Data: 1999-03-23		Jacek Rodak Gr. 12B		Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn Kierunek: Mechanika I Budowa Maszyn
Nr ćwiczenia: O-3		Temat: Badanie widm optycznych.
Kolokwium:	Ocena:		Data:		Podpis:
Wykonanie:

Wstęp

Wartość bezwzględnego współczynnika załamania zależy od barwy, czyli od długości fali światła. Kąt, o jaki pryzmat odchyla promień świetlny zależy od wartości współczynnika załamania, czyli pryzmat różnie odchyla światło różnej barwy. Światło czerwone padające na pryzmat zostaje mniej odchylone niż światło fioletowe. Jeśli na pryzmat rzucimy wiązkę światła białego wówczas uzyskamy jego rozszczepienie na wstęgę o tęczowych barwach czyli widmo światła białego.

Rozszczepienie wiązki białej jest już rozszczepieniem ostatecznym; jeśli którąś z wiązek jeszcze raz przepuścimy przez pryzmat wówczas nastąpi już tylko odchylenie danej wiązki a nie rozszczepienie jej na inne.

Spektroskop został zbudowany po raz pierwszy przez G. R. Kirchoffa i R. W. Bunsena. Składa się z kolimatora(K), na którego jednym końcu znajduje się szczelina(Sz), na drugim soczewka zbierająca(SZ). Po przejściu przez pryzmat(Pr) światło wchodzi do lunetki(L), przez którą obserwujemy widmo. Zwykle spektroskop ma jeszcze dodatkową lunetkę(L1) taką jak kolimator, jednak zamiast szczeliny ma ona skalę(Sk) oświetloną przez źródło światła(Z1). Wiązka równoległa wychodząca z lunetki(L1) pada na ściankę pryzmatu tak, że po odbiciu od pryzmatu trafia do lunetki(L). Obserwator widzi jednocześnie skalę a na jej tle widmo, dlatego może dokładnie określić położenie różnych barw linii widmowych.

Za pomocą tego urządzenia wykryli oni, że pobudzone do świecenia gazy i pary dają charakterystyczne widmo nieciągłe. Można zatem pobudzić do świecenia parę jakiegoś ciała wprowadzając je do płomienia, tworząc wyładowanie iskrowe między elektrodami z tego metalu bądź wywołując wyładowanie elektryczne w parze danego metalu w lampach specjalnej konstrukcji. Obserwujemy wówczas widmo składające się z oddzielnych linii. Widmo to charakteryzuje atomy pierwiastków.

Każdy pierwiastek ma swoje charakterystyczne widmo złożone z linii.

Już w ubiegłym wieku znano widma wielu pierwiastków. Jednym spośród pierwszych zbadanych widm było widmo atomu wodoru. Opis tego widma podał N. Bohr w roku 1913. Oto jego postulaty:

• atom wodoru może znajdować się jedynie w ściśle określonych stanach stacjonarnych, w których nie wypromieniowuje energii;

• warunkiem wypromieniowania energii jest przejście atomu ze stanu o energii wyższej E_k do stanu o energii niższej E_i, co opisuje poniższe równanie:

Jedynie atom wzbudzony może promieniować energię przechodząc z wyższych poziomów energetycznych do niższych. Istnieje wiele metod wzbudzania atomów do świecenia, np. przez przekazanie energii atomowi przy nieparzystym zderzeniu z innym atomem lub cząsteczką.

Według Bohra wokół jądra atomu wodoru po orbitach kołowych porusza się elektron. Wiedząc, że środek układu proton-elektron w przybliżeniu pokrywa się ze środkiem protonu otrzymujemy:

Stąd energia kinetyczna elektronu:

a energia potencjalna układu proton - elektron:

Z1

Sk

L1

Pr

SZ

K

Sz

Z

L

---