Спектры. Спектральный анализ

?

Американский физик-экспериментатор Роберт Вуд

Однажды он заподозрил, что хозяйка пансиона добавляет объедки в свежие блюда для постояльцев. На следующий день изобличает хозяйку. Как же это ему удалось? Как вы думаете, что использовал Роберт Вуд?

Тема урока: «Спектры и спектральный анализ»

Цель урока: познакомиться со спектрами химических веществ и практическим применением спектрального анализа в астрофизике, химии и других отраслях.

Что такое свет?

(поток электромагнитных волн с длиной волны 4*10 -7 –8*10- 7 м)

В каких явлениях проявляются волновые свойства света?

Интерференция, дисперсия. дифракция

Распределение энергии в спектре

Ни один из источников не дает монохроматического света , т. е. света строго определенной длины волны.

Та энергия, которую несет с собой свет от источника, определенным образом распределена по волнам всех длин волн (или частотам), входящим в состав светового пучка.

Для характеристики распределения излучения по частотам нужно ввести новую величину: интенсивность, приходящуюся на единичный интервал частот. Эту величину называют спектральной плотностью потока излучения. I (v).

Зависимость спектральной плотности интенсивности излучения от частоты

Для точных исследований спектров необходимы приборы, дающие четкий спектр.

Такие приборы называют спектральными аппаратами . Их основной частью является призма или дифракционная решетка.

Объясните устройство

Спектрограф

Так как разным частотам соответствуют различные показатели преломления, то из призмы выходят параллельные пучки, не совпадающие по направлению

Если вместо второй линзы и экрана используется зрительная труба для визуального наблюдения спектров, то прибор называется спектроскопом.

Непрерывные спектры

Солнечный спектр или спектр дугового фонаря является непрерывным. Это означает, что в спектре представлены волны всех длин волн. В спектре нет разрывов

Распределение энергии по частотам, т. е. спектральная плотность интенсивности излучения, для разных тел различно

Тело с очень черной поверхностью излучает электромагнитные волны всех частот, но кривая зависимости спектральной плотности интенсивности излучения от частоты имеет максимум при определенной частоте v max

Непрерывные (или сплошные) спектры, дают сильно нагретые тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы .

Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма . Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновениях электронов с ионами.

Полосатые спектры

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками и образуется не атомами, а молекулами, слабо связанными друг с другом.

Линейчатые спектры

Каждый из спектров — это частокол цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами

Линейчатые спектры дают

все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом.

Спектры поглощения

Поглощение света веществом также зависит от длины волны. Газ поглощает наиболее интенсивно свет именно тех длин волн, которые он сам испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра — это линии поглощения

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов : они способны излучать строго определенный набор длин волн.

На этом и основан спектральный анализ — метод определения химического состава вещества по его спектру.

С помощью спектрального анализа определяют химический состав руд и минералов.

В настоящее время определены спектры всех атомов и составлены таблицы спектров. С помощью спектрального анализа были открыты многие новые элементы: рубидий, цезий и др.

Состав звезд и галактик можно узнать только с помощью спектрального анализа

Вопросы по теме:

1. Какие виды спектров вы знаете?

2. Какой спектр называется спектром поглощения?

3. Что называют спектральным анализом?

4. Где применяется спектральный анализ?

Ответ: Он всыпал в еду немного хлористого лития - безопасного для человеческого организма, а по виду и вкусу похожего на соль. На другой день спектральный анализ новой еды выдал красную линию, характерную для этого вещества. Подозрения Вуда подтвердились.