I pracownia fizyczna		Przybyło Łukasz	Fizyka II Gr. 4a
Nr ćw. 3	Elementy jakościowej analizy spektralnej.
Data: 16 maja2003		Uwagi:	Zaliczenie:

I. Wstęp teoretyczny:

Światło emitowane jest przez atomy w porcjach zwanych kwantami. Energia kwantu wiąże się z częstotliwością ν emitowanego promieniowania i długością fali świetlnej λ wzorem

Ε = hν (a skoro ν =c/λ, to Ε = hc/λ)

gdzie: h jest stałą Plancka, a c prędkością światła.

Emisja kwantu ma miejsce wtedy, gdy wewnątrz atomu następuje obniżenie energii elektronu, co można obrazowo przedstawić jako „przejście elektronu na niższą orbitę”, lub gdy elektron swobodny zostaje przechwycony przez jon i zajmuje opróżnione miejsce w jego powłokach elektronowych pozbywając się przy tym nadmiaru energii. Poziomy energetyczne w atomach są ściśle określone przez prawa mechaniki kwantowej. Stąd wynika, że kwanty światła związane z przejściami wewnątrz atomów mają ściśle określone częstotliwości, czyli atomy emitują widmo liniowe. Elektrony przechwycone przez jony z zewnątrz mają energie przypadkowe, towarzyszy więc takim przypadkom emisja promieniowania o równie przypadkowej częstotliwości. To ostatnie promieniowanie przyczynia się do wytworzenia widma ciągłego. Widma pasmowe związana są z przejściami w cząsteczkach. Występują tam poziomy o bardzo mało różniących się energiach; przejścia wewnątrz zespołów takich poziomów dają więc całe serie bardzo blisko siebie leżących linii widmowych.

gdzie: R - stała Rydberga, m, n - nymery orbit przed i po przeskoku elektronu, Z - liczba porządkowa pierwiastka.

Ponieważ m i n są liczbami naturalnymi a R*h*c jest stałą, to atomy różnych pierwiastków (różne Z) emitują fotony o ściśle określonych wartościach energii charakterystycznych dla tego pierwiastka.

Częstotliwość v lub odpowiadające im długości fal możemy obserwować przy pomocy spektroskopu pryzmatycznego lub siatkowego
.

Dla małych kątów padania odchylenie α w pryzmacie jest wprost proporcjonalna do współczynnika n, a ten jest odwrotnie proporcjonalny (z dokładnością do stałej) do długości fali λ przy dyspersji normalnej. Wynika stąd, że położenie linii (α)na ekranie będzie zależało od długości fali:

II .Cele ćwiczenia:

1. Utrwalenie wiadomości zakresu : emisja światła, dyspersja, dyfrakcja, przyrządy optyczne.

2. Zaznajomienie się z budową i obsługą spektroskopu i induktora lub zasilacza wysokiego napięcia.

3. Poznanie metody wyznaczania składu jakościowego badanych substancji.

4. Doskonalenie umiejętności wykonywania wykresów i graficznego opracowania danych pomiarowych oraz umiejętności posługiwania się tablicami fizycznymi.

III .Opracowanie wyników:

Pierwiastek	Barwa linii	Natężenie linii	Kąt „odczytany” α	Długość fali [ ]
HEL (He)	Fioletowa Niebieska Zielona Żółta Czerwona	Silna Słaba Silna Silna Silna	136^025' 135^057' 135^031,5' 134^0 30,5' 133^057,5'	3964,727 4713,143 5015,675 5875,62 6678,149
WODÓR (H)	Fioletowa Turkusowa Czerwona	Słaba Silna Silna	136^0 45,5' 135^0 42,5' 134^0	3970,07 4861,33 6562,85
NIEZNANY	Fioletowa Turkusowa Zielona Żółta Pomarańczowa Czerwona	Słaba Silna Silna Silna Silna Silna	136^045,5 135^0 41' 134^058,5' 134^031,5' 134^018,5' 134^0 6'	3937 4687 5322 5729 6312 6500

IV.WNIOSKI:

Z krzywej kalibracji spektroskopu wynika, że nieznanym pierwiastkiem jest NEON.

Zjawisko dyspersji światła w szkle znajduje zastosowanie praktyczne do rozszczepienia światła. Światło białe przechodząc przez pryzmat ulega rozszczepieniu na barwy:

• czerwoną

• pomarańczową

• żółtą

• zieloną

• niebieską

• indygo

• fioletową

Światło o poszczególnych barwach różni się długością fali. Cały zakres światła widzialnego mieści się w przedziale 0,63 - 0,40μm.

Ćwiczenie to było dosyć trudne i wymagało dużej precyzji .Jednak wydaje mi się ,że wykonaliśmy je poprawnie o czym świadczy zamieszczony wykres krzywej kalibracji. Największą trudność sprawił „wybór” linii neonu i helu ,gdyż było ich względnie dużo i o różnych natężeniach

2

---