Презентация для урока в 11классе по теме "Спектры. Спектральный анализ"

Виды излучений. Спектры и спектральные аппараты. Виды спектров и спектральный анализ

Учитель физики

И.В.Торопчина

Лицей №7, г.Бердск

Свет

• Свет – это электромагнитная волна
• Длина световой волны от 4 ·10 -7 м до 8·10 -7 м
• Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц

Излучения атома

Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию Излучая, атом теряет энергию и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извне.

Тепловое излучение

• Это самый распространенный и простой вид излучения.
• Тепловыми источниками излучения являются: Солнце, пламя свечи, лампа накаливания.

Электролюминесценция

• Это явление наблюдается при разряде в газах, при котором возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. Благодаря этому разряд в газе сопровождается свечением.

Катодолюминесценция

• Это свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами. Благодаря катодолюминесценцисветятся экраны электронно – лучевых трубок телевизоров.

Хемилюминесценция

• При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света, причем источник света остается холодным. Примеры: светлячок, светящаяся грибница, кальмар, медуза

Фотолюминесценция

Под действием падающего излучения, атомы вещества возбуждаются и после этого тела высвечиваются.

Например: светящиеся краски

Спектры и спектральные аппараты

Распределение энергии в спектре

• Ни один из источников не дает монохроматического света, т. е. света строго определенной длины волны.
• Энергия, которую несет с собой свет от источника, распределена по волнам всех длин волн (или частотам), входящим в состав светового пучка.

Распределение энергии в спектре

• Величина, характеризующая распределение излучения по частотам называется спектральной плотностью потока излучения - интенсивность, приходящаяся на единичный интервал частот.

Зависимость спектральной плотности интенсивности излучения от частоты

Спектральные аппараты

Спектральные аппараты - приборы, дающие четкий спектр, т. е. приборы, хорошо разделяющие волны различной длины и не допускающие (или почти не допускающие) перекрывания отдельных участков спектра.

Основной частью является призма или дифракционная решетка.

Спектрограф

• Спектральный аппарат, спектр в котором наблюдают на экране.

Коллиматор

Спектрограф

Спектроскоп

• Спектральный аппарат, спектр в котором наблюдают в зрительную трубу - спектроскоп.

• Спектрограф

HARPS

Спектрограф высокоразрешающий

NSI-800GS

Спектрограф/монохроматор

средней мощности

Спектрометр Varian 640-IR

Атомно-абсорбционный

спектрометр Квант-2А

Новый спектрограф NIFS

Виды спектров

Непрерывные спектры

В спектре представлены волны всех длин волн. В спектре нет разрывов.

Энергия излучения, приходящаяся на очень малые (ν → 0) и очень большие (ν → ∞) частоты, ничтожно мала. При повышении температуры тела максимум спектральной плотности излучения смещается в сторону коротких волн.

Непрерывные спектры

• Непрерывные (или сплошные) спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, сильно сжатые газы и высокотемпературная плазма.

• Характер непрерывного спектра и сам факт его существования не только определяются свойствами отдельных излучающих атомов, но и в сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом.

Линейчатые спектры

• спектры, состоящие из отдельных линий.

Примерное распределение спектральной плотности интенсивности излучения в линейчатом спектре.

Каждая линия имеет конечную ширину.

Линейчатые спектры

• 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. Это самый фундаментальный, основной тип спектров.
• Изолированные атомы излучают свет строго определенных длин волн .

Полосатые спектры

• Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. Каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий.
• Полосатые спектры образуются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Спектры поглощения

• Темные линии на фоне непрерывного спектра — это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения .

Спектры поглощения

• Вещество поглощает те линии спектра, которые и испускает, являясь источником света. Спектры поглощения получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы которого находятся в невозбужденном состоянии.

Виды спектров

Спектральный анализ

• Спектральный анализ — метод определения химического состава вещества по его спектру.
• Главное свойство линейчатых спектров- длины волн (или частоты) линейчатого спектра вещества зависят только от свойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способа возбуждения свечения атомов.
• Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго определенный набор длин волн.

Спектральный анализ

• Разработан в 1859 году немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном.

Роберт Вильгельм Бунзен

1811-1899

Густав Роберт

Кирхгоф

1824-1887

Спектральный анализ

В настоящее время определены спектры всех атомов и

составлены таблицы спектров. С помощью спектрального анализа

были открыты многие новые элементы: рубидий, цезий и др.

Элементам часто давали названия в соответствии с цветом

наиболее интенсивных линий их спектров. Рубидий дает темно красные, рубиновые линии.

Спектральный анализ

• Спектральный анализ широко применяется при поисках полезных ископаемых для определения химического состава образцов руды.
• С его помощью контролируют состав сплавов в металлургической промышленности.
• На его основе был определен химический состав звезд и т.д. состав звезд и галактик можно узнать только с помощью спектрального анализа.

Спасибо за внимание!