|
|
| Рядок 1: |
Рядок 1: |
| | | | |
| | [[Файл:Emblema-MIT.png|80px|справа]] | | [[Файл:Emblema-MIT.png|80px|справа]] |
| − | Роботу виконує Баланюк Олександр і Бондар Олександр 32гр. | + | Роботу виконав Баланюк Олександр 32гр. |
| | | | |
| − | ==Спостереження лінійчатого спектру==
| + | =Монохроматор УМ-2= |
| − | ===Монохроматор УМ-2===
| + | |
| − | Монохроматор УМ-2 (рис. 2) призначений для проведення спектральних досліджень джерел світлового випромінювання, проведення якісного спектрального аналізу і вивчення спектральних залежностей коефіцієнтів відображення, прозорості і поглинання різних середовищ. Спектральний діапазон монохроматора УМ-2 становить від 400 до 1000 нм. Оптична схема УМ-2 пріведена на рис.1. Світло від джерела проходить через вхідну щілину 7, встановлену в фокусі ахроматичні об'єктива коліматора 8 і далі паралельним пучком падає на диспергирующий елемент - призму Аббе. Монохроматор складається з двох труб і призменного блоку, розміщених на двох оптичних рейках. Труби монохроматора УМ-2 розташовані під кутом 90 °, а оптичні осі вхідний і вихідний труб монохроматора йдуть паралельно рейках.
| + | |
| | | | |
| − | ===Загальний опис===
| + | ==Загальний опис== |
| − | Існують такі поняття, як спектр випромінення (Емісійний спектр) і спектр поглинання. На відміну від суцільних спектрів твердих та рідких тіл і смугастих молекулярних спектрів атомні спектри складаються з окремих ліній, тобто є лінійчатими.
| + | [[Файл:Monohromator_UM_2.png|міні|Загальний вигляд монохроматора УМ-2]] |
| | + | Монохроматор УМ-2 призначений для проведення спектральних досліджень джерел світлового випромінювання, проведення якісного спектрального аналізу і вивчення спектральних залежностей коефіцієнтів відображення, прозорості і поглинання різних середовищ. Спектральний діапазон монохроматора УМ-2 становить від 400 до 1000 нм. |
| | | | |
| − | ===Емісійний спектр===
| + | Монохроматор складається з двох труб і призменного блоку, розміщених на двох оптичних рейках. Труби монохроматора УМ-2 розташовані під кутом 90 °, а оптичні осі вхідний і вихідний труб монохроматора йдуть паралельно рейкам. |
| − | Випромінювання атомів зумовлене переходами атомів із стану з більшою енергією E<sub>2</sub> у стан з меншою енергією E<sub>1</sub>.
| + | |
| | | | |
| − | Частота випромінювання ν визначається з формули
| + | ==Конструкція== |
| − | | + | |
| − | hν = E<sub>2</sub> — E<sub>1</sub>,
| + | |
| − | | + | |
| − | де h — стала Планка.
| + | |
| − | | + | |
| − | Спектральні лінії об'єднуються в спектральні серії. Найпростіший за будовою атом водню має кілька серій, в яких положення ліній добре визначається формулою Бальмера. В атомні спектри багатоелектронних атомів теж вдається згрупувати лінії в серії, але з складнішою закономірністю, ніж формула Бальмера.
| + | |
| − | | + | |
| − | Атомні спектри виникають при нагріванні газу або при електричному розряді всіх видів (дуга, іскра та ін.) через гази. В першому випадку причиною збудження атомів є зіткнення їх з іншими атомами, в другому — з електронами. Теорія атомних спектрів є основою спектрального аналізу.
| + | |
| − | Для одержання спектра випромінювання атоми речовини слід перевести у збуджений стан, наприклад нагріти тіло до високої температури.За високих температур атоми переходять у збуджений стан Е2, E3, Е4, Е5, в якому можуть перебувати недовго (рис. 4)
| + | |
| − | | + | |
| − | ===Спектр поглинання=== | + | |
| − | Спектр поглинання— залежність коефіцієнта поглинання від частоти. Поряд із спектрами випромінювання, спектрами люмінесценції та іншими спектроскопічними методами, спектри поглинання широко використовуються в науці й техніці для аналізу хімічного складу та інших властивостей речовин.
| + | |
| − | | + | |
| − | Для визначення спектру поглинання зразка електромагнітні або акустичні хвилі широкого спектру пропускають через зразок. На виході випромінювання розкладають у спектр, і визначають її інтенсивність залежно від частоти (довжини хвилі). Визначення спектру поглинання часто вимагає складних розрахунків, оскільки випромінювання не тільки поглинається в зразку, а й відбивається від нього. Необхідно також знати спектр джерела, який можна виміряти незалежно.
| + | |
| − | | + | |
| − | ===Спектральний аналіз та його застосування===
| + | |
| − | Вивчення атомних і молекулярних спектрів випромінювання і поглинання покладено в основу спеціального методу дослідження складу і будови речовини — спектрального аналізу. Він грунтується на кількісних і якісних методах дослідження спектрів електромагнітного випромінювання речовин, які спостерігають за допомогою спеціальних приладів — спектрографів і спектрометрів.
| + | |
| − | Принцип дії цих приладів грунтується на їх здатності виокремлювати в просторі і часі з усього світлового потоку певні ділянки випромінювання. їх можна фіксувати фотографічним способом або вимірювати різні їхні характеристики — зміну світлового потоку, довжину хвилі спектральної лінії тощо.
| + | |
| − | | + | |
| − | ==Історична довідка==
| + | |
| − | 1802 року Вільям Волластон помітив у спектрі Сонця сім темних смуг. 1814 року їх незалежно відкрив і описав німецький фізиком Йозеф фон Фраунгофер. Пізніше він склав каталог, у якому описав 574 лінії. Сильні лінії отримали літерні позначення від A до K, а слабші були позначені рештою літер. Сучасні каталоги містять десятки тисяч фраунгоферових ліній.
| + | |
| − | | + | |
| − | Фраунгоферові лінії є важливим джерелом про хімічний склад зоряних атмосфер. У 1859 у Кірхгоф і Бунзен довели, що ідентифіковані лінії спектру емісії однозначно характеризують хімічні елементи, які їх випромінюють. Так було доведено, що в атмосфері Сонця наявні такі елементи, як водень, залізо, хром, кальцій, натрій та ін. в різних ступенях іонізації. Загалом у спектрі Сонця ототожнено лінії 72 елементів. Саме на Сонці вперше спектроскопічними методами було відкрито гелій. На основі цього було встановлено також зв'язок ліній поглинання — Фраунгоферових ліній, на спектрі адсорбції з певним хімічним елементом чи його іоном.
| + | |
| − | | + | |
| − | ==Власне джерела лінійчастих спектрів ==
| + | |
| − | Припустимо, що газ складається з атомів деякого хімічного елемента (В нашому випадку нітрогену) і розріджений настільки, що атоми майже не взаємодіють один з одним. Розкладаючи в спектр випромінювання такий газ (нагрітий до досить високої температури), ми побачимо приблизно таку картину (рис. 3). Цей лінійчатий спектр, утворений тонкими ізольованими різнокольоровими лініями, називається спектром випромінювання.
| + | |
| − | | + | |
| − | Будь-який атомарний розріджений газ випромінює світло з лінійчатим спектром. Більше того, для кожного хімічного елемента спектр випромінювання виявляється унікальним, граючи роль «паспортом» цього елементу. По набору ліній спектра випромінювання можна однозначно сказати, з яким хімічним елементом ми маємо справу.
| + | |
| − | | + | |
| − | Оскільки газ розріджений і атоми мало взаємодіють один з одним, ми можемо зробити висновок, що світло випромінюють атоми самі по собі. Таким чином, атом характеризується дискретним, строго певним набором довжин хвиль випромінюваного світла. У кожного хімічного елемента, як ми вже сказали, цей набір свій.
| + | |
| − | | + | |
| − | | + | |
| − | ==Фото, відео-матеріали==
| + | |
| − | | + | |
| − | <gallery>
| + | |
| − | Файл:NitrogenSpectrumVis.jpg|(рис. 3) Лінійчастий спектр азоту
| + | |
| − | Файл:OpticSchemMonochromator.png|(рис. 1) Оптична схема монохроматора (1 − ртутна лампа; 2 − захисний кожух ртутної лампи; 3 – світлофільтр; 4 – люмінофор; 5 − конденсорна лінза; 6 –збиральна лінза; 7 − вхідна щілина; 8 − об’єктив коліматора; 9 − дисперсійна призма; 10 − об’єктив зорової труби; 11 − візир; 12 − окуляр.)
| + | |
| − | Файл:OpticMonochromator.png|(рис. 2) Зовнішній вигляд УМ-2 (1 – монохроматор; 2 – неонова лампочка в захисному кожусі; 3 – конденсорна лінза; 4 –оптична пара, яка складається з світлофільтра і люмінофора; 5 – ртутна лампа в захисному кожусі; 6 – блок живлення установки; 7 – барабан довжин хвиль; 8,9 –регулювальні гвинти.)
| + | |
| − | Файл:EnergDiad.png|(рис. 4) Енергетична діаграма утворення лінійчастого спектру.
| + | |
| − | </gallery>
| + | |
| − | | + | |
| − | ==Список використаних джерел==
| + | |
| − | [https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B3%D0%BE%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96_%D0%BB%D1%96%D0%BD%D1%96%D1%97 Фраунгоферові лінії]
| + | |
| − | | + | |
| − | [http://cde.kpi.kharkov.ua/onde/Practicum/7.pdf ИЗУЧЕНИЕ ПРИЗМЕННОГО МОНОХРОМАТОРА УМ-2 И ЕГО ГРАДУИРОВКА]
| + | |
| − | | + | |
| − | [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80 Спектр]
| + | |
| − | | + | |
| − | [http://niimf.narod.ru/UM2.pdf Устройство и принцип действия призменного монохроматора УМ−2]
| + | |
| − | | + | |
| − | [http://ege-study.ru/ege-fizika/linejchatye-spektry/ Линейчатые спектры]
| + | |
| − | | + | |
| − | [https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%BC%D1%96%D1%81%D1%96%D0%B9%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80 Емісійний спектр]
| + | |
| − | | + | |
| − | [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 Монохроматор]
| + | |
| − | [[Категорія:Музей історії техніки]]
| + | |
Монохроматор УМ-2 призначений для проведення спектральних досліджень джерел світлового випромінювання, проведення якісного спектрального аналізу і вивчення спектральних залежностей коефіцієнтів відображення, прозорості і поглинання різних середовищ. Спектральний діапазон монохроматора УМ-2 становить від 400 до 1000 нм.
Монохроматор складається з двох труб і призменного блоку, розміщених на двох оптичних рейках. Труби монохроматора УМ-2 розташовані під кутом 90 °, а оптичні осі вхідний і вихідний труб монохроматора йдуть паралельно рейкам.
