Čvrsti i linijski spektar: što je to i kako se razlikuju. Spektri. Spektralna analiza i njezina primjena

Strukovna škola br.51

sažetak

Predmet: Fizika.

Tema: Spektri, spektralna analiza i vrste zračenja.

Pripremio:

Studentska grupa br.21

Belousov Pavel Mihajlovič

Provjereno:

Ljaškova Ljudmila Vasiljevna

Berezniki, 2009

Uvod……………………………………………………………………….……3

Povijesni podaci…………………………………………………….……4

Teorija o podrijetlu boja

Vrste zračenja………………………………………………………………………6

zračenje atoma

toplinsko zračenje

elektroluminiscencija

katodoluminiscencija

Kemiluminiscencija

Fotoluminiscencija

Vrste spektra………………………………………….………..…………………7

1. kontinuirani spektar

   linijski spektar

   prugasti spektar

Spektralna analiza i njena primjena………………………...….….……9

Zaključak…………………………………………………………………..….…10

Popis korištene literature………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………..11

Prijave…………………………………………………………………..……12

Uvod

Pojednostavljeno rečeno, "spektar" je višebojna traka koja se dobiva kada svjetlosna zraka prođe kroz staklenu prizmu ili neki drugi medij koji lomi svjetlost.

U prirodi možemo promatrati spektar kada se na nebu pojavi duga.

Duga je optički fenomen povezan s lomom svjetlosnih zraka na brojnim kišnim kapima.

Prva osoba koja je otkrila spektar bio je Isaac Newton. Proveo je uobičajeni pokus sa staklenom prizmom i uočio razlaganje svjetlosti na spektar.

Obasjavši snop dnevnog svjetla na prizmu, vidio je kako se na ekranu pojavljuju različite dugine boje. Nakon onoga što je vidio, od njih je izdvojio sedam osnovnih boja. Bile su to boje: crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta (svaki lovac želi znati gdje fazan sjedi). Newton je odabrao samo sedam boja iz razloga što su bile najsvjetlije, također je rekao da u glazbi postoji samo sedam nota, ali njihova kombinacija, razne varijacije omogućuju vam da dobijete potpuno različite melodije.

1 . Povijesni podaci

1.1 Teorija o podrijetlu boja

Veliki engleski znanstvenik Isaac Newton izveo je čitav niz optičkih pokusa s prizmama, detaljno ih opisavši u "Optici", "Novoj teoriji svjetlosti i boja", kao i u "Predavanjima iz optike". Newton je uvjerljivo dokazao lažnost ideja o nastanku boja iz mješavine tame i bijele svjetlosti. Na temelju svojih eksperimenata, mogao je izjaviti: “Nijedna boja ne nastaje iz bjeline i crnine pomiješane zajedno, osim onih srednje tamnih; količina svjetlosti ne mijenja izgled boje." Newton je pokazao da bijela svjetlost nije fundamentalna, mora se smatrati složenom (prema Newtonu, "neuniformnom"; u modernoj terminologiji, "nemonokromatskom"); glavne su različite boje ("homogene" zrake ili, drugim riječima, "monokromatske" zrake). Pojava boja u pokusima s prizmama rezultat je razgradnje kompozitne (bijele) svjetlosti na glavne komponente (na različite boje). Ovo razlaganje se događa iz razloga što svaka boja ima svoj stupanj refrakcije. Ovo su glavni zaključci koje je napravio Newton; savršeno se slažu s modernim znanstvenim idejama. Optička istraživanja koja je proveo Newton od velikog su interesa ne samo s gledišta dobivenih rezultata, već i s metodološkog gledišta. Tehnika istraživanja s prizmama koju je razvio Newton (osobito metoda ukrštenih prizmi) preživjela je stoljeća i ušla u arsenal moderne fizike. Započinjući optička istraživanja, Newton si je postavio zadatak da "svojstva svjetlosti ne objašnjava hipotezama, nego ih izlaže i dokazuje razmišljanjem i pokusima". Provjeravajući ovu ili onu situaciju, znanstvenik je obično smislio i postavio nekoliko različitih eksperimenata. Naglasio je kako je potrebno različitim metodama "istu stvar provjeriti, jer onaj tko to doživljava ne smeta obilju".

2. Vrste zračenja

2.1 Zračenje atoma

Tijekom ubrzanog kretanja nabijenih čestica emitiraju se elektromagnetski valovi. Ove nabijene čestice dio su atoma. Ali, ne znajući kako je atom raspoređen, ne može se reći ništa pouzdano o mehanizmu zračenja. Jasno je samo da unutar atoma nema svjetla, kao što nema zvuka u žici klavira. Poput žice koja počinje zvučati tek nakon udarca čekića, atomi rađaju svjetlost tek nakon što su pobuđeni.

Da bi atom mogao zračiti, mora prenijeti energiju. Zračeći, atom gubi primljenu energiju, a za kontinuirani sjaj tvari neophodan je dotok energije njezinim atomima.

2. 2 Toplinsko zračenje

Najjednostavnija i najčešća vrsta zračenja je toplinsko zračenje, kod kojeg se energetski gubici atoma za emisiju svjetlosti kompenziraju energijom toplinskog gibanja atoma ili (molekula) tijela koje zrači. Što je viša temperatura tijela, atomi se brže kreću. Kada se brzi atomi (molekule) sudaraju jedan s drugim, dio njihove kinetičke energije pretvara se u energiju pobude atoma, koji tada emitiraju svjetlost.

Izvor topline zračenja je Sunce, kao i obična žarulja sa žarnom niti. Svjetiljka je vrlo prikladan, ali neekonomičan izvor. Samo oko 12% sve energije koju u svjetiljci oslobodi električna struja pretvara se u svjetlosnu energiju. Izvor topline svjetlosti je plamen. Zrnca čađe zagrijavaju se energijom koja se oslobađa pri izgaranju goriva i emitiraju svjetlost.

2.3 elektroluminiscencija

Energija potrebna atomima za emitiranje svjetlosti također se može posuditi iz izvora koji nisu toplinski. Pri pražnjenju u plinovima električno polje prenosi veliku kinetičku energiju elektronima. Brzi elektroni doživljavaju sudare s atomima. Dio kinetičke energije elektrona odlazi na pobuđivanje atoma. Pobuđeni atomi odaju energiju u obliku svjetlosnih valova. Zbog toga je pražnjenje u plinu popraćeno sjajem. Ovo je elektroluminiscencija.

2.4 katodoluminiscencija

Sjaj čvrstih tijela uzrokovan njihovim bombardiranjem elektronima naziva se katodoluminiscencija. Katodoluminiscencija čini da ekrani katodnih cijevi na televizorima svijetle.

2.5 Kemiluminiscencija

U nekim kemijskim reakcijama koje oslobađaju energiju, dio te energije se izravno troši na emisiju svjetlosti. Izvor svjetla ostaje hladan (ima temperaturu okoline). Ova pojava se naziva kemiluminiscencija.

2.6 Fotoluminiscencija

Svjetlost koja pada na tvar se dijelom reflektira, a dijelom apsorbira. Energija apsorbirane svjetlosti u većini slučajeva uzrokuje samo zagrijavanje tijela. Međutim, neka tijela sama počinju svijetliti izravno pod djelovanjem zračenja koje pada na njih. Ovo je fotoluminiscencija. Svjetlost pobuđuje atome materije (povećava njihovu unutarnju energiju), nakon čega se oni sami osvjetljavaju. Na primjer, svjetleće boje, kojima su prekriveni mnogi božićni ukrasi, emitiraju svjetlost nakon što su ozračene.

Fenomen fotoluminiscencije naširoko se koristi u fluorescentnim svjetiljkama. Sovjetski fizičar S. I. Vavilov predložio je prekrivanje unutarnje površine cijevi za pražnjenje tvarima koje mogu jarko svijetliti pod djelovanjem kratkovalnog zračenja iz plinskog pražnjenja. Fluorescentne svjetiljke su oko tri do četiri puta ekonomičnije od konvencionalnih žarulja sa žarnom niti.

3. Vrste spektra

3.1 Spektar

Spektar (lat. spectrum od lat. spectare - gledati) je slika u boji koja se sastoji od sedam boja poredanih u strogom redoslijedu jedna za drugom.

Po prirodi raspodjele vrijednosti fizičke veličine, spektri mogu biti prugasti, diskretni (linearni), kontinuirani (čvrsti), a također predstavljaju kombinaciju (superpoziciju) diskretnih i kontinuiranih spektara.

3.2 kontinuirani spektar

Kontinuirani spektri sastoje se od širokog raspona valnih duljina. Ovi se spektri opažaju u vrućim čvrstim i tekućim tijelima, kao iu plinovima vrlo visoke gustoće. .

Sunčev spektar ili spektar svjetla luka je kontinuiran (kontinuiran). To znači da su u spektru zastupljene sve valne duljine. U spektru nema diskontinuiteta, a na ekranu spektrografa se vidi kontinuirana raznobojna traka.

Kontinuirani (ili kontinuirani) spektri, kako iskustvo pokazuje, daju tijela u krutom ili tekućem stanju, kao i gusti plinovi . Da biste dobili kontinuirani spektar, morate zagrijati tijelo na visoka temperatura. Priroda kontinuiranog spektra i sama činjenica njegovog postojanja određuju se ne samo svojstvima pojedinačnih atoma koji zrače, već također u velikoj mjeri ovise o međudjelovanju atoma s drugima. Kontinuirani spektar također proizvodi visokotemperaturna plazma.

3.3 linijski spektar

Linijski spektri se sastoje od pojedinačnih spektralnih linija koje odgovaraju pojedinim valnim duljinama. Linijski spektri opažaju se u vrućim plinovima niske gustoće.

U blijedi plamen plinskog plamenika stavimo komadić azbesta namočen u otopinu kuhinjske soli. Pri promatranju plamena kroz spektroskop, svijetložuta linija bljeska na pozadini jedva vidljivog kontinuiranog spektra plamena. Ovu žutu liniju daju pare natrija, koje nastaju tijekom cijepanja molekula stolna sol u vatri.

Na spektroskopu se također može vidjeti palisada obojenih linija različite svjetline, odvojenih širokim tamnim trakama. Takvi se spektri nazivaju linijski spektri. Prisutnost linijskog spektra znači da tvar emitira svjetlost samo sasvim određenih valnih duljina (točnije, u određenim vrlo uskim spektralnim intervalima). Svaka od linija ima konačnu širinu.

3.4 prugasti spektar

Prugasti spektar sastoji se od pojedinačnih traka odvojenih tamnim prazninama. Uz pomoć vrlo dobrog spektralnog aparata, može se ustanoviti da je svaki pojas skup velikog broja vrlo blisko razmaknutih linija. Za razliku od linijskih spektara, prugaste spektre ne proizvode atomi, već molekule koje nisu međusobno povezane ili su slabo povezane.

Za promatranje molekularnih spektara, kao i za promatranje linijskih spektara, obično se koristi sjaj para u plamenu ili sjaj plinskog izboja.

4. Spektralna analiza i njezina primjena

Linijski spektri imaju posebno važnu ulogu jer je njihova struktura izravno povezana sa strukturom atoma. Uostalom, te spektre stvaraju atomi koji ne doživljavaju vanjske utjecaje. Stoga, upoznavanjem s linijskim spektrom, činimo prvi korak prema proučavanju strukture atoma. Promatrajući te spektre, znanstvenici su mogli "pogledati" u unutrašnjost atoma. Ovdje optika dolazi u bliski dodir s atomskom fizikom.

Glavno svojstvo linijskih spektara je da valne duljine (ili frekvencije) linijskog spektra tvari ovise samo o svojstvima atoma te tvari, ali su potpuno neovisne o načinu pobuđivanja luminiscencije atoma. Atomi bilo kojeg kemijskog elementa odaju spektar koji se razlikuje od spektra svih drugih elemenata: oni su sposobni emitirati strogo definiran skup valnih duljina.

Na tome se temelji spektralna analiza - metoda za određivanje kemijskog sastava tvari iz njenog spektra. Poput ljudskih otisaka prstiju, linijski spektri imaju jedinstvenu osobnost. Jedinstvenost uzoraka na koži prsta često pomaže pronaći kriminalca. Na isti način, zbog individualnosti spektara, moguće je odrediti kemijski sastav tijelo.

U astrofizici se spektralna analiza ne shvaća samo za određivanje kemijskog sastava zvijezda, oblaka plina itd., već i za pronalaženje mnogih drugih fizičke karakteristike ovi objekti: temperatura, tlak, brzina, magnetska indukcija.

Osim u astrofizici, spektralna analiza naširoko se koristi u forenzici, za istraživanje dokaza pronađenih na mjestu zločina. Također, spektralna analiza u forenzici pomaže odrediti oružje ubojstva i, općenito, otkriti neke pojedinosti zločina.

Spektralna analiza se još više koristi u medicini. Ovdje je njegova primjena vrlo široka. Može se koristiti za dijagnosticiranje, kao i za određivanje stranih tvari u ljudskom tijelu.

Spektralna analiza ne unapređuje samo znanost, već i društvenu sferu ljudskog djelovanja.

Zaključak

I tako je Spektar obojena traka koja se dobiva kada svjetlosna zraka prolazi kroz staklenu prizmu ili neki drugi medij koji lomi svjetlost.

Od vrsta zračenja naučili smo da je toplinsko zračenje najčešća i najjednostavnija vrsta zračenja. Izvori topline su: Sunce, žarulja sa žarnom niti ili plamen vatre.

Elektroluminiscencija je pojava koja se opaža tijekom pražnjenja u plinovima, pri čemu pobuđeni atomi odaju energiju u obliku svjetlosnih valova. Zbog toga je pražnjenje u plinu popraćeno sjajem. Na primjer, sjeverna svjetla, natpisi na trgovinama.

Katoluminiscencija - Ovo je sjaj krutih tijela uzrokovan njihovim bombardiranjem elektronima. Zahvaljujući katoluminiscenciji, zasloni katodnih cijevi televizora svijetle.

Kemiluminiscencija. U nekim kemijskim reakcijama koje oslobađaju energiju, dio te energije se izravno troši na emisiju svjetlosti, a izvor svjetlosti ostaje hladan. Na primjer, komad drveta probušen svjetlećim micelijem, riba koja živi na velikim dubinama.

Fotoluminiscencija. Pod djelovanjem upadnog zračenja dolazi do ekscitacije atoma tvari i nakon toga osvjetljavanja tijela. Na primjer, fluorescentna svjetiljka, božićni ukrasi prekriveni su svjetlećim bojama.

Po prirodi raspodjele vrijednosti fizička količina spektri mogu biti prugasti, diskretni (linearni), kontinuirani (kontinuirani), a također predstavljaju kombinaciju (superpoziciju) diskretnih i kontinuiranih spektara.

Također smo naučili da se spektralna analiza temelji na metodi određivanja kemijskog sastava tvari iz njenog spektra.

Pomoću spektralne analize možete otkriti ovaj element u sastavu složene tvari. Zbog svoje svestranosti, spektralna analiza je glavna metoda za praćenje sastava tvari u metalurgiji, strojarstvu i nuklearnoj industriji.

Bibliografija

Obrazovno izdanje, Priručnik za učenike 5-11 razreda

Besplatno elektronska enciklopedija "WIKIPEDIJA"

Fizika. 11. razred G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev

Prijave

Riža.2.2 Toplinsko zračenje

žarulja sa žarnom niti

Riža.2.3 Elektroluminiscencija

Polarna svjetlost

Riža.2.4 Katodoluminiscencija

TV beam tube

Riža.2.5 Kemiluminiscencija

Komad drveta probušen svjetlećim micelijem

Ribe koje žive duboko

Riža.2.6 Fotoluminiscencija

Lampa za dnevno svjetlo

Vrste spektara

Riža.3.2 Kontinuirani spektar

Riža. 3.4 Prugasti spektar

Riža. 3.5 Linijski spektar

4 Spektralna analiza i njezina primjena.

Laboratorijska elektroliza

za analizu metala "ELAM".

Instalacija je namijenjena za

težinska elektrolitička analiza bakra,

olovo, kobalt i drugi metali u legurama

i čistih metala.

Stacionarni - iskra

spektrometri optičke emisije

"METALSCAN-2500".

Dizajniran za preciznu analizu

metali i legure, uključujući neželjezne,

željezne legure i lijevano željezo.

1. Tema lekcije Sadržaj proučavanog materijala

   Lekcija

   Raditi na tema Kondenzator "Elektromagnetski valovi", vrste kondenzatori. ... tehnologije” 15/ Vrste optičkih spektri. Spektralni analiza. Laboratorijski rad“Promatranje punog ... linijskog elementa u spektri radijacija i preuzimanja odgovaraju sebi...

2. Tema 1 Fizika i astronomija znanost o prirodi

   Lekcija

   Lekcija 6/48. Generalizirajuće ponavljanje teme. Tema 6. Priroda tijela Sunčevog sustava. ... Lekcija 10/35. čvrsta linearna spektar. Spektralni analiza. Lekcija 11/36. Laboratorij ... Lekcija 45/45. Razni vrste elektromagnetski radijacija, njihova svojstva i praktična...

3. Program rada discipline disciplina sd. F. 10 Spektralne metode istraživanja u biokemiji Povećana grupa

   Radni program

   ... spektar Spektralni analiza jednokomponentni mediji u ultraljubičastom području Metoda izračuna koncentracije komponenata otopine prema spektar Spektralni analiza ... radijacija. Molarni koeficijent apsorpcije. Optička gustoća. 15. Razno vrste ...

Spektri dobiveni od samosvjetlećih tijela nazivaju se spektri emisije. Izravna opažanja i fotografije spektra pokazuju da su spektri emisije tri vrste: kontinuirani, linijski i prugasti.

Kontinuirani spektri (vidi zamašnjak u boji, d) dobivaju se od svjetlećih čvrstih i tekućih tijela kao rezultat njihovog zagrijavanja.

Linijski spektri (vidi kolor zamašnjak, e) sastoje se od uskih linija različitih boja odvojenih tamnim prazninama. Takvi se spektri često dobivaju iz svjetlećih plinova ili para.

Sjaj plina može nastati prolaskom kroz njega struja. Postavljanjem staklene cijevi s plinom koji se ispituje ispred proreza spektroskopa i propuštanjem električne struje kroz plin ispituje se emisijski spektar plina.

Linijski spektri para i plinova mogu se dobiti i njihovim zagrijavanjem, na primjer, u plamenu plamenika. Na isti način moguće je dobiti linijske spektre tvari koje su u normalnim uvjetima u krutom ili tekućem stanju. Da biste to učinili, zrnca krutine ili azbesta namočena tekućinom ubacuju se u plamen plinskog plamenika. Tvari koje isparavaju u plamenu plamenika daju linijski spektar. Ponekad te tvari ometaju

električni luk i, zatvorivši vruće ugljične elektrode dijafragmom, promatrajte svijetle linije u spektroskopu na pozadini slabijeg kontinuiranog spektra samog luka. Imajte na umu da se svjetlosne spektralne linije često nazivaju emisijskim linijama.

Proučavanje linijskih spektara različitih tvari pokazalo je da svaki kemijski element daje svoj linijski spektar, koji se ne podudara sa spektrima drugih elemenata. Linijski spektri kemijskih elemenata razlikuju se po boji, položaju i broju pojedinačnih svjetlećih linija. Linije karakteristične za svaki kemijski element dobivaju se ne samo u vidljivom, već iu infracrvenom i ultraljubičastom dijelu spektra. Proučavanje linijskih spektara prvi put je izvedeno 1854-1859. njemački znanstvenici G. Kirchhoff i R. Bunsen.

Linijski spektri nastaju zračenjem pojedinih atoma kemijskih elemenata koji nisu vezani u molekule. Ovo zračenje povezano je s procesima koji se odvijaju unutar atoma. Proučavanje linijskih spektara omogućilo je utvrđivanje strukture elektronskih ljuski atoma različitih kemijskih elemenata.

Prugasti spektri sastoje se od niza svijetlih traka odvojenih tamnim razmacima (vidi sliku 34.12, koja prikazuje spektar jodnih para i obojenog zaletnog lista, g). Prugasti spektri nastaju emisijom molekula. Kada se promatraju kroz spektroskop visoke rezolucije, trake se odvajaju u niz linija.

Iarajuli Juraj

Emisijski i apsorpcijski spektri.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Za korištenje pregleda prezentacija kreirajte Google račun (račun) i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Spektri. Vrste spektara. Spektralna analiza. Prezentacija o fizici učenika 11. razreda GBOU srednje škole br. 1465 nazvane po admirala N.G. Kuznetsova Iarajuli Georgiy Učiteljica fizike Kruglova Larisa Yurievna

Pojam spektra i osnovne informacije Spektar - distribucija vrijednosti neke fizikalne veličine (obično energije, frekvencije ili mase).Grafički prikaz takve distribucije naziva se spektralni dijagram. Obično se pod spektrom podrazumijeva elektromagnetski spektar - frekvencijski spektar elektromagnetskog zračenja.

Povijest istraživanja U znanstvenoj uporabi pojam "spektar" uveo je Newton 1671.-1672. kako bi označio raznobojnu traku sličnu dugi, koja se dobiva prolaskom sunčeva zraka kroz trokutastu staklenu prizmu.

Povijesno gledano, prije svih drugih spektara, počelo je proučavanje optičkih spektara. Prvi je bio Isaac Newton, koji je u znanstvenu upotrebu uveo pojam "spektar" da bi označio vrpcu više boja sličnu dugi koju je dobio u eksperimentima na sunčevoj svjetlosti. U svom djelu "Optika", objavljenom 1704. godine, objavio je rezultate svojih pokusa razlaganja bijele svjetlosti na zasebne komponente različite boje i loma pomoću trokutaste staklene prizme, odnosno dobio je spektre sunčevog zračenja i objasnio njihov prirode, pokazujući da je boja vlastito svojstvo svjetlosti.

Newton je zapravo postavio temelje optičke spektroskopije: u "Optici" je opisao sva tri danas korištena načina razlaganja svjetlosti: lom, interferenciju i difrakciju, a njegova prizma s kolimatorom, prorezom i lećom bila je prvi spektroskop. Fragment Newtonove "Optike" rukopisa koji opisuje jedan od eksperimenata s prizmom.

Vrste spektara Spektri emisije Spektri apsorpcije Spektri raspršenja

Emisijski spektri Kontinuirana linija Prugasta

Kontinuirani spektar Daju tijela koja su u krutom, tekućem stanju, kao i guste plinove. Da biste ga dobili, morate zagrijati tijelo na visoku temperaturu. Priroda spektra ne ovisi samo o svojstvima pojedinačnih emitirajućih atoma, već i o međusobnom međudjelovanju atoma. Spektar sadrži sve valne duljine i nema prekida. Na difrakcijskoj rešetki može se promatrati kontinuirani spektar boja. Dobar prikaz spektra je prirodni fenomen duge. Isti su za različite tvari, pa se pomoću njih ne može odrediti sastav tvari

Linijski spektar Sastoji se od zasebnih linija različite ili iste boje, s različitim lokacijama Omogućuje procjenu kemijskog sastava izvora svjetlosti prema spektralnim linijama Dajte sve tvari u plinovitom atomskom (ali ne molekularnom) stanju (atomi praktički ne stupaju u interakciju s međusobno) Izolirani atomi određenog kemijskog elementa emitiraju valove strogo određene valne duljine.Za promatranje koriste sjaj para tvari u plamenu ili sjaj plinskog pražnjenja u cijevi ispunjenoj proučavanim plinom. Kad se gustoća atomskog plina povećava, pojedine spektralne linije se šire

Primjeri linijskih spektara

Prugasti spektar Dajte tvari koje su u molekularnom stanju. Spektar se sastoji od pojedinačnih traka odvojenih tamnim prazninama. Svaka traka je skup velikog broja vrlo blisko razmaknutih linija.Za promatranje se koristi sjaj para u plamenu ili sjaj plinskog izboja.

Primjeri prugastih spektara Spektar ugljičnog luka (trake molekula CN i C 2) Spektar emisije molekule joda.

Apsorpcijski spektar Ovo je ukupnost frekvencija koje apsorbira određena tvar. Tvar apsorbira one linije spektra koje emitira, budući da je izvor svjetlosti. Apsorpcijski spektri se dobivaju propuštanjem svjetlosti iz izvora koji daje kontinuirani spektar kroz tvar čiji su atomi u nepobuđenom stanju. Ako se bijela svjetlost propušta kroz hladno, plina koji ne emitira, tada će se na pozadini izvora kontinuiranog spektra pojaviti tamne linije. Plin najintenzivnije apsorbira svjetlost onih valnih duljina koju emitira u jako zagrijanom stanju. Tamne linije na pozadini kontinuiranog spektra su apsorpcijske linije koje zajedno tvore apsorpcijski spektar.

Primjeri apsorpcijskih spektara Fraunhofer Josef (1787. – 1826.) bio je njemački fizičar. Poboljšana proizvodnja leća, difrakcijskih rešetki. Detaljno opisao (1814) apsorpcijske linije u spektru Sunca, nazvane po njemu. Izumio heliometar-refraktor. Fraunhofer se s pravom smatra ocem astrofizike zbog svog rada u astronomiji. Fraunhoferove linije

Apsorpcijske linije u spektru zvijezda

Spektralna analiza Spektralna analiza je metoda za određivanje kemijskog sastava tvari prema njezinom spektru. Godine 1854. G. R. Kirchhoff i R. W. Bunsen počeli su proučavati spektre plamena obojenog parama metalnih soli, i kao rezultat toga postavili su temelje spektralne analize, prve od instrumentalnih spektralnih metoda - jedne od najmoćnijih metoda eksperimentalne znanosti.

Spektralna analiza je konačno razvijena 1859. Zapravo, spektralna analiza otvorila je novu eru u razvoju znanosti - proučavanje spektara kao vidljivih skupova vrijednosti funkcije stanja objekta ili sustava pokazalo se izuzetno plodnim i, u konačnici, dovelo do pojave kvantna mehanika: Planck je došao na ideju kvanta u procesu rada na teoriji tijela apsolutno crnog spektra.

Uz pomoć spektralne analize moguće je detektirati ovaj element u sastavu složene tvari, čak i ako njegova masa ne prelazi 10 -10 kg. Trenutno su određeni spektri svih atoma i sastavljene su tablice spektara. Uz pomoć spektralne analize otkriveni su mnogi novi elementi: rubidij, cezij itd. Pomoću spektralne analize saznao se kemijski sastav Sunca i zvijezda. Zbog svoje relativne jednostavnosti i svestranosti, spektralna analiza je glavna metoda za praćenje sastava tvari u metalurgiji, strojarstvu i nuklearnoj industriji. Uz pomoć spektralne analize utvrđuje se kemijski sastav ruda i minerala. Sastav složenih, uglavnom organskih, smjesa analizira se njihovim molekulskim spektrima. Spektralna analiza može se provesti ne samo iz emisijskih, već i iz apsorpcijskih spektara. Upravo apsorpcijske linije u spektru Sunca i zvijezda omogućuju proučavanje kemijskog sastava ovih nebeskih tijela.

Spektralni aparati Spektralni aparati koriste se za precizno proučavanje spektra. Najčešće je glavni dio spektralnog aparata prizma ili difrakcijska rešetka. Za dobivanje spektra emisije vidljivog područja koristi se uređaj koji se naziva spektroskop u kojem je detektor zračenja. ljudsko oko. Spektroskop Spektrograf

Kirchhoff-Bunsenov spektroskop

Članak govori o definiciji i vrstama spektara, ističe područja primjene spektroskopije, a također opisuje proučavanje nepoznatog krutog tijela i vrste spektara koji se za to koriste.

Što je spektar?

Općenito, u ovom obliku ovo pitanje potiče čitatelja da se prisjeti lekcija iz fizike i beskrajnih formula. Međutim, ovaj koncept pokriva puno širu raznolikost i ide dalje školski plan i program. Dakle, spektar je distribucija vrijednosti određene veličine (ponekad koncept). Pod veličinom, naravno, često podrazumijevaju specifičnu masu, energiju, valnu duljinu. Ali postoje i druge distribucije. Na primjer, žena zna skuhati dva jela - to je njezin kulinarski spektar. Ili čovjek može piti kavu, kompot, čaj, ali ne prihvaća alkohol, što znači da mu je izbor pića ograničen. Odnosno, postoje vrste spektara koji su potpuno nepovezani sa znanošću. Fizika u gornjim primjerima ne igra nikakvu ulogu.

Elektromagnetska vaga

Međutim, najčešće ljudi čuju ovaj koncept kada govore o znanosti (osobito o elektromagnetskoj ljestvici). Odakle dolaze elektromagnetski valovi? Sam mehanizam njihovog nastanka još uvijek je misterij. Općenito, područje ne čestica, već polja vrlo je tajanstveno. Međutim, poznato je da elektromagnetska polja (a time i valovi) nastaju u prisutnosti naboja koji se kreće u prostoru. I ovisno o tome što je i kako se kreće, na elektromagnetskoj ljestvici, različite vrste radijacija. Spektar se u ovom slučaju razmatra ovisno o valnoj duljini. Podsjetimo se da se ovaj izraz odnosi na minimalnu udaljenost između identičnih faza susjednih poremećaja (jednostavnije rečeno, između uzastopnih maksimuma ili minimuma). Najduže valne duljine imaju radio valovi, a najkraće gama zrake. Ono što ljudsko oko vidi samo je mali dio cijelog raspona i nalazi se bliže vrhu ljestvice. Stoga se vrste spektara prvenstveno razlikuju po valnoj duljini ili frekvenciji.

Spektroskopija

U kognitivnom dijelu ovog članka opisani su neki osnovni pojmovi. Ipak, najvažnija stvar u svakom istraživanju je njegova relevantnost.

Drugim riječima, opseg. U ovom dijelu prednjače sve vrste spektra. Koriste se posvuda: od forenzike do stvaranja novih tvari, od biologije do međuzvjezdanog prostora. Znanost koja se usredotočuje na ovaj fizički koncept, kao što je čitatelj sigurno već shvatio, zove se spektroskopija. Na ovaj trenutak vrste spektra (spektralna analiza – odnosno) razlikuju se prema nekoliko kriterija.

Vrste spektra

Kao što je spomenuto, prvi kriterij je valna duljina. Podsjetimo se da je frekvencija vala obrnuto proporcionalna duljini - ovi pojmovi su neprekidno povezani. Prema područjima na elektromagnetskoj ljestvici razlikuju se radio, ultraljubičasto, vidljivo, infracrveno, rendgenski prikazi spektri. Drugi kriterij je geometrija eksperimenta. Snimanje za refleksiju i prijenos spektra može se bitno razlikovati.

Analiza razlike može puno reći o tvari koja se proučava. Na primjer, na taj su način doneseni zaključci o sastavu i gustoći Saturnovih prstenova.

Linije i pruge

Šala o kuglastom konju u vakuumu samo je pola šale. Pedeset posto, ako ne i većina fizičkih pojmova u prirodi ne postoji čisti oblik. Stoga je sljedeći kriterij, koji razdvaja vrste spektara, uvjetan. Jedan idealni atom (ili molekula) materije u apsolutnom vakuumu dat će distribuciju elektromagnetskih signala, koja se sastoji od tankih linija. Ovi uvjeti nisu izvedivi, ali unatoč tome vrlo uske trake s pojedinačnim komponentama unutar kojih se ne može razlikovati smatraju se linijskim spektrom. U pravilu je to skup stupaca različitih visina (označava intenzitet) na odgovarajućim valnim duljinama. Međutim, postoje i druge vrste spektara, koji se nazivaju trakasti spektri: svaka linija ima široke, mutne rubove.

Plavo nebo

Pitanje zašto je nebo plavo postavlja svaki četverogodišnji vrpoljac. Odgovor je istovremeno jednostavan i složen: ima takvu boju jer mikrooscilacije (zvane fluktuacije) zemljine atmosfere iz čitavog sunčevog spektra raspršuju samo odgovarajuće područje valne duljine. Sve ostalo se apsorbira (u većoj mjeri) ili reflektira.

Ovo je još jedan kriterij. Odnosno, postoje apsorpcijski, emisijski i spektri raspršenja. Svako istraživanje daje svoje rezultate. Ali glavna informacija o tvari je različiti tipovi spektri emisije. Oni daju nedvosmislen odgovor na to što iu kojoj količini je prisutno u tvari koja se proučava. Druga dva prikaza će pokazati složenost strukture i načine na koje njezini pojedinačni dijelovi međusobno djeluju.

Mjesečev kamen

Za što je i koji spektar odgovoran, pokazat ćemo na primjeru kaldrme dopremljene s Mjeseca. Natjerate li kamen da svijetli raznim manipulacijama, dobiveni spektar će nedvosmisleno pokazati koje kemijske elemente Mendelejevljevog sustava sadrži. Drugi postupci mogu izdvojiti koncentracije detektiranih elemenata iz istih spektara. Međutim, čvrsto tijelo i njegova svojstva određuju se ne samo onim od čega se sastoji, već i o tome kako su ti odvojeni elementarni dijelovi smješteni jedan u odnosu na drugi. Klasičan primjer su grafit i dijamant. U oba slučaja radi se o prirodnom ugljiku. Ali atomi su povezani na različite načine - i dobivamo vrlo mekane i najtvrđe prirodne materijale. Zašto domaći? Jer i to je osnova života. Inače, osim spomenutih oblika, tu su i fulereni, te nanocijevi, te nedavno otkriveni grafen, za koji su znanstvenici dobili Nobelova nagrada. Istina, u potonjem slučaju vrijedi spomenuti da je tvar dvodimenzionalna, što značajno mijenja cijelu ideju tankih slojeva tvari. Dakle, spektroskopija raspršenja će reći o strukturi čvrste tvari, o mineralima koji su uključeni u njen sastav. Na primjer, Ramanove linije (ako se ispravno protumače) do nekoliko jediničnih ćelija određuju strukturu kristala. Ali analiza apsorpcijskog ruba, odnosno njegovih detalja: kut nagiba, prisutnost anomalija u obliku odstupanja od linearnog oblika, pomaže pronaći stupanj harmonije ove strukture, odnosno pokazati koji su kristali u kamenu s Mjeseca bistri ili je tvar gotovo amorfna?

Prema tim podacima stručnjaci izračunavaju porijeklo supstance kamena, kao i metamorfozu stijena koje čine njegov sastav.

digitalni svijet

Modernost je nezamisliva bez digitalnih tehnologija. I što je najvažnije, ne brzina procesora ili broj gigabajta RAM-a, već enkripcija signala. Naravno, to je važno prvenstveno za ona područja gdje je potrebna povjerljivost - u bankarstvu, osobnoj komunikaciji putem interneta. Ali čak i jednostavno snimanje filma na disk je šifriranje. Uostalom, laser ne spaljuje slike, već nule i jedinice. Ljudi koji se bave kreiranjem i obradom fotografija znaju koliko "teži" slika u originalnom Raw formatu. Za neupućene, otkrijmo jednu tajnu: puno. Jer svaki piksel ima vlastitu nijansu i osvjetljenje. No nama poznati jpeg, tiff ili čak bmp zauzimaju puno manje prostora na mediju za pohranu, dok vidljiva kvaliteta nije ništa lošija.

Pa u čemu je tajna? Odgovor su vrste spektra signala i opcije za njegovu kompresiju. Fourier je dokazao da se svaki signal može rastaviti na više funkcija s dovoljno visokom točnošću. Dakle, svaki piksel uobičajenih fotografskih formata ne prikazuje izravno fiksiranu boju, već spektar signala. Neki video formati ne koriste Fourierovu transformaciju, već valićnu transformaciju za dekodiranje malih dijelova jedinica i nula u određenu sliku. Dakle, izgubivši vrlo mali (manje od jedan posto) dio slike, možete značajno, ponekad sto puta, smanjiti količinu prostora zauzetog na disku ili flash kartici.

Kontinuirani i linijski spektar su koncepti koji su došli iz fizike. U svakom slučaju, trebalo bi analizirati sadržaj boje određene putanje i značajke međudjelovanja molekula.

Čvrsti u odnosu na linijski spektar: važne razlike

1. Kontinuirani spektar predstavlja sve dugine boje koje mogu ravnomjerno prijeći jedna u drugu. Kao rezultat, stvaraju bijelu boju koja podsjeća na sunce.
2. Linijski spektar emitira svjetlost s posebnim područjima koja odgovaraju samo određenim bojama. Pretpostavlja se nedostatak ujednačenosti i rizik od izobličenja boje.

Ali što su kontinuirani i linijski spektri? Koji je mehanizam obrazovanja uključen u svakom slučaju?

Linijski spektar: što je to?

Linijski spektar se sastoji od individualna monokromatska zračenja, koji se ne mogu nalijepiti jedni na druge. Pretpostavlja se prisutnost unutaratomskih procesa, uslijed kojih nastaju valovi koji se razlikuju po razini intenziteta.

Moguće razlike između linijskih spektara međusobno:

• Broj omogućenih linija.
• Mjesto.
• Stupanj intenziteta reprodukcije boja.

Svaki linijski spektar uključuje pojedinačne svjetlosne linije raspršene po različitim segmentima istog spektra. Omiljena boja vidljive linije mora odgovarati određena boja na istom mjestu u analiziranom kontinuiranom spektru.

Linijski spektar može sadržavati veliki broj linije koje se nalaze u sljedećim dijelovima:

• infracrveni.
• vidljivo.
• Ultraljubičasto.

Pritom su redovi raspoređeni redovito, pa nema kaosa. Crte u boji stvaraju karakteristične skupine, koje se obično nazivaju serijama.

Formira se linijski spektar radijacija emitiraju atomi. U ovoj fazi također je potrebno istaknuti razliku od prugastog spektra koji nastaje zračenjem molekula. Svaka vrsta atoma ima jedinstveni spektar temeljen na određenim valnim duljinama. Ova značajka dovodi do spektralne analize tvari.

Linijski spektar bilo kojeg elementa uključuje spektralne linije koje odgovaraju zrakama koje proizlaze iz vrućih para i plinova. Prisutnost takvih linija karakteristična je za svaki detektabilni element, pa se mogu provesti posebne analize i studije.

Linijski spektri su strogo individualna svojstva određene molekule, a to se pokazalo istinitim za molekule različitog sastava i izomera.

Linijski spektar može se pojaviti samo pod određenim okolnostima: energija bombardirajućih elektrona mora biti dovoljna da ukloni elektrone iz najdubljih slojeva. Tijekom takvih prijelaza može se emitirati foton X-zraka. Važno je napomenuti da kombinacija takvih linija boja omogućuje stvaranje niza spektra X-zraka, koji se kasnije koristi u analizi difrakcije X-zraka.

Linijski spektar uključuje oštro definirane obojene linije, koje su nužno odvojene jedna od druge širokim tamnim prazninama. U svakoj skupini se pretpostavlja maksimalna konvergencija linija, zbog čega se pretpostavlja da je moguće vidjeti zaseban pojas intervala svjetlosnih valnih duljina. Unatoč tome, linijske spektre mogu emitirati samo pojedinačni atomi koji ne stupaju u nikakvu međusobnu vezu, budući da se spektri kemijskih elemenata ne mogu podudarati. Ova nijansa sugerira da svi atomi određenog kemijskog elementa imaju elektronske ljuske iste strukture, ali će elektronske ljuske kemijskih elemenata imati razlike.

Ako se linijski spektar formira na temelju nekog kemijskog elementa jednoatomnog plina, zajamčena je složenija struktura. Jedan te isti element može imati različite spektre boja, budući da su određeni metodom pobuđivanja sjaja. U svakom slučaju, formiranje linijskog spektra zahtijeva posebne linije koje odgovaraju zrakama koje emitiraju pare, plinovi.

Linijski spektri su uske raznobojne linije odvojene tamnim prazninama. Istovremeno je potreban redoslijed izmjene.

Kontinuirani spektar: što je to?

Kontinuirani (kontinuirani) spektar je paleta boja koja je predstavljena kao jedna kontinuirana traka. Pretpostavlja prijenos sunčeve svjetlosti kroz korištenu prizmu. Čvrsta traka predstavlja sve boje koje glatko prelaze iz jedne u drugu.

Kontinuirani spektar karakterističan je za čvrsta, kao i za tekuća zračeća tijela, koja imaju temperaturu od oko nekoliko tisuća stupnjeva Celzijusa. Uz to, kontinuirani spektar mogu dati svjetleći plinovi ili pare ako je njihov tlak vrlo visok.

Spektri se drugačije vide ako su izvor svjetlosti svjetleći plinovi, koji se odlikuju neznatnom gustoćom. Takvi plinovi uključuju izolirane atome s minimalnom interakcijom. Sjaj se može postići ako se plin zagrije na temperaturu od oko dvjesto stupnjeva Celzijusa.

Boja, spektar, međudjelovanje atoma i molekula uvijek su međusobno povezani, što potvrđuje strukturni slijed fizičkog svijeta.