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) .
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 .