Wydział Elektryczny
Analiza widmowa
ćwiczenie nr 7
Grupa 5 Sekcja 4
Iwanowski Mirosław
Moczała Marcin
1996.03.27
Podstawy teoretyczne
Widmem optycznym nazywamy obraz powstały wskutek rozszczepienia światła pochodzącego od źródła rzeczywistego na składowe o różnych długościach fali.
Powstanie linii widmowych związane jest ze wzbudzaniem elektronów pojedynczych atomów. Jeśli atom zostanie wzbudzony (termicznie, elektrycznie), to elektron przechodzi ze stanu stacjonarnego do stanu wyższego i wracając wypromieniowuje energię w postaci kwantu (fotonu).
Długością poszczególnych linii widmowych charakterystyczne są dla rodzaju substancji. Obecność określonej linii świadczy o obecności odpowiedniej substancji w źródle światła. Czułość takiej analizy jakościowej jest wysoka, bowiem śladowe domieszki mogą być już zauważone. Z natężenia linii można wnioskować o ilości danego pierwiastka np. w stopie lub związku chemicznym.
Do analizy widmowej stosuje się spektografy pryzmatyczne, siatkowe i interferencyjne. Działanie spektrografu oparte jest na zjawisku dyspersji, polegającym na zależności prędkości od długości fali.
W celu określenia długości fali nieznanego gaz za pomocą widma porównuje się je ze wzorcowymi długościami światła sporządzając tzw. krzywą dyspersji.
Wyniki
Aby narysować krzywą dyspersji spektografu wykonaliśmy analizę widmową rtęci.
Barwa linii widmowej |
Intensywność względna |
Położenie linii na skali |
Długość fali [nm] |
cz |
1 |
166.2 |
670,4 |
cz |
1 |
173.7 |
650,1 |
cz |
1 |
177.1 |
641,9 |
pom |
1 |
193.4 |
|
żół |
4 |
199.8 |
|
żół |
4 |
201.2 |
|
ziel |
1 |
210 |
|
ziel |
5 |
231.9 |
546,1 |
nieb |
1 |
243.2 |
|
nieb |
1 |
271.5 |
|
nieb |
1 |
285.9 |
|
nieb |
1 |
292.7 |
|
nieb |
1 |
295.5 |
|
nieb |
3 |
303 |
479,7 |
fiol |
3 |
425 |
435,8 |
fiol |
1 |
428.1 |
|
fiol |
1 |
438 |
|
Intensywność: skala od 1 (bardzo słaby) do 5 (bardzo jasny).
Długości fali odczytaliśmy z tabeli i przyporządkowaliśmy do odpowiednich wartości skali (były one dobierane tak aby uzyskać gładką krzywą dyspersji o oczekiwanym kształcie). Jak widać pozostaje duży „nadmiar” widm. Jest to spowodowane tym, że obserwowaliśmy także odbicia.
Następnie przy pomocy krzywej dyspersji odczytujemy długości fal widmowych nieznanego pierwiastka.
Barwa linii widmowej |
Intensywność względna |
Położenie linii na skali |
Długość fali [nm] |
czer |
3 |
153,8 |
|
czer |
1 |
160,2 |
|
ziel |
1 |
231,1 |
548 |
ziel |
1 |
240,2 |
533 |
ziel |
1 |
244,9 |
530 |
ziel |
3 |
265,5 |
514 |
ziel |
4 |
276,8 |
500 |
nieb |
4 |
323,2 |
469 |
fiol |
3 |
348,0 |
457 |
fiol |
1 |
350,2 |
455 |
fiol |
1 |
408,8 |
439 |
fiol |
1 |
409,3 |
439 |
Takie widmo emisyjne odpowiada widmu neonu. Sporządzamy jeszcze jedną tabelę:
Badany pierwiastek |
Neon |
||||||
Barwa linii widmowej |
Intensywność względna |
Długość fali [nm] |
Barwa linii widmowej |
Intensywność względna |
Długość fali [nm] |
||
ziel |
1 |
548 |
|
|
|
||
ziel |
1 |
533 |
ziel |
3 |
533,1 |
||
ziel |
1 |
530 |
|
|
|
||
ziel |
3 |
514 |
ziel |
3 |
514,5 |
||
ziel |
4 |
500 |
ziel |
3 |
500,5 |
||
nieb |
4 |
469 |
błękit cyjan |
4 |
470,9 |
||
fiol |
3 |
457 |
|
|
|
||
fiol |
1 |
455 |
indygo |
4 |
453,8 |
||
fiol |
1 |
439 |
|
|
|
||
fiol |
1 |
439 |
|
|
|
||
Widać, że część widm pokrywa się. Reszta to prawdopodobnie fałszywe odbicia, odblaski, których tak wiele było przy badaniu rtęci.
Analiza błędów
Pomiar był obarczony następującymi błędami:
błąd przy ustawianiu widma na brzegu poprzeczki i odczycie skali (0,5 jednostki). Są to błędy na tyle małe, że możemy je pominąć.
obicia i odblaski pojawiające się jako fałszywe widma. Zauważyliśmy, że część widm (dosyć duża) była bardzo słaba lub/i miała dużą szerokość (były „rozmyte”) co może wskazywać na to, że nie są to prawdziwe prążki emisyjne
błąd przy wykreślaniu krzywej dyspersji. Wartości do tego wykresu były dobierane tak aby krzywa była możliwie gładka i „regularna”. Nie wyklucza to jednak, że mogliśmy popełnić błąd przy dobieraniu wartości.