасбеста, смоченного раствором обыкновенной поваренной соли. При наблюдении пламени в спектроскоп на фоне едва различимогонепрерывного спектра пламени вспыхнет яркая желтая линия. Эту желтую линиюдают пары натрия, которые образуются при расщеплении молекул повареннойсоли в пламени. Каждый из них - это частокол цветных линий различнойяркости, разделенных широкими темными полосами. Такие спектры называютсялинейчатыми. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучаетсвет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных оченьузких спектральных интервалах). Каждая линия имеет конечную ширину. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но немолекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которыепрактически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный,основной тип спектров. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн. Обычнодля наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества впламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемымгазом. При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральныелинии расширяются, и, наконец, при очень большом сжатии газа, когдавзаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают другдруга, образуя непрерывный спектр. Полосатые спектры. Полосатый спектр состоит из отдельных полос,разделенных темными промежутками. С помощью очень хорошего спектральногоаппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собойсовокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие отлинейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом. Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдениялинейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени илисвечение газового разряда. Спектры поглощения. Все вещества, атомы которых находятся ввозбужденном состоянии, излучают световые волны, энергия которыхопределенным образом распределена по длинам волн. Поглощение светавеществом также зависит от длины волны. Так, красное стекло пропускаетволны, соответствующие красному свету, и поглощает все остальные. Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то нафоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Газ поглощаетнаиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает всильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра - этолинии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения. Существуют непрерывные, линейчатые и полосатые спектры излучения истолько же видов спектров поглощения. Линейчатые спектры играют особо важную роль, потому что их структурапрямо связана со строением атома. Ведь эти спектры создаются атомами, неиспытывающими внешних воздействий. Поэтому, знакомясь с линейчатымиспектрами, мы тем самым делаем первый шаг к изучению строения атомов.Наблюдая эти спектры, ученые получили возможность «заглянуть» внутрьатома. Здесь оптика вплотную соприкасается с атомной физикой. Главное свойство линейчатых спектров состоит в том, что длины волн(или частоты) линейчатого спектра какого-либо вещества зависят только отсвойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способавозбуждения свечения атомов. Атомы любого химического элемента даютспектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучатьстрого-определенный набор длин волн. На этом основан спектральный анализ - метод определения химическогосостава вещества по его спектру. Подобно отпечаткам пальцев у людейлинейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимостьузоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так жеблагодаря индивидуальности спектров имеется возможность определитьхимический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружитьданный элемент в составе сложного вещества. Это очень чувствительный метод. Количественный анализ состава вещества по его спектру затруднен, таккак яркость спектральных линий зависит не только от массы вещества, но и отспособа возбуждения свечения. Так, при низких температурах многиеспектральные линии вообще не появляются. Однако при соблюдении стандартныхусловий возбуждения свечения можно проводить и количественный спектральныйанализ. В настоящее время определены спектры всех атомов и составлены таблицыспектров. С помощью спектрального анализа были открыты многие новыеэлементы: рубидий, цезий и др. Элементам часто давали названия всоответствии с цветом наиболее интенсивных линий спектра. Рубидий даеттемно-красные, рубиновые линии. Слово цезий означает «небесно-голубой». Этоцвет основных линий спектра цезия. Именно с помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнцаи звезд. Другие методы анализа здесь вообще невозможны. Оказалось, чтозвезды состоят из тех же самых химических элементов, которые имеются и наЗемле. Любопытно, что гелий первоначально открыли на Солнце и лишь затемнашли в атмосфере Земли. Название этого элемента напоминает об истории егооткрытия: слово гелий означает в переводе «солнечный». Благодаря сравнительной простоте и универсальности спектральный анализявляется основным методом контроля состава вещества в металлургии,машиностроении, атомной индустрии. С помощью спектрального анализаопределяют химический состав руд и минералов. Состав сложных, главным образом органических, смесей анализируется поих молекулярным спектрам. Спектральный анализ можно производить не только по спектрамиспускания, но и по спектрам поглощения. Именно линии поглощения в спектреСолнца и звезд позволяют исследовать химический состав этих небесных тел.Ярко светящаяся поверхность Солнца - фотосфера - дает непрерывный спектр.Солнечная атмосфера поглощает избирательно свет от фотосферы, что приводитк появлению линий поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы. Но и сама атмосфера Солнца излучает свет. Во время солнечных затмений,когда солнечный диск закрыт Луной, происходит обращение линий спектра. Наместе линий поглощения в солнечном спектре вспыхивают линии излучения. В астрофизике под спектральным анализом понимают не только определениехимического состава звезд, газовых облаков и т. д., но и нахождение поспектрам многих других физических характеристик этих объектов: температуры,давления, скорости движения, магнитной индукции. Важно знать, из чего состоят окружающие нас тела. Изобретено многоспособов определения их состава. Но состав звезд и галактик можно узнатьтолько с помощью спектрального анализа.




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconТема: Спектры и спектральный анализ в физике подготовил студент группы № зф-46
Спектральный состав излучения различных веществ весьма разнообразен. Но, несмотря на это, все спектры, как показывает опыт, можно...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconСпектры. Спектральный анализ Открытый урок
Спектры. Спектральный анализ Открытый урок Цель урока познакомиться со спектрами химических веществ и практическим применением спектрального...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconДокументи
1. /Элективный курс 9 класс _ Спектры и спектральный анализ/Дидактический материал к элективному...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconСпектры. Спектральный анализ и его применение. Подготовил: студент группы фтрф-22 Ахтариев Дмитрий. Проверил: преподаватель Кусенова Асия Сабиргалиевна Караганды – 2003г. План Введение Энергия в спектре Виды спектров Спектральный анализ и его применение Спектральные аппараты Спектр электромагнитных

Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconСпектры. Спектральный анализ

Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconСпектры и спектральный анализ в физике

Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconКонспект. Спектры, спектральный анализ
Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного о механизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет света так...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconСпектры, спектральный анализ
Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного о механизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет света так...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconТ-20. Испускание и поглощение света атомами. Спектры
Атом водорода при переходе электрона с любого возбужденного энергетического уровня на первый основной уровень излучает электромагнитные...
Спектры. Спектральный анализ Конспект. Спектры, спектральный анализ. Источник света должен потреблять энергию. Свет это электромагнитные волны с длиной волны 4*10-7 8*10-7 м iconЛабораторная работа по курсу «Безопасность жизнедеятельности» «Освещение производственных помещений»
По своей природе свет – это электромагнитные волны длиной от 380 до 770 нм. К основным светотехническим величинам относятся световой...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы