În secolul al XVII-lea, denotă totalitatea tuturor valorilor oricărei mărimi fizice. Energie, masă, radiații optice. Acesta din urmă este adesea considerat atunci când vorbim despre spectrul luminii. Mai exact, spectrul luminii este o colecție de benzi de radiații optice de diferite frecvențe, dintre care unele le putem vedea în fiecare zi în lumea exterioară, în timp ce unele dintre ele sunt inaccesibile cu ochiul liber. În funcție de posibilitatea de percepție de către ochiul uman, spectrul luminii este împărțit în partea vizibilă și partea invizibilă. Acesta din urmă, la rândul său, este expus luminii infraroșii și ultraviolete.

Tipuri de spectre

Există, de asemenea, diferite tipuri de spectre. Există trei dintre ele, în funcție de densitatea spectrală a intensității radiației. Spectrele pot fi continue, linii și dungi. Tipurile de spectre sunt determinate folosind

spectru continuu

Un spectru continuu este format din solide la temperatură ridicată sau gaze de înaltă densitate. Cunoscutul curcubeu de șapte culori este un exemplu direct de spectru continuu.

spectrul de linii

De asemenea, reprezintă tipurile de spectre și provine din orice substanță care se află în stare atomică gazoasă. Este important de remarcat aici că este în atom, nu molecular. Un astfel de spectru asigură o interacțiune extrem de scăzută a atomilor între ei. Deoarece nu există interacțiune, atomii emit permanent unde de aceeași lungime de undă. Un exemplu de astfel de spectru este strălucirea gazelor încălzite la o temperatură ridicată.

spectru dungi

Spectrul în dungi reprezintă vizual benzi separate, clar delimitate de intervale destul de întunecate. Mai mult, fiecare dintre aceste benzi nu este o radiație cu o frecvență strict definită, ci constă dintr-un număr mare de linii luminoase strâns distanțate între ele. Un exemplu de astfel de spectre, ca în cazul spectrului de linii, este strălucirea vaporilor la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, ele nu mai sunt create de atomi, ci de molecule care au o legătură comună extrem de strânsă, ceea ce provoacă o astfel de strălucire.

Spectrul de absorbție

Cu toate acestea, tipurile de spectre încă nu se termină aici. În plus, se distinge un alt tip, cum ar fi un spectru de absorbție. În analiza spectrală, spectrul de absorbție este linii întunecate pe fundalul unui spectru continuu și, în esență, spectrul de absorbție este o expresie a dependenței de indicele de absorbție al unei substanțe, care poate fi mai mult sau mai puțin ridicat.

Deși există o gamă largă de abordări experimentale pentru măsurarea spectrelor de absorbție. Cel mai comun experiment este atunci când fasciculul de radiație generat este trecut printr-un gaz răcit (pentru absența interacțiunii particulelor și, prin urmare, a luminiscenței), după care se determină intensitatea radiației care trece prin acesta. Energia transferată poate fi folosită pentru a calcula absorbția.

27.02.2014 28264 0

Ţintă: arăta semnificația practică a analizei spectrale.Să încurajeze elevii să depășească dificultățile în procesul de activitate mentală, să cultive interesul pentru fizică.

În timpul orelor

eu.Organizarea timpului

II.Verificarea temelor.

LA Care este esența modelului Thomson?

- Desenați și explicați schema experimentului lui Rutherford privind împrăștierea particulelor a. Ce vedem în această experiență?

- Explicați motivul împrăștierii particulelor a de către atomii de materie?

- Care este esența modelului planetar al atomului?

III. Învățarea de materiale noi

Cuvântul „spectru” a fost introdus în fizică de Newton, care l-a folosit în lucrările sale științifice. Tradus din latină clasică, cuvântul „spectru” înseamnă „spirit”, „turnare”, care reflectă destul de exact esența fenomenului - apariția unui curcubeu festiv când lumina soarelui incoloră trece printr-o prismă transparentă.

Toate sursele nu emit lumină cu o lungime de undă strict definită. Distribuția de frecvență a radiației este caracterizată de densitatea spectrală a intensității radiației.

Tipuri de spectre

Spectre de emisie

Setul de frecvențe (sau lungimi de undă) care sunt conținute în radiația oricărei substanțe se numește spectru de emisie. Sunt de trei tipuri.

Solideste un spectru care conține toate lungimile de undă dintr-un anumit interval de la roșu la la k= 7,6 10 7 și până la violet

y f\u003d 4-10 11 m. Un spectru continuu este emis de substanțe solide și lichide încălzite, gaze încălzite la presiune ridicată.

guvernat -acesta este spectrul emis de gaze, vapori de densitate scăzută în stare atomică. Este format din linii separate de culoare diferită sau de aceeași culoare, având locații diferite. Fiecare atom emite un set de unde electromagnetice de anumite frecvențe. Prin urmare, fiecare element chimic are propriul spectru.

in dungi -este spectrul care este emis de gaz în stare moleculară.

Spectrele de linii și dungi pot fi obținute prin încălzirea unei substanțe sau prin trecerea unui curent electric.

Spectre de absorbție

Spectrele de absorbție sunt obținute prin trecerea luminii dintr-o sursă de spectru continuă printr-o substanță ai cărei atomi se află într-o stare neexcitată.

Spectrul de absorbție - este totalitatea frecvențelor absorbite de o substanță dată. Conform legii lui Kirchhoff, o substanta absoarbe acele linii ale spectrului pe care le emite, fiind o sursa de lumina.

Descoperirea analizei spectrale a trezit un interes viu chiar și în rândul publicului, departe de știință, ceea ce la acea vreme nu se întâmpla foarte des. Ca întotdeauna în astfel de cazuri, amatorii inactivi au găsit mulți alți oameni de știință care ar fi făcut totul cu mult înainte de Kirchhoff și Bunsen. Spre deosebire de mulți dintre predecesorii lor, Kirchhoff și Bunsen și-au dat seama imediat de semnificația descoperirii lor.

Pentru prima dată, ei au înțeles clar pentru ei înșiși (și i-au convins pe alții de acest lucru) că liniile spectrale sunt o caracteristică a atomilor materiei.

După descoperirea lui Kirchhoff și Bunsen pe 18 august 1868, astronomul francez Pierre-Jules-Cesar Jansen (1824-1907) a observat o linie galbenă de natură necunoscută în spectrul coroanei solare în timpul unei eclipse solare din India. Două luni mai târziu, fizicianul englez Joseph Norman Lockyer (1836-1920) a învățat să observe coroana Soarelui fără să aștepte eclipsele solare și, în același timp, a descoperit aceeași linie galbenă în spectrul său. El a numit elementul necunoscut care l-a emis heliu, adică elementul solar.

Ambii oameni de știință au scris scrisori către Academia Franceză de Științe despre descoperirea lor, ambele scrisori au sosit în același timp și au fost citite la o ședință a Academiei din 26 octombrie 1868. Lockyer, pe de altă parte - zeul Apollo pe un car și inscripția: „Analiza proeminențelor solare”.

Pe Pământ, heliul a fost descoperit în 1895 de William Ramsay în mineralele de toriu.

Studiile spectrelor de emisie și absorbție fac posibilă stabilirea compoziției calitative a unei substanțe. Conținutul cantitativ al unui element dintr-un compus este determinat prin măsurarea luminozității liniilor spectrale.

Metoda de determinare a compoziției calitative și cantitative a unei substanțe prin spectrul său se numește analiză spectrală. Cunoscând lungimile de undă emise de diverși vapori, se poate stabili prezența anumitor elemente ale materiei. Această metodă este foarte sensibilă. Este posibil să se detecteze un element a cărui masă nu depășește 10~10 g. Analiza spectrală a jucat un rol important în știință. Cu ajutorul lui, a fost studiată compoziția stelelor.

Datorită simplității și versatilității sale relative, analiza spectrală este principala metodă de monitorizare a compoziției unei substanțe în metalurgie și inginerie mecanică. Cu ajutorul analizei spectrale se determină compoziția chimică a minereurilor și mineralelor. Analiza spectrală poate fi efectuată folosind atât spectre de absorbție, cât și spectre de emisie. Compoziția amestecurilor complexe este analizată prin spectrul molecular.

IV. Consolidarea materialului studiat

- Spectrele de emisie de linii dau atomi excitați care nu interacționează între ei. Ce corpuri au un spectru de emisie de linie? (Gaze foarte rarefiate și vapori nesaturați.)

- Care este spectrul metalelor încinse în alb, metalului topit? (Solid.)

- Ce spectru poate fi observat cu un spectroscop dintr-o spirală incandescentă a unei lămpi electrice? (Solid.)

- În ce stare de agregare laboratoarele de analiză spectrală examinează orice substanță pentru a-i determina compoziția elementară? (În gaz.)

- De ce, în spectrul de absorbție al aceluiași element chimic, liniile întunecate sunt situate exact în locurile liniilor colorate ale spectrului de emisie a liniilor? (Atomii fiecărui element chimic absorb doar acele raze ale spectrului pe care ei înșiși le emit.)

- Ce este determinat de liniile de absorbție ale spectrului solar? (Compoziția chimică a atmosferei Soarelui.)

V. Rezumând lecția

Teme pentru acasă

§ 54. întrebări pentru autocontrol din manual

Acesta este un set de frecvențe absorbite de o anumită substanță. Substanța absoarbe acele linii ale spectrului pe care le emite, fiind o sursă de lumină.Spectrele de absorbție se obțin prin trecerea luminii dintr-o sursă care dă un spectru continuu printr-o substanță ai cărei atomi se află în stare neexcitată.

Collection.edu.ru/dlrstore/9da42253-f b6-b37f-a7c9379ae49f/9_123.swf 17e bed-8a5c19e34f0f/9_121.swf collection.edu.ru/dlrstore/923.swf 17e bed-8a5c19e34f0b

Îndreptarea unui telescop foarte mare către o fulgerare scurtă de meteori pe cer este aproape imposibilă. Dar pe 12 mai 2002, astronomii au avut noroc - un meteor strălucitor a zburat accidental exact în locul în care era îndreptată fanta îngustă a spectrografului de la observatorul Paranal. În acest moment, spectrograful a examinat lumina.

Metoda de determinare a compoziției calitative și cantitative a unei substanțe prin spectrul său se numește analiză spectrală. Analiza spectrală este utilizată pe scară largă în explorarea minerală pentru a determina compoziția chimică a probelor de minereu. Este folosit pentru controlul compoziției aliajelor din industria metalurgică. Pe baza ei a fost determinată compoziția chimică a stelelor etc.

În spectroscop, lumina de la sursa investigată 1 este direcționată către fanta 2 a tubului 3, numit tub colimator. Fanta emite un fascicul îngust de lumină. La cel de-al doilea capăt al tubului colimator există o lentilă care transformă fasciculul divergent de lumină într-unul paralel. Un fascicul paralel de lumină care iese din tubul colimator cade pe fața unei prisme de sticlă 4. Deoarece indicele de refracție al luminii din sticlă depinde de lungimea de undă, atunci un fascicul de lumină paralel, format din unde de diferite lungimi, se descompune în fascicule paralele de lumină de diferite culori, care călătoresc în direcții diferite. Lentila telescopului 5 focalizează fiecare dintre fasciculele paralele și produce o imagine a fantei în fiecare culoare. Imaginile multicolore ale fantei formează un spectru de benzi multicolore.

Collection.edu.ru/dlrstore/aaf2f40a-ba0d-425a- bd b13b87/9_158.swf

Spectrul poate fi observat printr-un ocular folosit ca lupă. Dacă urmează să se obțină o fotografie a spectrului, atunci o peliculă fotografică sau o placă fotografică este plasată în locul în care se obține imaginea reală a spectrului. Un dispozitiv pentru fotografiarea spectrelor se numește spectrograf.

Noul spectrograf NIFS este în curs de pregătire pentru expediere către observatorul Gemini North (foto de la au)

Doar azot (N) și potasiu (K) numai magneziu (Mg) și azot (N) azot (N), magneziu (Mg) și o altă substanță necunoscută magneziu (Mg), potasiu (K) și azot (N) Figura arată spectrul de absorbție al unui gaz necunoscut și spectrul de absorbție al vaporilor de metale cunoscute. Conform analizei spectrelor, se poate susține că gazul necunoscut conține atomi A B C D

HIDROGEN (H), HELIU (HE) ȘI SODIU (NA) NUMAI SODIU (NA) ȘI HIDROGEN (H) NUMAI SODIU (NA) ȘI HELIU (NU) NUMAI HIDROGEN (H) ȘI HELIU (HE) Figura arată spectrul de absorbție a unui gaz necunoscut și spectrele de absorbție ale atomilor de gaze cunoscute. Analizând spectrele, se poate argumenta că gazul necunoscut conține atomi: A B C D

LABORATORUL #3

Subiect: „STUDIAREA SPECTROSCOPULUI. OBSERVAREA SPECTRULUI DE ABSORȚIE AL OXIHEMOGLOBINEI»

POARTĂ. Pentru a studia bazele teoretice ale spectrometriei, învață cum să obții spectre folosind un spectroscop și să le analizezi.

INSTRUMENTE ȘI ACCESORII. Un spectroscop, o lampă incandescentă, o eprubetă cu sânge (oxihemoglobină), un trepied, un fir cu o bucată de vată, un con cu alcool, sare de masă (clorură de sodiu), chibrituri.

PLAN DE STUDIU TEMATIC

1. Determinarea dispersiei luminii.

2. Calea razelor în spectroscop.

3. Tipuri și tipuri de spectre.

4. regula lui Kirchhoff.

5. Caracteristicile radiației și absorbția energiei de către atomi.

6. Conceptul de spectrometrie și spectroscopie.

7. Aplicarea spectrometriei și spectroscopiei în medicină.

SCURT TEORIE

Dispersia undelor luminoase este un fenomen datorat dependenței indicelui de refracție de lungimea de undă.

Fig.1. Dispersia luminii

Pentru multe substanțe transparente, indicele de refracție crește odată cu scăderea lungimii de undă, adică razele violete sunt refractate mai puternic decât cele roșii, ceea ce corespunde dispersie normală.

Distribuția oricărei radiații pe lungimi de undă se numește spectrul acestei radiații. Spectrele obţinute din corpurile luminoase se numesc spectre de emisie. Există trei tipuri de spectre de emisie: continuă, linie și în dungi. Un spectru continuu, în care liniile spectrale trec continuu una în alta, dă incandescentă

solide, lichide și gaze la presiune ridicată.

Fig.2. Spectru de emisie continuu

Atomii de gaze sau vapori rarefiați încălziți dau un spectru de linii constând din linii colorate individuale. Fiecare element chimic are spectrul său de linii caracteristice.

Fig.3. Spectrul de emisie de linie

Striate (spectrul molecular), constând dintr-un număr mare de linii individuale, care se contopesc în dungi, dau gaze și vapori luminoase.

Substantele transparente absorb o parte din radiatia incidenta asupra lor, prin urmare, in spectrul obtinut in urma trecerii luminii albe prin substanta, unele dintre culori dispar, apar linii subtiri sau dungi.

Spectrele formate dintr-o combinație de linii întunecate pe fundalul unui spectru continuu de medii fierbinți solide, lichide sau gazoase de înaltă densitate se numesc spectrul de absorbție.

Fig.4. Spectrul de absorbție

Conform legii lui Kirchhoff, atomii sau moleculele unei substanțe date absorb lumina de aceleași lungimi de undă pe care o emit în stare excitată.

Energia emisă de atomi sau molecule formează spectrul de emisie, iar energia absorbită formează spectrul de absorbție. Intensitatea liniilor spectrale este determinată de numărul de tranziții identice ale electronilor de la un nivel la altul, care au loc pe secundă și, prin urmare, depinde de numărul de atomi emiși (absorbitori) și de probabilitatea tranziției corespunzătoare. Structura nivelurilor și, în consecință, a spectrelor depinde nu numai de structura unui singur atom sau moleculă, ci și de factori externi.

Spectrele sunt o sursă de informații diverse. Se numește metoda de analiză calitativă și cantitativă a unei substanțe după spectrul său analiza spectrală. Prin prezența anumitor linii spectrale în spectru, pot fi detectate cantități mici de elemente chimice (până la 10-8 g), ceea ce nu poate fi realizat prin metode chimice.

APARIȚIA SPECTROSCOPULUI

DISPOZITIV SPECTROSCOP

Spectroscopul are următoarele părți principale (Fig. 6):

1. Colimatorul K, care este un tub cu o lentilă O 1 la un capăt și cu o fantă U la celălalt. Fanta colimatorului este iluminată

Lampa incandescentă. Deoarece fanta se află în focarul lentilei O1, razele de lumină, părăsind colimatorul, cad pe prisma P într-un fascicul paralel.

2. P este o prismă în care fasciculul de raze este refractat și descompus în funcție de lungimea lor de undă.

3. Telescopul T este format dintr-o lentilă O 2 și ocular aprox. Lentila O2 servește la focalizarea P

raze colorate paralele în planul lor focal. Ocularul Ok este o lupă prin care se vede imaginea dată de lentila O2.

Orez. 2. Dispozitivul spectroscopului și formarea spectrului.

Formarea spectrului în spectroscop are loc după cum urmează. Fiecare punct al fantei spectroscopului, iluminat de o sursă de lumină, trimite raze în lentila colimatorului care ies din acesta într-un fascicul paralel. Ieșind din lentilă, fasciculul paralel cade pe fața frontală a prismei P. După refracția pe fața sa frontală, fasciculul este împărțit într-un număr de fascicule monocromatice paralele care călătoresc în direcții diferite în conformitate cu refracția diferită a razelor de lungimi de undă diferite. . Figura 6 prezintă doar două astfel de fascicule - de exemplu, culori roșii și violete de anumite lungimi de undă. După refracția pe fața posterioară a prismei P, razele ies în aer ca înainte sub formă de fascicule de raze paralele, formând un anumit unghi între ele.

După ce au fost refractate în lentila de O2, fascicule paralele de raze de lungimi de undă diferite se vor aduna fiecare în punctul lor din planul focal posterior al lentilei. În acest plan se va obține un spectru: o serie de imagini color ale fantei de intrare, al căror număr este egal cu numărul de radiații monocromatice diferite prezente în lumină.

Ocularul Ok este poziționat astfel încât spectrul rezultat să fie în planul său focal, care ar trebui să coincidă cu planul focal din spate al obiectivului O2. În acest caz, ochiul va funcționa fără tensiune, deoarece. din fiecare imagine a liniei spectrale, va include fascicule paralele de raze.

ÎNTREBĂRI DE AUTOVERIFICARE

1. Ce se înțelege prin dispersia luminii?

2. Ce este un spectru?

3. Ce spectru se numește continuu sau continuu?

4. Ce radiații emite spectre în dungi?

5. Ce corpuri emit un spectru de linii atunci când radiază? Ce este el cu adevărat?

6. Explicați formarea spectrelor într-un spectroscop.

7. regula lui Kirchhoff.

8. Ce este analiza spectrală?

9. Aplicarea analizei spectrale.

10. Ce corpuri se numesc alb, negru, transparent?

	PLAN DE MUNCĂ
Urmare		Cum să finalizați sarcina
acțiune
1. Achiziția spectrului		Conectați lampa cu incandescență. Poziționați fanta
emisii de la lampă		colimator astfel încât fasciculul de lumină incident să îl lovească.
incandescent.		Obțineți cel mai mult cu ajutorul unui șurub micrometric
		un spectru clar al sursei de lumină și desenați spectrul rezultat
		si descrie si incheie
3. Achiziția spectrului		Așezați tubul de sânge între lampă și fantă
absorbția de oxihemo-		colimator, stabiliți limitele benzilor de absorbție. schiță
		spectrul de absorbție, obținerea unei imagini clare a acestuia,
		indica caracteristicile.
2. Achiziția spectrului		Umeziți vata de pe sârmă cu alcool și fixați-o în picior
vapori de sodiu.		trepied sub fanta colimatorului. Aprindeți bumbacul și priviți
		spectru continuu. Stropirea vată cu ardere
		sare de masă, observați aspectul în spectrul unui strălucitor
		linia galbenă de vapori de sodiu. Desenați spectrul de vapori rezultat
		sodiu și trageți o concluzie.
4. Trageți o concluzie.