52 (152)

gdzie Al    oraz Aj    oznaczają różnice wartości liczb

kwantowych 1 oraz j odpowiadających początkowemu i końcowemu stanowi energetycznemu.

Powyższe reguły wyboru można tłumaczyć faktem, iż foton emitowany lub absorbowany w trakcie przejścia elektronu z jednego do drugiego stanu energetycznego posiada    własny

moment pędu h/2n. Spełnienie zasady zachowania momentu pędu wymaga, aby reguły (22.8) były zachowane, bowiem    liczby

kwantowe 1 oraz j są związane z orbitalnym i całkowitym momentem pędu elektronu w atomie (patrz rozdział 32) .

Spektroskopia atomowa

Analiza widma promieniowania emitowanego lub absorbowanego przez substancje, czyli tzw. spektroskopia, jest jedną z podstawowych metod fizycznych badania składu chemicznego substancji. Analizę taką przeprowadza się przy użyciu: spektrografów, spektrometrów lub monochromatorów. Różnica w nazwach tych przyrządów sprowadza się w zasadzie do rozróżnienia sposobu ich wykorzystania. W przypadku spektrografów i spektrometrów przyrządy te analizują promieniowanie emitowane lub przechodzące przez badaną substancję, natomiast monochromatory są wykorzystywane jako źródła promieniowania o ściśle określonej długości. Natomiast istota funkcjonowania przyrządów wykorzystywanych przy analizie widmowej jest taka sama, służą one do rozłożenia widma promieniowania elektromagnetycznego, tak aby można było rozpoznać fale o różnych długościach A (niekiedy przyrządy te są wyskalowane w częstotliwościach    lub liczbach falowych    1/A

promieniowania). Rozkład widma promieniowania na jego składowe odbywa się w wyniku zjawiska dyspersji światła w pryzmacie (przyrządy pryzmatyczne) lub dyspersji światła na siatce dyfrakcyjnej (patrz rozdz. 29). W tyra ostatnim przypadku mówimy o przyrządach siatkowych. Niekiedy do analizy widmowej wykorzystuje się także interferometry Fabry-Perota.

Indywidualne cechy atomów stają się trudne do rozpoznania, gdy materia znajduje się w stanie skondensowanym (patrz

rozdział 23    i 42) . Stąd, aby uzyskać możliwie nie

zniekształcony obraz poziomów energetycznych atomów, ich promieniowanie badane jest w stanie gazowym (w stanie dużego rozrzedzenia) . Najczęściej stosowanymi w analizie spektralnej źródłami promieniowania są: wzorcowe lampy spektralne (służące do cechowania monochromatorów, spektrografów i spektrometrów), łuk elektryczny, wyładowanie iskrowe, a także skupiona wiązka laserowa powodująca parowanie i świecenie badanej substancji.

Zjawiska związane z wyładowaniami elektrycznymi w rozrzedzonych gazach są opisane w rozdziale 16.

Przebieg ćwiczenia

1.    Zapoznać się ze stanowiskiem pomiarowym przedstawionym na rys. 22.2.

2.    Zanotować wskazania skali monochromatora odpowiadające kolejnym liniom widmowym emitowanym przez lampę rtęciową oraz odpowiadające im względne natężenia światła.

Uwaga:    W przypadku szerokich linii widmowych zanotować

wskazania skali odpowiadające ich granicom.

3.    Powtórzyć pomiary opisane w p. 2 dla lamp spektralnych wskazanych przez prowadzącego ćwiczenie.

Opracowanie wyników

4.    Korzystając z danych tablicowych oraz wyników badań widma emisyjnego rtęci sporządzić wykres zależności długości fali obserwowanego w monochromatorze promieniowania od wskazania na skali monochromatora (tzn. sporządzić wykres krzywej cechowania monochromatora).

5.    Wykorzystując sporządzoną krzywą cechowania monochromatora znaleźć długości fal promieniowania emitowanego przez badane lampy spektralne.