Присоединяйтесь к онлайн-школе и получайте доход за интересные сообщения и другие действия!

ЗНАНИЯ

Дисперсия света. Цвета тел. Спектроскоп

Показатели преломления у разных длин волн немного разные. Поэтому если преломлять свет призмой, он распадается на множество цветов (радугу все помнят?). Эта зависимость показателя преломления от частоты называется дисперсией.

Сильнее отклоняются синие лучи (более высокочастотные), слабее – красные (более низкочастотные.

Белый свет является смесью света всех цветов радуги.

Спектроскоп – это прибор, измеряющий цвет. Этот прибор содержит призму, разлагающую излучение на составные части – в результате можно легко увидеть, каких частей и сколько в данном виде света.

Например, если смотреть сквозь спектроскоп на ртутную лампу, можно увидеть что-то вроде этого:

dispersiya-sveta-cveta-tel-spektroskop

Спектр, на котором цвета плавно переходят один в другой, называются непрерывным или сплошным. Таком спектр обычно у твёрдых или жидких излучающих тел с температурой в тысячи Кельвинов. Ну или у газов под очень большим давлением. В общем, в ситуациях, когда атомы активно взаимодействуют друг с другом.

В ситуации же разреженных газов, то есть когда атомы мало взаимодействуют, мы видим линейчатый спектр. Например, если на горелке испарять поваренную соль, то её спектр будет выглядеть так:

линейчатый спектр

Кроме спектров испускания есть ещё спектры поглощения. В случае линейчатых спектров будет точное совпадение между линиями поглощения и линиями испускания. То есть атомы поглощают фотоны тех же частот, что и излучают.

Обычно спектр поглощения изображается как что-то сплошное, в чём не хватает линий того цвета, который поглощён:

спектр поглощения изображается как что-то сплошное, в чём не хватает линий того цвета, который поглощён

У каждого вида атомов есть собственный уникальный спектр излучения, поэтому возможен спектральный анализ – определение химического состава вещества по его спектру. Для этого вещество обычно испаряют и раскаляют (помните главу про молнии из катушек? Это один из способов). С помощью спектрального анализа можно определять состав, в том числе, звёзд.

Вообще, почему атомы излучают и воспринимают фотоны на каких-то отдельных частотах?

Нильс Бор смог описать процесс двумя постулатами:

  1. Атом может находиться только в особых стационарных состояниях. Каждому состоянию соответствует определённое значение энергии – энергетический уровень. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает и не поглощает.

(Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты электронов)

  1. Излучение света происходит при переходе атома из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой.

(Например, если электрон провалится с высокой орбиты на низкую, высвободится квант света. А если фотон попадёт в атом, то электрон напротив, запрыгнет на более высокую орбиту.)

Исходя из 2-го постулата, атом может поглощать и излучать свет только на частотах:

υ = (Eконечное - Eначальное) / h

Состояние атома, при котором все электроны на самых низкоэнергетических орбитах, называется основным. А все остальные состояния называются возбуждёнными.

<< Предыдущий урок
ОПЫТ:

Задание 1

При правильном ответе Вы получите 1 балл

Экспериментатор Женя получил от своего друга посылку со слитком какого-то металла. Металл, судя по всему, активный. Спектр свечения у слитка такой:


В справочнике даны спектры активных металлов:

​​​​​​​

Какие металлы входят в состав слитка?

Выберите те ответы, которые считаете верными.

Ответить
Задание 2

При правильном ответе Вы получите 1 балл

Какой из лучей преломится сильнее всего?

Выберите всего один правильный ответ.

Ответить
Задание 3

При правильном ответе Вы получите 1 балл

Что мы увидим, если посмотрим сквозь спектрометр на Солнце сквозь равномерно затемняющий светофильтр?

dispersiya-sveta-cveta-tel-spektroskop​​​​​​​

Выберите всего один правильный ответ.

Ответить
Задание 4

При правильном ответе Вы получите 3 балла

Экспериментатор Женя решил сделать лазерную пушку. Для этого он взял резервуар с аргоном и путём облучения загнал электроны на высокие орбиты так, что атомы оказались в возбуждённом состоянии с энергией 11,5 эВ (эВ – это электрон-вольт, такая маленькая единица измерения энергии). Основное состояние атомов аргона имеет энергию 0 эВ. По Жениному сигналу атомы попадали в состояние с энергией 8,8эВ.

Какого цвета получился луч?

Постоянная Планка h = 4,135 × 10−15 эВ·c.

ТГц – это терагерц, 1012 Гц


Выберите всего один правильный ответ.

Ответить
Категории
Комментарии:

Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям

<<
>>