WSTĘP TEORETYCZNY
O świetle widzialnym można najkrócej i najprościej powiedzieć, że jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, na które jest czułe oko ludzkie i które dostarcza człowiekowi wizualną informację. Rozszczepiona wiązka światła białego może tworzyć widmo optyczne, w którym barwy zmieniają się w sposób ciągły od czerwieni do fioletu.
380 - 436 nm fioletowa barwa
436 - 495 nm niebieska barwa
495 - 566 nm zielona barwa
566 - 589 nm żółta barwa
589 - 627 nm pomarańczowa barwa
627 - 780 nm czerwona barwa
Analizę widmową możemy zdefiniować jako określanie ilościowe i jakościowe składu chemicznego ciał na podstawie widm ich promieniowania (widzialnego , nadfioletowego lub podczerwonego). Widma te powstają na skutek rozszczepienia światła pochodzącego od pobudzonych do świecenia gazów i par metali. Rozszczepienie widma na poszczególne linie widmowe następuje w pryzmacie , dzięki zjawisku dyspersji. Zjawisko to polega na zmianie współczynnika załamania w zależności od długości fali (im mniejsza długość fali , tym większy kąt załamania). 1
Podział widma |
|
ze względu na pochodzenie |
ze względu na powstały obraz |
emisyjne absorpcyjne luminescencyjne |
liniowe pasmowe ciągłe |
Powstawanie linii widmowych związane jest ze wzbudzaniem elektronów pojedynczych atomów . Elektron wzbudzonego atomu przechodzi ze stanu stacjonarnego do stanu wyższego i wracając wypromieniowuje energię w postaci kwantu ( fotonu ).
Spektroskopia zajmuje się analizą widm i wyjaśnianiem mechanizmów ich powstawania. Ta metoda badawcza wykorzystywana jest w wielu dziedzinach nauk doświadczalnych, głównie fizyce, chemii i astronomii. Widma zawierają zwykle elementy charakterystyczne dla substancji obecnych w badanej próbce, widoczne w postaci "linii", "pasm" lub "pików", stąd, w najprostszym przypadku wykorzystuje się je do analizy składu badanej próbki lub/i zawartości w niej różnych składników.2
Do analizy widmowej stosuje się spektrografy ( pryzmatyczne , siatkowe , interferencyjne ) . Działanie spektrografu pryzmatycznego oparte jest na zjawisku dyspersji .
Dyspersją ( rozszczepieniem ) światła nazywamy zależność prędkości fazowej v światła w ośrodku od jego częstości ν .
Bibliografia
1. http://pl.wikipedia.org/wiki/Analiza_widmowa
2.http://pl.wikipedia.org/wiki/Widmo_(spektroskopia)
PRZEBIEG ĆWICZENIA
1.Uruchomić lampę, której światło będzie analizowane.
2.Ustawić lampę tak, by emitowane światło wpadało do szczeliny analizatora.
3.Kolejne linie widmowe obserwowane w polu widzenia okularu, ustawiać
w jednakowym położeniu względem znacznika, widocznego w środku pola.
4.Notować położenia śruby.
5. Wyżej wymienione operacje wykonaliśmy dla 2 lamp zawierających substancje znane oraz 3 lamp z substancjami nieznanymi.
6.Na podstawie tablic linii widmowych znanych substancji przyporządkować liniom długości fali i uzupełnić tabelę.
TABELA POMIAROWA 1
RTĘĆ
Kolor |
Jasność |
Położenie śruby (działki) |
Tablicowa długość fali [nm] |
f |
3 |
415 |
435,8 |
z |
1 |
303 |
497,4 |
z |
5 |
222 |
521,1 |
ż |
3 |
189 |
577,0 |
c |
2 |
162 |
614,9 |
Tabela pomiarowa 2
Sód
Kolor |
Jasność |
Położenie śruby (działki) |
Tablicowa długość fali [nm] |
i |
2 |
284 |
449,4 |
i |
2 |
283 |
449,8 |
zn |
1 |
259 |
497,5 |
zn |
1 |
258 |
498,3 |
z |
4 |
200 |
514,9 |
z |
5 |
199 |
515,4 |
pż |
5 |
182 |
589,0 |
pż |
5 |
181 |
589,6 |
c |
3 |
162 |
615,4 |
c |
3 |
161 |
616,1 |
Tablica pomiarowa 3
Substancja nieznana 1
Kolor |
Jasność |
Położenie śruby (działki) |
Tablicowa długość fali[nm] |
i |
1 |
334 |
467,8 |
n |
2 |
313 |
480,0 |
z |
3 |
237 |
508,6 |
c |
4 |
144 |
632,5 |
Tablica pomiarowa 4
Substancja nieznana 2
Kolor |
Jasność |
Położenie śruby (działki) |
Tablicowa długość fali[nm] |
f |
4 |
415 |
435,8 |
b |
1 |
293 |
497,4 |
z |
1 |
236 |
521,1 |
z |
2 |
227 |
546,1 |
z |
5 |
221 |
550,0 |
ż |
3 |
190 |
577,0 |
ż |
3 |
189 |
579,0 |
pż |
2 |
183 |
583,0 |
p |
4 |
165 |
600,0 |
c |
2 |
152 |
614,9 |
Tablica Pomiarowa 5
Substancja nieznana 3
Kolor |
Jasność |
Położenie śruby (działki) |
Tablicowa długość fali[nm] |
f |
3 |
415 |
435,8 |
z |
5 |
222 |
546,1 |
ż |
2 |
192 |
576,4 |
ż |
2 |
190 |
577,0 |
Legenda
OZNACZENIE |
BARWA |
c |
czerwona |
p |
pomarańczowa |
pż |
Pomarańczowo-żółta |
ż |
żółta |
z |
zielona |
zn |
Zielono-niebieska |
n |
niebieska |
b |
błękitna |
i |
indygo |
f |
fioletowa |
Wynik ćwiczenia
Sporządzone wykresy substancji znanych umożliwiły nam zidentyfikowanie substancji nieznanych: kadmu, rtęci, oraz rtęci z domieszką neonu.
Dyskusja błędów
Przeprowadzone przez nas ćwiczenie uwidoczniło niedoskonałość pomiaru ,która wynika z niejednoznacznego odczytu barwy prążka , zwłaszcza gdy jest on słabo widoczny, lub całkiem niezauważalny. Spowodowało to trudności w dopasowaniu widma odpowiedniej długości fali, co wpłynęło na zniekształcenie krzywej.
Do pomiarów użyliśmy analizatora widmowego, którego dokładność skali wynosi 1.
Wnioski
Ćwiczenie, które wykonała nasza sekcja wykazało, że źródłem widma są atomy co można stwierdzić po charakterystyce odczytywanego widma , które jest widmem liniowym.
Metoda ta jest metodą subiektywną , dlatego że każdy człowiek widzi inaczej tę samą odczytywaną barwę jak i jej natężenie. Dokładny odczyt charakterystyki dla znanej substancji decyduje o prawidłowym wyskalowania przyrządu. Ewentualne niedokładności przy skalowaniu utrudniają lub wręcz uniemożliwiają prawidłową identyfikację innych próbek.