(33)

Ćwiczenie nr 16

Wymuczanie krzy wąj cechowania spektrometru pryzmatycznego

1. WlaJumnłri wstypw

W świetle widzialnym emitowanym przez rozgrzane do wysokiej temperatury ciaU (np włókno żarówki) lub ciecze (roztopiony metal) występują wszystkie długości fal od A — 400am do ^ = 7(Onm . Światło takie nazywamy niekiedy światłem „białym”. Jeżeli Jnale" światło w postaci wąskiej wiązki, skierujemy na pryzmat (patrz rysunek) to nastąpi »m»»»    światła Na ekranie otrzymamy barwne widmo.

W ten sposób możemy zadc monsm >wać za pomocą pryzmatu rozszczepienie światła białego

W widmie tym barwy w sposób ciągły przechodzą jedna w drugą W ten sposób na ekranie oglądamy pasmo barw od czerwonej poprzez pomarańczową, żółtą- zieloną niebieską do fioletowej. Okazuje się jednak, że nie wszystkie ciała pobudzone w taki czy inny sposób do świecenia emitują światło o widmie ciągłym. Widmo światła emitowanego na przykład przez pary i gazy składa się z wąskich, jasnych linii o różnych barwach, którym możemy przypisać ściśle określone długości fal. Tc właśnie, niekiedy bardzo skomplikowane widma, stanowią przedmiot badań, w których wykorzystuje się przyrządy spektralne. Elementem, który rozszczepia światło w tych przyrządach może być np. siatka dyfrakcyjna lub pryzmat.

W zależności od sposobu rejestracji widma przyrządy spektralne dzielimy na spektrografy, w których widmo otrzymuje się na kliszy fotograficznej oraz spektrometry, w których pomiar długości fal sprowadza snę do zmierzenia kąta ustawienia lunetki.

W praktyce stosuje sic nieco zmodyfikowany typ spektrometru pryzmatycznego, pozwalający na bezpośrednią obserwację widma na tle skali. Przyrząd taki. za pomocą którego raczej obserwujemy widmo niż wykonujemy pomiary, nosi nazwę spektroskopu. Schemat działania spektroskopu szkolnego. którego będziemy używać naszych doświadczeniach, pokazuje rysunek.

>

Zasada działania szkolnego spektrometru pryzmatycznego

Aby móc obserwować widma par i gazów, musimy pobudzić je do świecenia. Najczęściej stosowanym sposobem jest wyładowanie w gazie rozrzedzonym. Golowe rurki, w których można obserwować wyładowanie w gazach, noszą nazwę rurek Geisslera lub Pluckera. Takich rurek użyjemy przeprowadzając obserwację widm poszczególnych pierwiastków. W doświadczeniu wykorzystujemy gotowy zestaw rurek Pluckera. Za pomocą spektroskopu pryzmatycznego oglądamy widmo światła emitowanego przez wzbudzony elektrycznym wyładowaniem wodór, hel i neon.

Jak z doświadczenia wynika, gazy jednoatomowe emitują światło, którego widmo składa się z wąskich, barwnych, dobrze wyodrębnionych linii (obrazy szczelin). Widmo takie nosi nazwę liniowego widma emisyjnego. Każdemu pierwiastkowi odpowiada specyficzny dla niego, niepowtarzalny układ linii. Podobne widmo emitują pary rtęci oraz sodu. Obserwując widma poszczególnych pierwiastków stwierdziliśmy, że różnią się One zasadniczo między sobą. Każdemu pierwiastkowi, jeżeli tylko potrafimy pobudzić go do świecenia, odpowiada charakterystyczne widmo. Niepowtarzalność widm pierwiastków pozwala wykorzystać je do analizy jakościowej nieznanej substancji, tzn. stwierdzenia obecności danego pierwiastka w badanej substancji przez zbadanie jej widma.

Analiza widmowa, bo taką nazwę nosi ten typ analizy jakościowej, pozwala na zidentyfikowanie bardzo malej ilości danego pierwiastka w badanej próbce. Czułość metody, której miarą jest minimalna ilość danego pierwiastka, która pozwala na wykrycie jego obecności w spektroskopowych badaniach, zależy od jego rodzaju. Jedne z pierwiastków można wzbudzać łatwo i wtedy czułość metody jest bardzo duża. inne są trudne do wzbudzenia i wtedy gwałtownie spada czułość ich oznaczania.

2. Przebieg doświadczenia.

W doświadczeniu obok spektralnych rurek Pluckera zawierających wodór, hel oraz rtęć, wykorzystujemy również lampę sodową. Unie widmowe tych pierwiastków będą stanowiły wzorzec, który pozwoli nam wykreślić krzywą cechowania, będącą zależnością pomiędzy odczytem na skali położenia danej linii spektralnej od jej długości A.

Tak dobieramy położenie skali aby zmieścił się na niej cały zakres światła widzialnego, od czerwieni do fioletu. Każdej linii obserwowanych w spektroskopie pierwiastków przypisujemy położenie na skali. Ponieważ długości fal linii widma emisyjnego są znane z tablic linii spektralnych, możemy wykreślić krzywą cechowania. Wyniki notujemy w tabeli.

67