Marcin Kwoka Rzeszów 1996.03.19

I ED rok 1995/96

gr. Laboratoryjna nr 3.

ĆWICZENIE 47

Badanie widma emisyjnego gazów.

Wyznaczanie nieznanych długości fali.

Promieniowanie elektromagnetyczne można opisywać dwojako jako: jako falę i jako strumień fotonów.

Fale elektromagnetyczne to rozchodząca się w przestrzeni i w czasie spójna zmiana pola elektrycznego i magnetycznego. Fali takiej, jak każdej fali , można przyporządkować długość α i częstość υ ; obie te wielkość są związane zależnością:

α=c/υ

Widmo promieniowania elektromagnetycznego obejmuje fale o długościach od około 10^-7 m do około 10^-3 m (nadfiolet, promieniowanie widzialne, podczerwień, daleka podczerwień). Wśród widm promieniowania elektromagnetycznego najprostszy charakter ma widmo liniowe wodoru. Charakterystyczne dla wodoru linie w dziedzinie promieniowania widzialnego H_α , H_β , H_γ , H_δ za Baimerem, opisać możemy wzorem w postaci:

1 1 1

_ = R_H ( __ + __ )

λ 2² n²

R_H - stała Rydberga, (dla wodoru) ma wartość 10167758 ^-1 m.

Inny sposób opisu promieniowania elektromagnetycznego polega na traktowaniu go jako strumienia cząstek - fotonów, pozbawionych wprawdzie masy spoczynkowej , ale niosących ze sobą ściśle określoną energię:

E=hυ

- gdzie υ jest częstością, a h stałą Plancka. Kiedy kwant promieniowania elektromagnetycznego - foton, pada na cząsteczkę, może być przez nią pochłonięty. Warunek, który muszą spełniać cząsteczka i foton (warunek Bohra) można zapisać:

ΔE_nm = E_n - E_m

Marcin Kwoka

I ED rok 1995/96

gr. Laboratoryjna nr 3.

Oznacz to, że energia jaką ze sobą niesie foton musi być równa różnicy ΔE_nm pomiędzy stanami energetycznymi m i n cząstki.

Wyróżniamy cztery podstawowe źródła energii cząsteczki:

- ruch translaacyjny (postępowy) cząsteczki jako całości,

- rotacje tzn. obroty cząsteczek jako całości wokół określonej w przestrzeni osi,

- oscylacje (drgania) atomów w cząsteczce wokół ich położenia równowagi,

- sposób rozkładu elektron ów w cząsteczce.

Warunek Bohra łączy ze sobą energię promieniowania i energie stanów cząsteczki, a ściślej różnicę energii pomiędzy dwoma stanami - zwaną energią przejść. Jeżeli porównamy energię przejść z energię promieniowania elektromagnetycznego, to stwierdzimy, że:

- widmo rotacyjne leży w dalekiej podczerwieni,

- widmo oscylacyjne leży w obszarze podczerwieni,

- widmo elektronowe (związane z rozkładem elektronów) leży w obszarze

widzialnym i nadfiolecie.

Widmo ciągłe wysyłają rozżarzone ciała stałe, a widmo liniowe pary atomowe.

Wnioski:

Otrzymana krzywa dyspersji wyznaczona przy pomocy znanych długości fal jakie wysyła hel w widmie widzialnym, niejako przeskalowuje skalę spektrometr z wartości L na wartość długości fali λ wyrażoną w nanometrach. Ze względu na kształt krzywej dyspersji błąd określenia długości nieznanej fali λ przy tym samym błędzie odczytu ΔL jest tym większy im większą wartość ma nieznana długość fali.

Marcin Kwoka

I ED rok 1995/96

gr. Laboratoryjna nr 3.

Lp	barwa linii	L	ΔL	λ	Lx	barwa λ	λx	Δλx	λx ± Δλx
	-	-	-	[ ]	-	-	[ ]	[ ]	[ ]

---