96-02-25	LABOLATORIUM Z FIZYKI
GRUPA 1	PRZEMYSŁAW WÓJCIK
TEMAT :	ANALIZA WIDMA

1.ZAGADNIENIA TEORETYCZNE.

Analiza widmowa jest jedną z metod badania promieniowania wysyłanego przez ciała . Promieniowanie to jest najczęściej niejednorodne , tzn. składa się z wiązek o różnych długościach fal . Można się o tym przekonać przepuszczając badane światło przez specjalnie przygotowany pryzmat optyczny . W pryzmacie światło ulega rozszczepieniu , tzn. że pryzmat rozkłada badane światło niemonochromatyczne na poszczególne wiązki monochromatyczne . Dzieje się tak dlatego , że prędkość rozchodzenia się fal świetlnych w danym ośrodku , a stąd i wartość bezwzględnego współczynnika załamania n , zależy od długości fali . Kąt o jaki odchyla się dane światło w pryzmacie, zależy od współczynnika załamania światła a więc pryzmat odchyla wiązki światła zależnie od długości fali. Wiązki świetlne po przejściu przez pryzmat są skierowane na soczewkę która w swej płaszczyżnie ogniskowej daje szereg barwnych obrazów szczeliny przez którą przeszło . Szereg tych barwnych obrazów szczeliny powstałych w wyniku rozszczepienia światła badanego nazywamy widmem .

RODZAJE WIDM :

Istnieją dwa rodzaje widm : emisyjne i absorbcyjne .

Widmo emisyjne obserwujemy wtedy , gdy światło wysyłane przez ciało świecące trafia bezpośrednio do układu rozszczepiającego .

Widmo absorbcyjne powstają wtedy , gdy na drodze światła pochodzącego ze żródła dającego widmo ciągłe umieścimy ciało absorbujące o odpowiednio niższej temperaturze niż żródło światła .

Ze względu na wygląd widma te można podzielić na :

• widma ciągłe czyli takie z których wstęgi barwnej nie da się wyodrębnić lini odpowiadających danym długością fal .

• widma pasmowe składające się z szeregu jasnych smug posiadających wyrażne brzegi od strony długofalowej jak i krótkofalowej .

• widma liniowe składające się z oddzielnych wyrażnych linii rozłożonych w sposób prawidłowy i tworzących tzw. serje widmowe .

Metoda analizy widmowej słuzy do określenia składu chemicznego na podstawie widm liniowych wysyłanych przez badane substancje . Każdy pierwiastek doprowadzony do postaci pary jednoatomowej i pobudzony do świecenia wysyła promieniowanie charakterystyczne w dziedzinie widzialnej . Pojawienie się więc w widmie danej substancji linii charakterystycznych dla danego pierwiastka świadczy o jego obecności w substancji . Metodą analizy widmowej możemy dokonywać analizy chemicznego składu substancji w krótkim stosunkowo czasie i ze znaczną czułością . Pozwala ona na wykrywanie domieszek o stężeniu nie wykrywalnym zwykłymi metodami chemicznymi , ważną jej cecha jest również to , że do badań wystarczą minimalne ilości substancji analizowanej .

Celem ćwiczenia jest sporządzenie krzywej dyspersji spektroskopu i wyznaczenie długości fal badanych linii . Stosujemy do tego rurki Geisslera . Są to rurki szklane zawierające gaz pod ciśnieniem około 66 Pa . Do każdej z nich wtopione są dwie elektrody platynowe . Podłącza się je do transformatora wysokonapięciowego . W rurce takiej świeci przede wszystkim zorza dodatnia . Gazy świecące w rurkach Geisslera dają widma liniowe .

Dyspersją kątową spektroskopu nazywamy wielkość D=dE/dλ

Wielkość ta wyznacza zmianę kąta odchylenia dE wiązki w pryzmacie spektroskopu w stosunku do zmiany długości fali dλ . Dyspersja kątowa pryzmatu jest tym większa , im większą wartość ma współczynnik załamania materiału , z którego wykonany jest pryzmat i im większy jest kąt łamiący pryzmatu . Stąd pryzmaty spektroskopów wykonuje się zazwyczaj ze szkła flintowego . Wyrazistość widma zależy również od szerokości szczeliny , powinna ona być tak dobrana aby przy maksymalnym natężeniu prążków nie zachodziły one na siebie . Przed rozpoczęciem pomiarów każdy spektroskop należy wyskalować . W tym celu wyznaczamy krzywą dyspersji . Jest to wykres funkcji : x = f (λ) . Przedstawia on zależność położenia względnego x linii widmowych na skali spektroskopu od długości fali λ . Do tego celu służą opary rtęci których widmo jest proste i dobrze znane . Mając krzywą dyspersji można wyznaczyć długość fali linii w widmie badanym znając ich położenie na skali spektroskopu , gdyż kształt tej krzywej zależy jedynie od własności układu rozszczepiającego .

2.WYNIKI POMIARÓW .

WIDMO WZORCOWE :

Kolor prązka	c. fiolet	fiolet	nieb-ziel	zielony	żółty	żółty 2
Położenie na skali	4,2	6,3	9,05	10,65	11,42	11,46
λ z tabeli	404,7	407,8	491,6	546,1	577,0	579,1

WIDMO BADANE :

Kolor prążka	c. fiolet	fiolet	nieb-ziel	zielony	żółty	żółty 2
Położenie na skali	6,75	7,95	8,65	9,0	11,27	11,28
λ z krzywej dysp.	421	458	479	490	568	570

3.WYRES ZALEŻNOŚCI X = F (λ) .

F WYKRES NA DOŁĄCZONYM DO SPRAWOZDANIA PAIERZE MILIMETROWYM .

4. BADANY GAZ .

Z uzyskanych wyników możemy odczytać z tabeli jaki gaz badaliśmy i tak rozpatrując długości fal różnych kolorów pasków stwirdzamy że badanym gazem był hel .

5. WNIOSKI .

Ćwiczenie przebiegało sprawnie ale ani w widmie badanym ani we wzorcowym nie mogliśmy wyłapać widma o kolorze niebieskim a o którego istnieniu wiadomo z tabeli. Niestety regulując na wszelkie sposoby spektroskop nie udało wyłapać tego widma . Ledwie widoczny w widmie badanym był też pasek o kolorze zielonym i udało nam się ustalić wartość ze skali w przybliżeniu tak więc dla tego pomiaru wartość długości fali może się trochę różnić od rzeczywistej .

---