Видове лъчения и спектри. Обобщение на урока "Спектри и спектрален апарат"

• Законът за разпространение на светлината в хомогенна среда;
• Закон за отразяване на светлината;
• Закон за пречупване на светлината;
• Какви видове лещи има, как да ги различите по външен вид?

„Пея хвалебствия пред вас с наслада

Не скъпи камъни, не злато, а стъкло"

(M.V. Ломоносов, „Писмо за ползите от стъклото“)

Най-простият модел на микроскоп се състои от две късофокусни събирателни лещи.

Обектът е поставен близо до предния фокус обектив .

Уголеменото обърнато изображение на обект, дадено от лещата, се гледа от окото през него окуляр .

Червени кръвни клетки в оптичен микроскоп.

Микроскопът се използва за получаване на голямо увеличение при наблюдение на малки обекти.

Телескопи

Телескоп- оптичният уред е мощен телескоп, предназначен за наблюдение на много далечни обекти - небесни тела.

Телескопе оптична система, която, „отвличайки“ малка площ от пространството, визуално приближава обектите, разположени в нея. Телескопът улавя светлинни лъчи, успоредни на оптичната му ос, събира ги в една точка (фокус) и ги увеличава с помощта на леща или по-често система от лещи (окуляр), която едновременно преобразува разминаващите се светлинни лъчи в успоредни .

Телескопът с лещи беше подобрен. За да подобрят качеството на изображението, астрономите са използвали най-новите технологиитопене на стъкло, а също и увеличаване на фокусното разстояние на телескопите, което естествено доведе до увеличаване на техните физически размери (например в края на 18 век дължината на телескопа на Ян Хевелиус достига 46 m).

Окото е като оптичен апарат.

око – сложна оптична система, образувана от органични материали в процеса на дълга биологична еволюция.

Устройство на човешкото око

Изображението е реално, умалено и инверсно (обърнато).

• 1 - външна туника албугинея;
• 2 - хориоидея;
• 3 - ретина;
• 4 - стъкловидно тяло;
• 5 - обектив;
• 6 - цилиарен мускул;
• 7 - роговица;
• 8 - ирис;
• 9 - ученик;
• 10 - воден хумор (предна камера);
• 11 - зрителен нерв

Позиция на изображението за:

А- нормално око; b- миопично око;

V- далекогледо око;

Ж- корекция на късогледство;

d- корекция на далекогледство

Камера.

Всяка камера се състои от: светлоустойчива камера, обектив (оптично устройство, състоящо се от система от лещи), затвор, механизъм за фокусиране и визьор.

Конструиране на изображение в камера

При снимане обектът се намира на разстояние, по-голямо от фокусното разстояние на обектива.

Реално изображение, намалено и обратно (обърнато)

• Какъв вид излъчване се нарича бяла светлина?
• Какво се нарича спектър?
• Разкажете ни за разлагането на радиацията в спектър с помощта на призма.
• Кой и през коя година проведе първия експеримент за разлагане на бялата светлина в спектър?
• Разкажете ни за дифракционната решетка. (какво представлява, за какво е предназначено)

Слайд 1

Спектри. спектрален анализ. Спектрални устройства

Манцева Вера

Слайд 2

Източници на радиация

Слайд 3

Видове спектри

Слайд 4

Непрекъснат спектър

Това са спектри, съдържащи всички дължини на вълните от определен диапазон. Те отделят нагрети твърди и течни вещества, газове, нагрети под високо налягане. Те са еднакви за различните вещества, така че не могат да се използват за определяне на състава на дадено вещество

Слайд 5

Линеен спектър

Състои се от отделни линии с различен или един и същи цвят, имащи различни места Излъчвани от газове, пари с ниска плътност в атомно състояние Позволява да се прецени химическият състав на източника на светлина от спектралните линии

Слайд 6

Лентов спектър

Състои се от голям брой близко разположени линии Произвежда вещества в молекулярно състояние

Слайд 7

Абсорбционни спектри

Това е набор от честоти, погълнати от дадено вещество. Веществото поглъща тези линии от спектъра, които излъчва, тъй като е източник на светлина. Абсорбционните спектри се получават чрез преминаване на светлина от източник, който произвежда непрекъснат спектър през вещество, чиито атоми са в невъзбудено състояние.

Слайд 8

Метеорен спектър

Насочете много голям телескоп към кратко светкавицаметеор в небето е почти невъзможно. Но на 12 май 2002 г. астрономите имаха късмет - ярък метеор случайно прелетя точно там, където беше насочен тесният процеп на спектрографа в обсерваторията Паранал. По това време спектрографът изследва светлината.

Слайд 9

Спектрален анализ

Методът за определяне на качествения и количествения състав на веществото от неговия спектър се нарича спектрален анализ. Спектралният анализ се използва широко в проучването на полезни изкопаеми за определяне на химичния състав на рудни проби. Използва се за контрол на състава на сплави в металургичната промишленост. Въз основа на него е определено химически съставзвезди и др.

Слайд 10

Спектроскоп

За получаване на спектъра на видимата радиация се използва устройство, наречено спектроскоп, в което човешкото око служи като детектор на радиация.

Слайд 11

Устройство спектроскоп

В спектроскоп светлината от изследвания източник 1 се насочва към прореза 2 на тръбата 3, наречена колиматорна тръба. Прорезът излъчва тесен сноп светлина. Във втория край на колиматорната тръба има леща, която преобразува разминаващия се лъч светлина в паралелен. Паралелен лъч светлина, излизащ от тръбата на колиматора, пада върху ръба на стъклена призма 4. Тъй като индексът на пречупване на светлината в стъкло зависи от дължината на вълната, паралелен лъч светлина, състоящ се от вълни с различна дължина, се разлага на паралелни лъчи светлина с различни цветове, пътуващи покрай тях различни посоки. Лещата на телескопа 5 фокусира всеки от паралелните лъчи и създава изображение на процепа във всеки цвят. Многоцветните изображения на процепа образуват многоцветна ивица - спектър.

Слайд 12

ВИДОВЕ СПЕКТРОМЕТРИ

Емисионен спектрометър за анализ на оловни и алуминиеви сплави.

Лазерен искров спектрометър (LIS-1)

Слайд 13

Спектърът може да се наблюдава през окуляр, използван като лупа. Ако трябва да направите снимка на спектър, тогава на мястото, където се получава действителното изображение на спектъра, се поставя фотолента или фотоплоча. Устройство за фотографиране на спектри се нарича спектрограф.

Слайд 14

Нов спектрограф NIFS се готви да бъде изпратен в обсерваторията Gemini North

Слайд 15

Видове спектрографи

Спектрограф с висока разделителна способност NSI-800GS

Спектрограф/монохроматор със средна мощност

Слайд 16

Спектрограф HARPS

Слайд 17

Спектрална чувствителност на човешкото око

Слайд 18

5. Изберете един верен отговор от дадените варианти

Излъчването на кое тяло е топлинно? Флуоресцентна лампа Лампа с нажежаема жичка Инфрачервен лазерен телевизионен екран

Слайд 19

1. Изберете един верен отговор от дадените опции:

Изследователят, използвайки оптичен спектроскоп, видя различни спектри в четири наблюдения. Кой спектър е спектърът на топлинното излъчване?

Слайд 20

2. Изберете един верен отговор от дадените варианти

само азот (N) и калий (K) само магнезий (Mg) и азот (N) азот (N), магнезий (Mg) и друго неизвестно вещество магнезий (Mg), калий (K) и азот (N)

Фигурата показва абсорбционния спектър на неизвестен газ и абсорбционния спектър на парите на известни метали. Въз основа на анализа на спектрите може да се каже, че неизвестният газ съдържа атоми

Слайд 21

3. Изберете един верен отговор от дадените варианти

Какви тела се характеризират с ивици на абсорбционен и емисионен спектър? За нагрети твърди вещества За нагрети течности За разредени молекулярни газове За нагрети атомни газове За някое от горните тела

Слайд 22

4. Изберете един верен отговор от дадените варианти

водород (H), хелий (He) и натрий (Na) само натрий (Na) и водород (H) само натрий (Na) и хелий (He) само водород (H) и хелий (He)

Фигурата показва спектъра на поглъщане на неизвестен газ и спектъра на поглъщане на атоми на известни газове. Анализирайки спектрите, може да се каже, че неизвестният газ съдържа атоми:

Слайд 23

Кои тела се характеризират с линейни спектри на поглъщане и излъчване? За нагрети твърди вещества За нагрети течности За разредени молекулярни газове За нагрети атомарни газове За някое от горните тела

Спектри. спектрален анализ. Спектрални устройстваИзточници на радиация Видове спектри

Емисионни спектри

• твърдо
• управлявал
• раирана

Абсорбционни спектри

Непрекъснат спектър

• Това са спектри, съдържащи всички дължини на вълните от определен диапазон.
• Те отделят нагрети твърди и течни вещества, газове, нагрети под високо налягане.
• Те са еднакви за различните вещества, така че не могат да се използват за определяне на състава на дадено вещество

• Състои се от отделни линии с различен или еднакъв цвят, имащи различно местоположение
• Излъчва се от газове и пари с ниска плътност в атомно състояние
• Позволява ви да прецените химическия състав на светлинния източник по спектрални линии

• Състои се от голям брой близко разположени линии
• Дайте вещества, които са в молекулярно състояние

• Това е набор от честоти, погълнати от дадено вещество. Веществото абсорбира онези линии от спектъра, които излъчва, като източник на светлина
• Абсорбционните спектри се получават чрез преминаване на светлина от източник, произвеждащ непрекъснат спектър през вещество, чиито атоми са в невъзбудено състояние

• Методът за определяне на качествения и количествения състав на веществото от неговия спектър се нарича спектрален анализ.Спектралният анализ се използва широко в проучването на полезни изкопаеми за определяне на химичния състав на рудни проби. Използва се за контрол на състава на сплави в металургичната промишленост. На негова основа е определен химичният състав на звездите и др.

• За да се получи спектърът на радиация във видимия диапазон, устройство, наречено спектроскоп, при който човешкото око служи като радиационен детектор.

2. Изберете един верен отговор от предложените варианти: само азот (N) и калий (K) само магнезий (Mg) и азот (N) азот (N), магнезий (Mg) и друго неизвестно вещество магнезий (Mg), калий (K ) и азот (N)

Фигурата показва абсорбционния спектър на неизвестен газ и абсорбционния спектър на парите на известни метали. Въз основа на анализа на спектрите може да се каже, че неизвестният газ съдържа атоми

3. Изберете един верен отговор от дадените варианти Кои тела се характеризират с ивици на абсорбционен и емисионен спектър?

За нагрети твърди вещества За нагрети течности За разредени молекулярни газове За нагрети атомарни газове За някое от горните тела

4. Изберете един верен отговор от предложените варианти Кои тела се характеризират с линейни абсорбционни и емисионни спектри?

За нагрети твърди вещества За нагрети течности За разредени молекулярни газове За нагрети атомни газове За някое от горните тела

5. Изберете един верен отговор от дадените варианти. Излъчването от кое тяло е топлинно?

Флуоресцентна лампа Лампа с нажежаема жичка Инфрачервен лазерен телевизионен екран

Слайд 2

Класификация на спектралните устройства.

Слайд 3 Спектралните устройства са устройства, в които светлината се разлага на дължини на вълните и спектърът се записва. Има много различни спектрални инструменти, които се различават един от друг по своите методи за запис и аналитични възможности.Слайд 4

След като изберете източник на светлина, трябва да се внимава полученото лъчение да се използва ефективно за анализ. Това се постига

правилният избор

спектрално устройство

Има визуални, фотографски и фотоелектрични спектрални инструменти. Стилоскопите са инструменти с визуална регистрация, спектрографите са инструменти с фотографска регистрация. Спектрометрите са инструменти с фотоелектрически запис. Филтърни устройства - с фотоелектрическа регистрация. При спектрометрите разлагането в спектър се извършва в монохроматор или в полихроматор. Устройствата, базирани на монохроматор, се наричат ​​едноканални спектрометри. Устройства на базата на полихроматор - многоканални спектрометри.

Слайд 7

Всички дисперсионни устройства се основават на една и съща електрическа схема. Устройствата могат да се различават по метода на регистрация и оптичните характеристики, могат да имат различни външен види дизайн, но принципът на тяхното действие винаги е един и същ.

S - входна цепка, L 1 - колиматорна леща, L 2 - фокусираща леща, D - диспергиращ елемент, R - записващо устройство.

Слайд 8

S L 1 D L 2 R Светлината от източника навлиза в спектралния уред през тесен процеп и от всяка точка на този процеп под формата на разнопосочни лъчи попада в колиматорната леща, която преобразува разнопосочните лъчи в успоредни. Прорезът и колиматорната леща съставляват колиматорната част на устройството. Паралелните лъчи от колиматорната леща попадат върху диспергиращ елемент - призма или дифракционна решетка, където се разлагат на дължини на вълните. От диспергиращия елемент светлина с една и съща дължина на вълната, идваща от една точка на процепа, излиза в паралелен лъч и попада на фокусираща леща, която събира всеки паралелен лъч в определена точка на неговата фокална повърхност - върху записващото устройство. От отделни точки се образуват многобройни едноцветни изображения на процепа. Ако отделни атоми излъчват светлина, се получават поредица от отделни изображения на процепа под формата на тесни линии - линеен спектър. Броят на линиите зависи от сложността на спектъра на излъчващите елементи и условията на тяхното възбуждане. Ако отделни молекули светят в източник, тогава линиите, които са близки по дължина на вълната, се събират в ленти, образувайки ивичест спектър. Принцип на действие на спектрално устройство.

Слайд 9

предназначение на слота

R S Входна цепка – обект на изображение Спектрална линия – монохромно изображение на цепката, изградено с помощта на лещи.

Слайд 10

лещи

L 2 L 1 лещи сферични огледала

Слайд 11

S F O L1 Прорезът се намира във фокалната повърхност на колиматорната леща. След колиматорната леща светлината идва от всяка точка на процепа в паралелен лъч.

Слайд 12

Фокусираща леща

Спектрална линия F O L2 Конструира изображение на всяка точка на прорез. Оформени от точки. прорезно изображение – спектрална линия.

Слайд 13

диспергиращ елемент

D Дифракционна решетка с диспергираща призма

Слайд 14

Диспергираща призма ABCD е основата на призмата, ABEF и FECD са пречупващите ръбове, Между пречупващите повърхности е ъгълът на пречупване EF - пречупващият ръб.

Слайд 15

Видове диспергиращи призми

60 градусова призма Кварцова призма на Корню; 30-градусова призма с огледален ръб;

Слайд 16

въртящи се призми

Въртящите се призми играят поддържаща роля. Те не разлагат радиацията на дължини на вълните, а само я завъртат, което прави устройството по-компактно. Завъртане на 900 Завъртане на 1800

Слайд 17

комбинирана призма

Призмата с постоянно отклонение се състои от две разпръскващи призми с тридесет градуса и една въртяща се.

Слайд 18

Път на монохроматичен лъч в призма

 i В призмата светлинен лъч се пречупва два пъти в пречупващите повърхности и я напуска, отклонявайки се от първоначалната посока с ъгъл на отклонение .

Ъгълът на отклонение зависи от ъгъла на падане и дължината на вълната на светлината. При определено i светлината преминава през призмата успоредно на основата и ъгълът на отклонение е минимален. В този случай призмата работи при условия на минимално отклонение.

Слайд 19

Пътят на лъчите в призма

2 1  1 2 Разлагането на светлината възниква поради факта, че светлината с различни дължини на вълната се пречупва по различен начин в призмата. Всяка дължина на вълната има свой собствен ъгъл на отклонение.

Слайд 20

Ъглова дисперсия

1 2 Ъгловата дисперсия B е мярка за ефективността на разлагането на светлината на дължини на вълните в призма. Ъгловата дисперсия показва колко се променя ъгълът между два близки лъча с промяна на дължината на вълната:

Слайд 21

Зависимост на дисперсията от материала на призмата кварцово стъкло

Слайд 22

Зависимост на ъгловата дисперсия от ъгъла на пречупване

стъкло стъкло Непрекъснатите спектри се произвеждат от тела в твърдо и течно състояние, както и силно компресирани газове. Линейните спектри дават всички вещества в газообразно атомно състояние. Изолираните атоми излъчват строго определени дължини на вълните. Ивичестите спектри, за разлика от линейните спектри, се създават не от атоми, а от молекули, които не са свързани или слабовързан приятел

Те произвеждат тела в твърдо и течно състояние, както и плътни газове. За да го получите, трябва да загреете тялото до висока температура. Естеството на спектъра зависи не само от свойствата на отделните излъчващи атоми, но и от взаимодействието на атомите един с друг. Спектърът съдържа вълни с всякаква дължина и няма прекъсвания. На дифракционна решетка може да се наблюдава непрекъснат спектър от цветове. Добра демонстрация на спектъра е природен феномендъги. Uchim.net

Всички вещества се произвеждат в газообразно атомно (но не молекулярно) състояние (атомите практически не взаимодействат помежду си). Изолираните атоми на даден химичен елемент излъчват вълни със строго определена дължина. За наблюдение се използва сиянието на пара на вещество в пламък или сиянието на газов разряд в тръба, пълна с изследвания газ. С увеличаването на плътността на атомния газ отделните спектрални линии се разширяват. Uchim.net

Спектърът се състои от отделни ивици, разделени от тъмни интервали. Всяка ивица е колекция от голям брой много близко разположени линии. Те са създадени от молекули, които не са свързани или са слабо свързани една с друга. За наблюдение се използва сиянието на пари в пламък или сиянието на газов разряд. Uchim.net

Густав Роберт Кирхоф Робърт Вилхелм Бунзен Uchim.net Спектралният анализ е метод за определяне на химичния състав на веществото от неговия спектър. Разработен през 1859 г. от немски учени G. R. Kirchhoff и R. W. Bunsen.

Ако бялата светлина премине през студен, неизлъчващ газ, ще се появят тъмни линии срещу непрекъснатия спектър на източника. Газът абсорбира най-интензивно светлината с тези дължини на вълните, които излъчва в силно нагрято състояние. Тъмните линии на фона на непрекъснат спектър са абсорбционни линии, които заедно образуват абсорбционния спектър. Uchim.net

Откриват се нови елементи: рубидий, цезий и др.; Научихме химичния състав на Слънцето и звездите; Определяне на химичния състав на рудите и минералите; Метод за наблюдение на състава на вещество в металургията, машиностроенето и ядрената индустрия. Съставът на сложните смеси се анализира чрез техните молекулни спектри. Uchim.net

Спектрите на звездите са техните паспорти с описание на всички звездни характеристики. Звездите са направени от същото химически елементи, които са известни на Земята, но в процентно отношение преобладават леките елементи: водород и хелий. От спектъра на звезда можете да разберете нейната яркост, разстояние до звездата, температура, размер, химичен състав на нейната атмосфера, скорост на въртене около оста си, характеристики на движение около общия център на тежестта. Спектрален апарат, монтиран на телескоп, разделя звездната светлина по дължина на вълната в спектрална лента. От спектъра можете да разберете каква енергия идва от звездата при различни дължини на вълната и да прецените нейната температура много точно.

Стационарни искрови оптични емисионни спектрометри “METALSKAN –2500”. Проектиран за прецизен анализ на метали и сплави, включително цветни метали, железни сплави и чугуни. Лабораторна електролизна инсталация за анализ на метали "ЕЛАМ". Инсталацията е предназначена за извършване на гравиметричен електролитен анализ на мед, олово, кобалт и други метали в сплави и чисти метали.