WYDZIAŁ AUTOMATYKI, ELEKTRONIKI I INFORMATYKI
KIERUNEK: AUTOMATYKA I ROBOTYKA
Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki.
ANALIZA WIDMOWA
GRUPA 1
SEKCJA 5
MICHAŁ FUDAL
MACIEJ OLSZOWY
PAWEŁ PASZEK
GLIWICE 5.5.1997
Wstęp teoretyczny.
Widmo optyczne to rozszczepienie się światła na składowe o różnych długościach fali przy przejściu przez daną substancję. Długości poszczególnych linii widmowych są charakterystyczne dla rodzaju substancji, nawet śladowe ilości pierwiastka mogą być wykryte, a z natężenia linii można wywnioskować o jego ilości w próbce. Stąd analiza widmowa z bardzo dużą dokładnością służy do badania składu chemicznego substancji.
Do analizy najlepiej nadaje się emisyjne widmo liniowe, wysyłane przez pobudzone gazy oraz pary metali. Linie widmowe powstają wskutek wzbudzania elektronów w atomach. Gdy atom zostaje wzbudzony elektron przechodzi do stanu wyższego, a wracając wypromieniowuje kwant energii
o charakterystycznej długości fali.
Opis ćwiczenia.
Analizę widmową przeprowadzamy przy pomocy spektrometru. Posiada on skalę, którą trzeba każdorazowo cechować. W tym celu otrzymujemy dwa wzorcowe źródła światła o znanych długościach fal( neon oraz rtęć). Odnajdujemy piętnaście z siedemnastu linii widmowych rtęci oraz wszystkie linie neonu, a następnie określamy ich położenie na tle skali. Znając długości fal przypadające na poszczególne linie sporządzamy krzywą dyspersji spektrometru. Z wykresu określamy długości linii widmowych badanego gazu i za pomocą tablic identyfikujemy go.
Opracowanie wyników pomiarów.
Na podstawie pomiarów oraz krzywej dyspersji( rys.1 ) mamy, że:
skala |
barwa |
intensywność |
długość linii z krzywej dyspersji λ[nm] |
1.31 |
czerwona |
4 |
666 |
1.85 |
żółto-pomarańczowa |
5 |
576 |
2.73 |
zielona |
2 |
471 |
2.78 |
zielona |
2 |
469 |
2.93 |
indygo |
4 |
460 |
3.32 |
indygo |
3 |
448 |
4.82 |
fiolet |
3 |
423 |
Rys.1 Krzywa dyspersji spektrometru.
4. Wnioski.
Na podstawie krzywej dyspersji ( załącznik) odczytujemy długości fal odpowiadające kolejnym liniom widmowym. Oto zestawienie pomiarów z tablicami:
numer linii widmowej |
długość z krzywej dyspersji [nm} |
długość tablicowa [nm] |
1 |
672 |
667 |
2 |
nie znaleziono |
656 |
3 |
548 |
587 |
4 |
nie znaleziono |
587 |
5 |
479 |
541 |
6 |
475 |
501 |
7 |
470 |
468 |
8 |
454 |
447 |
9 |
422 |
402 |
Na tej podstawie nie można rozpoznać rodzaj badanego pierwiastka, tylko jedna z linii pokrywa się z linią helu. Nie znaleźliśmy dwóch linii, przy czym linia nr 4 na stosowanym przez nas spektroskopie pokrywa się z linią nr 3.
Z analizy krzywej dyspersji wynika, że został popełniony błąd systematyczny podczas pomiaru. Zgodnie z nimi dla tej samej odległości na skali otrzymaliśmy różne długości fal. Błąd taki powtarza się kilkakrotnie i z niego wynika niemożność identyfikacji badanej próbki.