Wydział: WEAiI	Grupa: 16A	Zespół: 1
Ćwiczenie: O3	Temat: Badanie widm optycznych
Data: 6.05.2004	Ocena:

1. Wstęp teoretyczny

Gdy załamiemy światło w pryzmacie otrzymamy zespół barw zwanych widmem. Doświadczenia ukazują, że różne ciała posiadają różne widma. Rozróżniamy przy tym widma emisyjne, powstające przy promieniowaniu substancji, oraz widma absorpcyjne powstające wskutek pochłaniania przez określone substancje części przechodzącego przez nie promieniowania białego. Badania wykazały, że światło wypromieniowywane przez jednoatomowe świecące gazy i pary daje widma emisyjne liniowe, występujące w postaci jasnych prążków, z których każdy odpowiada określonej długości fali, a światło emitowane przez cząsteczki gazów i par tworzy widma pasmowe, złożone z bardzo blisko siebie położonych prążków.

Rozżarzone ciała stałe i ciecze emitują widma ciągłe, w których nie można wyodrębnić poszczególnych linii. Widma absorpcyjne powstają wtedy, gdy światło białe jest przepuszczane przez środek pochłaniający promieniowanie o określonych długościach fali. Mają one postać czarnych prążków lub pasm ( promieniowanie pochłonięte ), występujących na barwnym tle ( promieniowanie przepuszczone ) widma.

Do badania widm używa się spektrometru, w którym zamiast siatki dyfrakcyjnej jest umieszczony pryzmat rozszczepiający promienie światła białego. Spektrograf stanowi odmianę spektrometru przystosowaną do fotografowania widm i posiada wbudowany w lunetę aparat fotograficzny.

Dokładne badania, dokonane przy użyciu spektrografów wykazały, że widma liniowe i pasmowe stanowią charakterystyczny obraz struktury atomów lub cząstek i występują dla każdej substancji w takim samym układzie linii i pasm, ułożonych w takiej samej kolejności.

Na powyższej zasadzie jest oparta fizyko-chemiczna metoda badań składu chemicznego substancji świecących zwana analizą widmową, której istota polega na tym, że stwierdzając w widmie emitowanym przez badaną substancję określone linie widmowe, wnioskuje się o obecności w tej substancji odpowiednich pierwiastków. W celu otrzymania widma substancji badanej stosuje się szereg metod wzbudzenia, a mianowicie:

• płomieniową, polegającą na wprowadzeniu substancji do płomienia palnika gazowego na druciku platynowym

• łukową, polegającą na przepuszczeniu prądu stałego przez dwie elektrody, między którymi znajduje się badana substancja

• iskrowa, w której widmo wzbudza iskrę elektryczną powstającą przy przepuszczaniu prądu zmiennego o wysokim napięciu przez elektrody wykonane z badanej substancji.

Badania widm emisyjnych i absorpcyjnych są ważnym źródłem wiedzy o budowie gwiazd i materii między gwiezdnej oraz między galaktycznej. Doprowadziły one np. do sklasyfikowania gwiazd według typów widmowych, grupujących gwiazdy wysyłające promieniowanie o zbliżonym wyglądzie widma. Typy widmowe gwiazd oznacza się literami O, B, A, F, G, K, M, różnią się również rozkładem natężenia promieniowania w widmie ( temperatura w nich maleje od O do M). Słońce należy do typu widmowego G.

2. Opracowanie pomiarów

Tabela pomiaru dla helu

Kolor	Długość fali [n/m]	Pomiar nr 1	Pomiar nr 2	Średnia	Błąd względny
Czerwona	6678	3,5	2,7	3,1	+/-0,4
Żółta	5876	6	5,4	5,7	+/-0,3
Zielona słaba	5046	10,9	10	10,45	+/-0,45
Zielono-nieb.	4922	11,4	10,9	11,15	+/-0,25
Niebieska	4713	13,5	12,5	13	+/-0,5
Indygo	4471	15,9	15,1	15,5	+/-0,4

Tabela pomiaru dla próbki nr 2

Kolor	Pomiar nr 1	Pomiar nr 2	Średnia	Błąd względny
Czerwona	4,1	3,2	3,65	+/-0,45
Jasno Czerwona	4,5	3,6	4,05	+/-0,45
Pomarańczowa	5,3	4,5	4,9	+/-0,4
Ciemno-żółta	6	5,1	5,6	+/-0,45
Jasno-żółta	6,3	5,5	5,9	+/-0,4
Zielona	8,9	8	8,45	+/-0,45

Krzywa cechowania za pomocą, której wyznaczamy długość fal badanej próbki oraz błędy długości fal badanej próbki

Odczytane dane z wykresu dla próbki nr 2

Kolor	Długość fali z wykresu [n/m]	Błąd długości fali [n/m]	Tablicowa długość fali [n/m]
Czerwona	6550	+/- 130	6500-7600
Jasno Czerwona	6300	+/- 100	6200-6500
Pomarańczowa	6100	+/- 80	5900-6200
Ciemno-żółta	5850	+/- 70	5700-5900
Jasno-żółta	5700	+/- 60	5600-5700
Zielona	5300	+/- 40	5000-5600

Wnioski i analiza błędów

Popełnione błędy odczytu wynikają z:

• niedokładny odczyt miarki w spektrometrze

• niewłaściwy odczyt koloru widma

• przesunięcia urządzenia (nie jest ono zamocowane na stałe)

Po analizie widma optycznego oraz odnalezieniu w tablicach fizycznych wartości długości fali dla podanego współczynnika załamania doszliśmy do wniosku, iż przedmiotem naszych badań jest gaz o nazwie azot.

---