WYDZIA
ELEKTRYCZNY

ROK AKADEMICKI 1995/96

GRUPA 02

ANALIZA

WIDMOWA

SEKCJA 03 :

1. Bigaj Jacek

2. Smalcerz Albert

1. Cz


teoretyczna

Widmem optycznym nazywamy obraz powsta
y wskutek rozszczepienia
wiat
a pochodz
cego od
ród
a rzeczywistego na sk
adowe o ró
nych d
ugo
ciach fali .

Podzia widma
ze wzgl du na pochodzenie	ze wzgl du na powsta y obraz
emisyjne absorpcyjne luminescencyjne	liniowe pasmowe ci g e

Powstawanie linii widmowych zwi
zane jest ze wzbudzaniem elektronów pojedynczych atomów . Elektron wzbudzonego atomu przechodzi ze stanu stacjonarnego do stanu wy
szego i wracaj
c wypromieniowuje energi
w postaci kwantu ( fotonu )

W=h
.

Linie widmowe powinny mie
szeroko

„zerow
” . W rzeczywisto
ci obserwuje si
nieznaczne poszerzenie linii , a odpowiedzialne za taki stan s
zjawiska : efekt Dopplera , oddzia
ywanie mi
dzycz
steczkowe oraz sko
czony czas
ycia elektronu w stanie wzbudzonym.

Linie widmowe uk
adaj
si
w serie . Charakterystyczne s
serie widmowe dla wodoru , który jako najprostszy atom ma najprostsze widmo .W zakresie
wiat
a widzialnego d
ugo
ci fal kolejnych linii okre
la wzór Balmera :

=
,

gdzie b = 364,57 nm jest sta

, k = 3 , 4 , 5 ...

Ze wzrostem k zmniejszaj
si
odleg
o
ci mi
dzy liniami i praktycznie mo
na znale

jedynie kilka pierwszych linii widmowych danej serii .

Do okre
lenia d
ugo
ci linii widmowych poszczególnych serii dla innych pierwiastków wodoropodobnych stosujemy wzór :

R
,

gdzie R=
,

m - masa elektronu ,

M - masa j
dra,

R" - 1,09737 * 10

[ 1/m ] .

Widmo
wiat
a emitowane przez cz
steczki ma posta
pasm z
o
onych z poszczególnych linii . W ka
­dym pa
mie przy brzegach linie zlewaj
si
tworz
c tzw. g
owic
pasma . Ten potrójny obraz widma pasmowego odpowiada trzem rodzajom energii okre
laj
cych stan energetyczny cz
steczki :

W ( ca
kowita ) = W ( elektronów ) + W ( oscylacyjna ) + W ( rotacyjna ) .

etoda pomiarowa

Do analizy widmowej stosuje si
spektrografy ( pryzmatyczne , siatkowe , interferencyjne ) . Dzia
anie spektrografu pryzmatycznego oparte jest na zjawisku dyspersji .

Dyspersj
( rozszczepieniem )
wiat
a nazywamy zale
no

pr
dko
ci fazowej v
wiat
a w o
rodku od jego cz
sto
ci  .

v = c / n , gdzie c jest pr
dko
ci

wiat
a w pró
ni , n - wspó
czynnikiem za
amania o
rodka . Poniewa
c jest sta
a uniwersaln
, jednakow
dla fal elektromagnetycznych o dowolnej cz
sto
ci , to wyst
powanie dys­persji
wiat
a w o
rodku zwi
zane jest z tym ,
e wspó
czynnik za
amania n zale
y od cz
sto
ci  . Zale
no

t
mo
na
atwo zaobserwowa
przy przechodzeniu
wiat
a bia
ego przez pryzmat wykonany z materia
u przezro­czystego . Na ustawionym za pryzmatem ekranie obserwujemy pasek o zabarwieniu t
czowym , który nazywamy widmem dyspersyjnym .

Na zaj
ciach laboratoryjnych wykorzystamy jednak znacznie prostszy spektroskop .

Spektroskopy posiadaj
skal
liniow
i wymagaj
ka
dorazowego cechowania . W tym celu stosuj
c wzorcowe
ród
a
wiat
a o znanych d
ugo
ciach linii widmowych okre
lamy ich po
o
enie na tle skali i sporz
dzamy tzw. krzyw
dyspersji ( zale
no

wskaza
skali od d
ugo
ci fali ) .

W naszej pracowni jako wzorca u
ywamy lampy rt
ciowej oraz rurki Geislera wype
nionej neonem , której widmo z liniami czerwonymi uzupe
nia widmo rt
ci .

3. Wyniki oblicze
oraz wykresy

Tab. nr 1 : SUBSTANCJA : RT

Skala	Barwa	Intensywno	D ugo fali [nm]
181	czerwona	s aba	670.9
183	czerwona	b. s aba	650.1
184	czerwona	s aba	641.9
190	ó ta	b.jasna	579.1
192	ó ta	b. jasna	579
200	ó tozielona	s aba	577
222	zielona	b. jasna	546.1
234	zielononiebieska	s aba	521.1
263	niebieska	b. s aba	497.4
276	niebieska	s aba	479.7
285	niebieska	s aba	435.8
293	b kit cyjanowy	jasna	434.7

Tab. nr 2 : SUBSTANCJA POSZUKIWANA

Skala	Barwa	Intensywno	D ugo fali [nm] ( z wykresu )
144	czerwona	b.jasna	-
156	czerwona	jasna	-
170	czerwona	b.s aba	-
171	czerwona	s aba	-
179	pomara czowa	b.s aba	680
183	pomara czowa	b.s aba	650
202	pomara czowo ó ta	s aba	573
206	ó ta	s aba	565
210	ó tozielona	b.s aba	560
211	ó tozielona	s aba	559
218	ó tozielona	s aba	551
222	ó to-zielona	s aba	546
245	zielona	b.s aba	532
250	zielona	s aba	519
254	zielona	s aba	506
268	zielona	b.jasna	497
314	b kitna	b.jasna	425
337	findygo	b.jasna	-
340	findygo	b.s aba	-
399	fioletowa	s aba	-
410	fioletowa	s aba	-
432	fioletowa	b.s aba	-

4. Zestawienie wyników

Na podstawie danych z tabeli nr 1 wyznaczamy krzyw
dyspersji .

Nast
pnie, korzystaj
c z otrzymanego wykresu, odczytujemy d
ugo
ci fal badanej substancji ( tabela nr 1 i 2 ).

Otrzymane wyniki porównujemy z danymi zawartymi w tablicach linii widmowych ( Robert Respondowski, Laboratorium z fizyki, str. 425, tablica 12 ).

Po wnikiliwej analizie dochodzimy do nast
puj
cych wniosków :

- poszukiwan
substancj
, której wyniki pomiarowe przedstawiono w tabeli nr 2, jest neon .

---