nr ćwicz. 304	data 25.05. 1994		Wydział Elektryczny	Semestr IV	grupa T3 nr lab. 4
prowadzący			przygotowanie	wykonanie	ocena ostatecz.

Badanie widm za pomocą spektroskopu.

Światło emitowane przez dowolne źródło promieniowania składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach. Możemy się o tym przekonać wykorzystując pryzmat - przyrząd posiadający zdolność dyspersji, czyli rozszczepienia światła. Gdy światło białe, po przejściu przez wąską podłużną szczelinę, pada na pryzmat, ulega dwukrotnie załamaniu na ściankach łamiących oraz roszczepieniu barwnemu polegającemu na różnym odchyleniu promieni o różnych barwach. Promienie czerwone odchylane są najmniej, a fioletowe najsilniej.

Rozszczepienie jest bezpośrednim następstwem faktu, że współczynnik załamania zależy od długości fali. Dyspersją ośrodka nazywamy pochodną współczynnika załamania względem długości fali

.

Wielkość tę możemy przedstawić w postaci funkcyjnej, gdyż znana jest przybliżona zależność współczynnika załamania od długości fali, Ma ona dla ciał przezroczystych postać

gdzie A i B są pewnymi stałymi.

Uwzględniając powyższe znajdujemy, że dyspersję ośrodka w zależności od długości fali wyraża się wzorem

Widzimy, że dyspersja ośrodka wzrasta szybko, gdy długość fali maleje.

Wielkość rozszczepionej przez pryzmat zależy nie tylko od dyspersji ośrodka, lecz również od kąta padania i kąta łamiącego. Wielkością charakteryzującą rozszczepienie dla danego pryzmatu jest dyspersją kątową pryzmatu

,

gdzie
jest kątem odchylania.

Obraz rozszczepionej wiązki na ekranie nazywamy widmem promieniowania danego źródła światła. Ciała stałe w podwyższonej temperaturze emitują promieniowanie o widmie ciągłym, zawierającym wszystkie możliwe długości fal.

Gazy dwuatomowe i bardziej złożone. pobudzone do świecenia, emitują długości fal z pewnych przedziałów, dając widmo pasmowe.

Gazy jednoatomowe oraz pary ciał stałych promieniują widmo liniowe, w którym występuje zespół kilku do kilkudziesięciu długości fal o ściśle określonych wartościach.

Do badania widm używa się spektroskopów , w których elementem rozszczepiającym światło jest siatka dyfrakcyjna lub pryzmat.

Przebieg ćwiczenia.

1. Oświetlić lampę kolimatora lampą wzorcową.

2. Odczytać położenie linii widmowych na skali przyrządu i z tablicy znaleźć odpowiadające im długości fali.

3. Na papierze milimetrowym wykreślić krzywą dyspersji.

4. Zbadać widmo lampy. Podać, jakim gazem jest wypełniona.

Informacje dodatkowe.

1. Spekroskop został zastąpiony monochromatorem.

2. Krzywą dyspersji monochromatora
wykreślamy dla znanego widma. Wartość s odczytujemy na śrubie mikrometrycznej monochromatora, gdy linia widma znajduje się na przecięciu nici pajęczych okularu.

3. Długość fal widma lampy wzorcowej:

czerwona słaba	772.8 nm	12.35
czerwona słaba	737.2 nm	12.455
czerwona słaba	690.7 nm	12.555
czerwona mocna	623.4 nm	12.875
czerwona słaba	612.3 nm	12.955
pomarańczowa słaba	607.2 nm	12.995
pomarańczowa słaba	589.0 nm	13.145
żółta bardzo mocna	579.1 nm	13.235
żółta bardzo mocna	576.9 nm	13.255
żółto zielona b. słaba	567.5 nm	13.35
zielona b. mocna	546.1 nm	13.57
niebiesko - zielona słaba	536.5 nm	13.695
niebieska b. słaba	504.6 nm	14.125
niebieska b. słaba	502.6 nm	14.155
niebieska mocna	499.1 nm	14.25
niebieska b. mocna	491.6 nm	14.32
niebieska b. mocna	435.8 nm	14.435
niebieska b. słaba	434.7 nm	15.485
niebieska b. słaba	433.1 nm	15.56
fioletowa słaba	407.8 nm	16.25
fioletowa mocna	404.6 nm	16.35

W doświadczeniu należało stwierdzić, jakie gazy znajdują się w rurkach Geisslera, posługując się jego widmem emisyjnym. Po wykreśleniu krzywej dyspersji i po porównaniu wyników uzyskanych dla poszczególnych gazów można stwierdzić, iż w jednej z rurek znajdował się neon, natomiast w drugiej rtęć.

Zestawienie wyników dla gazu pierwszego ( dla wybranych wartości długości fal, porównanie z neonem):

Uzyskane wyniki Wyniki tabelaryczne

12.75 641 [nm] silny czerwony 640 [nm] silny

12.82 614 [nm] silny czerwony 614.3 [nm] silny

13.065 595 [nm] b. słaby 594.5 [nm] b. słaby

17.175 584 [nm] silny 585.2 [nm] b. silny

13.65 539 [nm] słaba 540.0 [nm] b. słaby

Zestawienie wyników dla gazu drugiego (porównanie z rtęcią):

Uzyskane wyniki Wyniki tabelaryczne

13.235 579.1 [nm] silny żółty 579.1 [nm] b. mocny

13.25 576.9 [nm] silny żółty 577.0 [nm] b. mocny

13.565 546.1 [nm] b. mocna zielona 546.1 [nm] silna

14.31 491 [nm] słaby 491.0 [nm] słaby

15.44 435.8 [nm] b.mocny zielony 435.8 [nm] b. mocny

16.24 407.8 [nm] słaby 407.8 [nm] słaby

16.36 404.6 [nm] mocny fioletowy 404.8 [nm] b. mocny

Wnioski

Z porównania przedstawionego powyżej wynika, iż pomiary odpowiadają wartościom tabelarycznym neonu i rtęci. Wynika stąd, iż w rurce pierwszej znajdował się neon, natomiast w drugiej rtęć.

---