Tipuri de radiații și spectre. Rezumatul lecției „Spectre și aparate spectrale”

• Legea propagării luminii într-un mediu omogen;
• Legea reflexiei luminii;
• Legea refracției luminii;
• Ce tipuri de lentile există, cum le puteți deosebi după aspect?

„Eu cânt laude înaintea ta cu bucurie

Nu pietre scumpe, nu aur, ci sticlă”

(M.V. Lomonosov, „Scrisoare despre beneficiile sticlei”)

Cel mai simplu model de microscop constă din două lentile colectoare cu focalizare scurtă.

Obiectul este plasat lângă focalizarea frontală obiectiv .

Imaginea mărită inversată a unui obiect dată de lentilă este văzută de ochi prin ocular .

Globule roșii într-un microscop optic.

Un microscop este folosit pentru a obține măriri mari atunci când se observă obiecte mici.

Telescoape

Telescop- dispozitivul optic este un telescop puternic conceput pentru observarea obiectelor foarte îndepărtate - corpuri cerești.

Telescop este un sistem optic care, „smulgând” o zonă mică din spațiu, apropie vizual obiectele aflate în ea. Telescopul captează razele de lumină paralele cu axa sa optică, le colectează într-un punct (focalizare) și le mărește folosind o lentilă sau, mai des, un sistem de lentile (ocular), care convertește simultan razele divergente de lumină în paralele. .

Telescopul lentilei a fost îmbunătățit. Pentru a îmbunătăți calitatea imaginii, astronomii au folosit cele mai noi tehnologii topirea sticlei și, de asemenea, a crescut distanța focală a telescoapelor, ceea ce a dus în mod natural la o creștere a dimensiunilor lor fizice (de exemplu, la sfârșitul secolului al XVIII-lea, lungimea telescopului lui Jan Hevelius a ajuns la 46 m).

Ochiul este ca un aparat optic.

Ochi – un sistem optic complex format din materiale organice în proces de evoluție biologică îndelungată.

Structura ochiului uman

Imaginea este reală, redusă și inversă (inversată).

• 1 - tunica albuginea exterioara;
• 2 - coroidă;
• 3 - retina;
• 4 - corp vitros;
• 5 - lentila;
• 6 - muschiul ciliar;
• 7 - corneea;
• 8 - iris;
• 9 - elev;
• 10 - umoarea apoasă (camera anterioară);
• 11 -nervul optic

Poziția imaginii pentru:

O- ochi normal; b- ochi miopic;

V- ochi hipermetrope;

G- corectarea miopiei;

d- corectarea hipermetropiei

Camera foto.

Orice cameră este compusă din: o cameră rezistentă la lumină, un obiectiv (un dispozitiv optic format dintr-un sistem de lentile), un obturator, un mecanism de focalizare și un vizor.

Construirea unei imagini într-o cameră

Când fotografiați, subiectul este situat la o distanță mai mare decât distanța focală a obiectivului.

Imagine reală, redusă și inversă (inversată)

• Ce fel de radiație se numește lumină albă?
• Cum se numește spectrul?
• Spuneți-ne despre descompunerea radiației într-un spectru folosind o prismă.
• Cine și în ce an a efectuat primul experiment privind descompunerea luminii albe într-un spectru?
• Povestește-ne despre rețeaua de difracție. (ce este, la ce este destinat)

Slide 1

Spectre. analiza spectrală. Dispozitive spectrale

Mantseva Vera

Slide 2

Surse de radiații

Slide 3

Tipuri de spectre

Slide 4

Spectru continuu

Acestea sunt spectre care conțin toate lungimile de undă dintr-un anumit interval. Ei emit substanțe solide și lichide încălzite, gaze încălzite la presiune ridicată. Sunt aceleași pentru diferite substanțe, deci nu pot fi utilizate pentru a determina compoziția unei substanțe

Slide 5

Spectrul de linii

Constă din linii individuale de culoare diferită sau de aceeași culoare, având locații diferite Emis de gaze, vapori cu densitate scăzută în stare atomică Permite judecarea compoziției chimice a sursei de lumină din liniile spectrale

Slide 6

Spectrul de bandă

Constă dintr-un număr mare de linii strâns distanțate Produce substanțe în stare moleculară

Slide 7

Spectre de absorbție

Acesta este un set de frecvențe absorbite de o anumită substanță. O substanță absoarbe acele linii ale spectrului pe care le emite, fiind o sursă de lumină.

Slide 8

Spectrul de meteoriți

Îndreptați un telescop foarte mare spre fulger scurt meteorul de pe cer este aproape imposibil. Dar pe 12 mai 2002, astronomii au avut noroc - un meteor strălucitor a zburat accidental chiar acolo unde era îndreptată fanta îngustă a spectrografului de la Observatorul Paranal. În acest moment, spectrograful a examinat lumina.

Slide 9

Analiza spectrală

Metoda de determinare a compoziției calitative și cantitative a unei substanțe din spectrul acesteia se numește analiză spectrală. Analiza spectrală este utilizată pe scară largă în explorarea minerală pentru a determina compoziția chimică a probelor de minereu. Este folosit pentru controlul compoziției aliajelor din industria metalurgică. Pe baza ei a fost determinat compozitia chimica stele etc.

Slide 10

Spectroscop

Pentru a obține spectrul radiațiilor vizibile, se folosește un dispozitiv numit spectroscop, în care ochiul uman servește ca detector de radiații.

Slide 11

Aparat spectroscop

Într-un spectroscop, lumina de la sursa 1 studiată este direcționată către fanta 2 a tubului 3, numită tub colimator. Fanta emite un fascicul îngust de lumină. La cel de-al doilea capăt al tubului colimator există o lentilă care transformă fasciculul divergent de lumină într-unul paralel. Un fascicul paralel de lumină care iese din tubul colimator cade pe marginea unei prisme de sticlă 4. Deoarece indicele de refracție al luminii din sticlă depinde de lungimea de undă, un fascicul de lumină paralel, format din unde de diferite lungimi, este descompus în paralel. fascicule de lumină de diferite culori, călătorind de-a lungul directii diferite. Lentila telescopului 5 focalizează fiecare dintre fasciculele paralele și produce o imagine a fantei în fiecare culoare. Imaginile multicolore ale fantei formează o dungă multicoloră - un spectru.

Slide 12

TIPURI DE SPECTROMETRE

Spectrometru de emisie pentru analiza plumbului și aliajelor de aluminiu.

Spectrometru cu scantei laser (LIS-1)

Slide 13

Spectrul poate fi observat printr-un ocular folosit ca lupă. Dacă trebuie să faceți o fotografie a unui spectru, atunci filmul fotografic sau o placă fotografică este plasată în locul în care se obține imaginea reală a spectrului. Un dispozitiv pentru fotografiarea spectrelor se numește spectrograf.

Slide 14

Noul spectrograf NIFS se pregătește să fie trimis la Observatorul Gemini Nord

Slide 15

Tipuri de spectrografe

Spectrograf de înaltă rezoluție NSI-800GS

Spectrograf/monocromator de putere medie

Slide 16

Spectrograf HARPS

Slide 17

Sensibilitatea spectrală a ochiului uman

Slide 18

5. Alegeți un răspuns corect dintre opțiunile date

Radiația cărui corp este termică? Lampă fluorescentă Lampă incandescentă Ecran TV cu laser cu infraroșu

Slide 19

1. Alegeți un răspuns corect dintre opțiunile oferite:

Cercetătorul, folosind un spectroscop optic, a văzut diferite spectre în patru observații. Ce spectru este spectrul radiației termice?

Slide 20

2. Alegeți un răspuns corect dintre opțiunile date

numai azot (N) și potasiu (K) numai magneziu (Mg) și azot (N) azot (N), magneziu (Mg) și alte substanțe necunoscute magneziu (Mg), potasiu (K) și azot (N)

Figura prezintă spectrul de absorbție al unui gaz necunoscut și spectrul de absorbție al vaporilor metalelor cunoscute. Pe baza analizei spectrelor, se poate afirma că gazul necunoscut conține atomi

Slide 21

3. Alegeți un răspuns corect dintre opțiunile oferite

Ce corpuri sunt caracterizate prin spectre de absorbție și emisie în dungi? Pentru solide încălzite Pentru lichide încălzite Pentru gaze moleculare rarefiate Pentru gaze atomice încălzite Pentru oricare dintre corpurile de mai sus

Slide 22

4. Alegeți un răspuns corect dintre opțiunile oferite

hidrogen (H), heliu (He) și sodiu (Na) numai sodiu (Na) și hidrogen (H) numai sodiu (Na) și heliu (He) numai hidrogen (H) și heliu (He)

Figura arată spectrul de absorbție al unui gaz necunoscut și spectrul de absorbție al atomilor gazelor cunoscute. Analizând spectrele, se poate afirma că gazul necunoscut conține atomi:

Slide 23

Ce corpuri sunt caracterizate prin spectre de absorbție și emisie de linii? Pentru solide încălzite Pentru lichide încălzite Pentru gaze moleculare rarefiate Pentru gaze atomice încălzite Pentru oricare dintre corpurile de mai sus

Spectre. analiza spectrală. Dispozitive spectrale Surse de radiații Tipuri de spectre

Spectre de emisie

• solid
• stăpânit
• dungat

Spectre de absorbție

Spectru continuu

• Acestea sunt spectre care conțin toate lungimile de undă dintr-un anumit interval.
• Ei emit substanțe solide și lichide încălzite, gaze încălzite la presiune ridicată.
• Sunt aceleași pentru diferite substanțe, deci nu pot fi utilizate pentru a determina compoziția unei substanțe

• Constă din linii individuale de culoare diferită sau de aceeași culoare, având locații diferite
• Emis de gaze și vapori de joasă densitate în stare atomică
• Vă permite să judecați compoziția chimică a sursei de lumină după linii spectrale

• Constă dintr-un număr mare de linii strâns distanțate
• Dați substanțe care sunt în stare moleculară

• Acesta este un set de frecvențe absorbite de o anumită substanță. Substanța absoarbe acele linii ale spectrului pe care le emite, fiind o sursă de lumină
• Spectrele de absorbție sunt obținute prin trecerea luminii de la o sursă care produce un spectru continuu printr-o substanță ai cărei atomi se află într-o stare neexcitată.

• Se numește metoda de determinare a compoziției calitative și cantitative a unei substanțe din spectrul acesteia analiza spectrală. Analiza spectrală este utilizată pe scară largă în explorarea minerală pentru a determina compoziția chimică a probelor de minereu. Este folosit pentru controlul compoziției aliajelor din industria metalurgică. Pe baza ei, a fost determinată compoziția chimică a stelelor etc.

• Pentru a obține spectrul de radiații în domeniul vizibil, un dispozitiv a numit spectroscop, în care ochiul uman servește ca detector de radiații.

2. Selectați un răspuns corect din opțiunile date numai azot (N) și potasiu (K) numai magneziu (Mg) și azot (N) azot (N), magneziu (Mg) și o altă substanță necunoscută magneziu (Mg), potasiu ( K ) și azot (N)

Figura prezintă spectrul de absorbție al unui gaz necunoscut și spectrul de absorbție al vaporilor metalelor cunoscute. Pe baza analizei spectrelor, se poate afirma că gazul necunoscut conține atomi

3. Selectați un răspuns corect din opțiunile date. Care corpuri sunt caracterizate prin spectre de absorbție și emisie în dungi?

Pentru solide încălzite Pentru lichide încălzite Pentru gaze moleculare rarefiate Pentru gaze atomice încălzite Pentru oricare dintre corpurile de mai sus

4. Selectați un răspuns corect din opțiunile propuse. Care corpuri sunt caracterizate prin spectre de absorbție și emisie?

Pentru solide încălzite Pentru lichide încălzite Pentru gaze moleculare rarefiate Pentru gaze atomice încălzite Pentru oricare dintre corpurile de mai sus

5. Alegeți un răspuns corect din opțiunile date Radiație de la ce corp este termic?

Lampă fluorescentă Lampă incandescentă Ecran TV cu laser cu infraroșu

Slide 2

Clasificarea dispozitivelor spectrale.

Slide 3 Dispozitivele spectrale sunt dispozitive în care lumina este descompusă în lungimi de undă și spectrul este înregistrat. Există multe instrumente spectrale diferite care diferă unele de altele prin metodele lor de înregistrare și capacitățile analitice. Slide 4

După ce ați ales o sursă de lumină, trebuie avut grijă să vă asigurați că radiația rezultată este utilizată eficient pentru analiză. Acest lucru este realizat

alegerea corectă

dispozitiv spectral

Există instrumente spectrale vizuale, fotografice și fotoelectrice. Steeloscoapele sunt instrumente cu înregistrare vizuală, Spectrografele sunt instrumente cu înregistrare fotografică. Spectrometrele sunt instrumente cu înregistrare fotoelectrică. Dispozitive de filtrare - cu înregistrare fotoelectrică. În spectrometre, descompunerea într-un spectru se face într-un monocromator sau într-un policromat. Dispozitivele bazate pe un monocromator se numesc spectrometre cu un singur canal. Dispozitive bazate pe un policromator - spectrometre multicanal.

Slide 7

Toate dispozitivele de dispersie se bazează pe aceeași schemă de circuit. Dispozitivele pot diferi în ceea ce privește metoda de înregistrare și caracteristicile optice, pot avea diferite aspectși design, dar principiul funcționării lor este întotdeauna același Diagrama schematică a unui dispozitiv spectral.

S - fantă de intrare, L 1 - lentilă colimator, L 2 - lentilă de focalizare, D - element de dispersie, R - dispozitiv de înregistrare.

Slide 8

S L 1 D L 2 R Lumina de la sursă pătrunde în dispozitivul spectral printr-o fantă îngustă și din fiecare punct al acestei fante sub formă de fascicule divergente lovește lentila colimatorului, care transformă fasciculele divergente în unele paralele. Fanta și lentila colimatorului formează partea colimator a dispozitivului. Fasciculele paralele de la lentila colimatorului cad pe un element de dispersie - o prismă sau o rețea de difracție, unde sunt descompuse în lungimi de undă. Din elementul de dispersie, lumina de o lungime de undă, venită dintr-un punct al fantei, iese într-un fascicul paralel și lovește o lentilă de focalizare, care colectează fiecare fascicul paralel într-un anumit punct de pe suprafața sa focală - pe dispozitivul de înregistrare. Numeroase imagini monocromatice ale fantei sunt formate din puncte individuale. Dacă atomii individuali emit lumină, o serie de imagini individuale ale fantei sunt obținute sub formă de linii înguste - un spectru de linii. Numărul de linii depinde de complexitatea spectrului elementelor emițătoare și de condițiile excitației acestora. Dacă moleculele individuale strălucesc într-o sursă, atunci liniile care sunt apropiate ca lungime de undă sunt colectate în benzi, formând un spectru în dungi. Principiul de funcționare al unui dispozitiv spectral.

Slide 9

scopul slotului

R S Fantă de intrare – obiect imagine Linia spectrală – imagine monocromatică a fantei, construită cu lentile.

Slide 10

lentile

L 2 L 1 lentile oglinzi sferice

Slide 11

S F O L1 Fanta este situată în suprafața focală a lentilei colimatorului. După lentila colimatorului, lumina vine din fiecare punct al fantei într-un fascicul paralel.

Slide 12

Lentila de focalizare

Linia spectrală F O L2 Construiește o imagine a fiecărui punct de fante. Format din puncte. imagine fante – linie spectrală.

Slide 13

element de dispersie

D Rețeaua de difracție a prismelor dispersante

Slide 14

Prisma de dispersie ABCD este baza prismei, ABEF și FECD sunt marginile de refracție, Între fețele de refracție se află unghiul de refracție EF - marginea de refracție.

Slide 15

Tipuri de prisme dispersante

Prismă de 60 de grade Prismă de cuarț Cornu; Prismă de 30 de grade cu marginea oglinzii;

Slide 16

prisme rotative

Prismele rotative joacă un rol de sprijin. Ele nu descompun radiația în lungimi de undă, ci doar o rotesc, făcând dispozitivul mai compact. Rotire 900 Rotire 1800

Slide 17

prismă combinată

Prisma de deviere constantă constă din două prisme de dispersie de treizeci de grade și una rotativă.

Slide 18

Calea unui fascicul monocromatic într-o prismă

 i Într-o prismă, o rază de lumină este refractată de două ori la fețele de refracție și o părăsește, deviând de la direcția inițială printr-un unghi de deviere .

Unghiul de deviere depinde de unghiul de incidență și de lungimea de undă a luminii. La un anumit i, lumina trece prin prismă paralel cu baza, iar unghiul de deformare este minim. În acest caz, prisma funcționează în condiții de deformare minimă.

Slide 19

Calea razelor într-o prismă

2 1  1 2 Descompunerea luminii are loc datorită faptului că lumina de diferite lungimi de undă este refractată diferit într-o prismă. Fiecare lungime de undă are propriul unghi de deviere.

Slide 20

Dispersia unghiulară

1 2 Dispersia unghiulară B este o măsură a eficienței descompunerii luminii în lungimi de undă într-o prismă. Dispersia unghiulară arată cât de mult se modifică unghiul dintre două raze din apropiere odată cu schimbarea lungimii de undă:

Slide 21

Dependența dispersiei de materialul prismatic sticla cuarț

Slide 22

Dependența dispersiei unghiulare de unghiul de refracție

sticla de sticla Spectrele continue sunt produse de corpuri în stare solidă și lichidă, precum și de gaze puternic comprimate. Spectrele de linii dau toate substanțele în stare atomică gazoasă. Atomii izolați emit lungimi de undă strict definite. Spectrele cu dungi, spre deosebire de spectrele de linii, sunt create nu de atomi, ci de molecule care nu sunt legate sau slab prieten legat

Ei produc corpuri în stare solidă și lichidă, precum și gaze dense. Pentru a-l obține, trebuie să încălziți corpul la o temperatură ridicată. Natura spectrului depinde nu numai de proprietățile atomilor emițători individuali, ci și de interacțiunea atomilor între ei. Spectrul conține unde de toate lungimile și nu există pauze. Un spectru continuu de culori poate fi observat pe un rețele de difracție. O bună demonstrație a spectrului este fenomen natural curcubee. Uchim.net

Toate substanțele sunt produse în stare gazoasă atomică (dar nu moleculară) (atomii practic nu interacționează între ei). Atomii izolați ai unui element chimic dat emit unde de o lungime strict definită. Pentru observare, se folosește strălucirea vaporilor unei substanțe într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz într-un tub umplut cu gazul studiat. Pe măsură ce densitatea gazului atomic crește, liniile spectrale individuale se lărgesc. Uchim.net

Spectrul constă din benzi individuale separate de spații întunecate. Fiecare dungă este o colecție de un număr mare de linii foarte apropiate. Ele sunt create de molecule care nu sunt legate sau slab legate unele de altele. Pentru observare, se folosește strălucirea vaporilor într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz. Uchim.net

Gustav Robert Kirchhoff Robert Wilhelm Bunsen Uchim.net Analiza spectrală este o metodă de determinare a compoziției chimice a unei substanțe din spectrul acesteia. Dezvoltat în 1859 de oamenii de știință germani G. R. Kirchhoff și R. W. Bunsen.

Dacă lumina albă este trecută printr-un gaz rece, neemițător, vor apărea linii întunecate pe spectrul continuu al sursei. Gazul absoarbe cel mai intens lumina acelor lungimi de undă pe care le emite într-o stare foarte încălzită. Liniile întunecate pe fundalul unui spectru continuu sunt linii de absorbție care formează împreună spectrul de absorbție. Uchim.net

Se descoperă elemente noi: rubidiu, cesiu etc.; Am învățat compoziția chimică a Soarelui și a stelelor; Determinarea compoziției chimice a minereurilor și mineralelor; Metodă de monitorizare a compoziției unei substanțe în metalurgie, inginerie mecanică și industria nucleară. Compoziția amestecurilor complexe este analizată după spectrele lor moleculare. Uchim.net

Spectrele stelelor sunt pașapoartele lor cu o descriere a tuturor caracteristicilor stelare. Stelele sunt făcute din același lucru elemente chimice, care sunt cunoscute pe Pământ, dar procentual sunt dominate de elemente uşoare: hidrogen şi heliu. Din spectrul unei stele, puteți afla luminozitatea acesteia, distanța față de stea, temperatura, dimensiunea, compoziția chimică a atmosferei sale, viteza de rotație în jurul axei sale, caracteristicile mișcării în jurul centrului comun de greutate. Un aparat spectral montat pe un telescop separă lumina stelelor după lungimea de undă într-o bandă de spectru. Din spectru, puteți afla ce energie vine de la stea la diferite lungimi de undă și puteți estima temperatura acesteia foarte precis.

Spectrometre de emisie optică cu scânteie staționară „METALSKAN –2500”. Proiectat pentru analiza precisă a metalelor și aliajelor, inclusiv a aliajelor neferoase, feroase și a fontelor. Instalatie de electroliza de laborator pentru analiza metalelor "ELAM". Instalația este destinată efectuării analizelor electrolitice gravimetrice ale cuprului, plumbului, cobaltului și altor metale din aliaje și metale pure.