Nr ćw. 304	16.01 1996		Wydział Elektryczny	Semestr III	Grupa nr wtorkowa godz.8.00
mgr			Przygotowanie	Wykonanie	Ocena ost.

„Badanie widm za pomocą spektroskopu”

Światło emitowane przez dowolne źródło promieniowania składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach. Możemy się o tym przekonać wykorzystując pryzmat - przyrząd posiadający zdolność dyspersji, czyli rozszczepienia światła. Gdy światło białe, po przejściu przez wąską podłużną szczelinę, pada na pryzmat, ulega dwukrotnie załamaniu na ściankach łamiących oraz rozszczepieniu barwnemu polegającemu na różnym odchyleniu promieni o różnych barwach. Promienie czerwone odchylane są najmniej, a fioletowe najsilniej.

Rozszczepienie jest bezpośrednim następstwem faktu, że współczynnik załamania zależy od długości fali. Dyspersją ośrodka nazywamy pochodną współczynnika załamania względem długości fali

.

Wielkość tę możemy przedstawić w postaci funkcyjnej, gdyż znana jest przybliżona zależność współczynnika załamania od długości fali, Ma ona dla ciał przezroczystych postać

gdzie A i B są pewnymi stałymi.

Uwzględniając powyższe znajdujemy, że dyspersję ośrodka w zależności od długości fali wyraża się wzorem

Widzimy, że dyspersja ośrodka wzrasta szybko, gdy długość fali maleje.

Wielkość rozszczepionej przez pryzmat zależy nie tylko od dyspersji ośrodka, lecz również od kąta padania i kąta łamiącego. Wielkością charakteryzującą rozszczepienie dla danego pryzmatu jest dyspersją kątową pryzmatu

,

gdzie
jest kątem odchylania.

Obraz rozszczepionej wiązki na ekranie nazywamy widmem promieniowania danego źródła światła. Ciała stałe w podwyższonej temperaturze emitują promieniowanie o widmie ciągłym, zawierającym wszystkie możliwe długości fal. Gazy dwuatomowe i bardziej złożone. pobudzone do świecenia, emitują długości fal z pewnych przedziałów, dając widmo pasmowe.Gazy jednoatomowe oraz pary ciał stałych promieniują widmo liniowe, w którym występuje zespół kilku do kilkudziesięciu długości fal o ściśle określonych wartościach.

Do badania widm używa się spektroskopów , w których elementem rozszczepiającym światło jest siatka dyfrakcyjna lub pryzmat.

Przebieg ćwiczenia.

1. Oświetlić lampę kolimatora lampą wzorcową.

2. Odczytać położenie linii widmowych na skali przyrządu i z tablicy znaleźć odpowiadające im długości fali.

3. Na papierze milimetrowym wykreślić krzywą dyspersji.

4. Zbadać widmo lampy. Podać, jakim gazem jest wypełniona.

Informacje dodatkowe.

1. Spekroskop został zastąpiony monochromatorem.

2. Krzywą dyspersji monochromatora wykreślamy dla znanego widma. Wartość s odczytujemy na śrubie mikrometrycznej monochromatora, gdy linia widma znajduje się na przecięciu nici pajęczych okularu.

3. Długość fal widma lampy wzorcowej:

kolor	długość	s - uzyskane doświadczalnie
czerwona słaba	690.7 nm	12.455
czerwona słaba	671.6 nm	12.555
czerwona mocna	623.4 nm	12.875
czerwona słaba	612.3 nm	12.955
pomarańczowa słaba	607.2 nm	12.995
pomarańczowa słaba	589.0 nm	13.145
żółta bardzo mocna	579.1 nm	13.235
żółta bardzo mocna	576.9 nm	13.255
żółto zielona b. słaba	567.5 nm	13.35
zielona b. mocna	546.1 nm	13.57
niebiesko - zielona słaba	536.5 nm	13.695
niebieska b. słaba	504.6 nm	14.125
niebieska b. słaba	502.6 nm	14.155
niebieska mocna	499.1 nm	14.25
niebieska b. mocna	491.6 nm	14.32
niebieska-fiolet b. mocna	435.8 nm	14.435
niebieska-fiolet b. słaba	434.7 nm	15.485
niebiesko-fiolet b. słaba	433.1 nm	15.56
fioletowa słaba	407.8 nm	16.25
fioletowa mocna	404.6 nm	16.35

W doświadczeniu należało stwierdzić, jakie gazy znajdują się w rurkach Geisslera, posługując się jego widmem emisyjnym. Po wykreśleniu krzywej dyspersji i po porównaniu wyników uzyskanych dla poszczególnych gazów można stwierdzić, iż w jednej z rurek znajdował się neon, natomiast w drugiej rtęć.

Zestawienie wyników dla gazu pierwszego ( dla wybranych wartości długości fal, porównanie z neonem):

	Zestawienie otrzymanych wyników w rurce I i porównanie ich z Neonem
Lp.	Uzyskane wyniki			Wyniki tabelaryczne
1	12.75	641 [nm]	silny czerwony	640 [nm]	silny
2	12.82	614 [nm]	silny czerwony	614.3 [nm]	silny
3	13.065	595 [nm]	b. słaby	594.5 [nm]	b. słaby
4	17.175	584 [nm]	silny	585.2 [nm]	b. silny
5	13.65	539 [nm]	słaba	540.0 [nm]	b. słaby
Zestawienie otrzymanych wyników dla gazu w rurce II i porównanie wyników z Rtęcią
Lp.	Uzyskane wyniki			Wyniki tabelaryczne
1	13.235	579.1 [nm]	silny żółty	579.1 [nm]	b. mocny
2	13.25	576.9 [nm]	silny żółty	577.0 [nm]	b. mocny
3	13.565	546.1 [nm]	b. mocna zielona	546.1 [nm]	silna
4	14.31	491 [nm]	słaby	491.0 [nm]	słaby
5	15.44	435.8 [nm]	b.mocny zielony	435.8 [nm]	b. mocny
6	16.24	407.8 [nm]	słaby	407.8 [nm]	słaby
7	16.36	404.6 [nm]	mocny fioletowy	404.8 [nm]	b. mocny

Wnioski

Z porównania przedstawionego powyżej wynika, iż pomiary odpowiadają wartościom tabelarycznym neonu i rtęci. Wynika stąd, iż w rurce pierwszej znajdował się neon, natomiast w drugiej rtęć. Obliczanie błędów mija się z celem, gdyż odczytywane wartości wiążą się z pewną dowolnością w rozróżnianiu przez człowieka zamian kolorów(tzn. granicy przechodzenia jednej barwy w drugą).

1

---