Определение длин волн излучения источников дискретного и непрерывного спектров - Физика и энергетика лабораторная работа

Главная

Физика и энергетика
Определение длин волн излучения источников дискретного и непрерывного спектров

Сущность и способы получения спектра, особенности его формы в изолированных атомах и разреженных газах. Принцип работы и назначение спектрографов, их структура и компоненты. Методика возбуждения излучения неоновой и ртутной ламп и лампы накаливания.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
где = 1,05 · 10 -34 Дж · с - постоянная Планка.
Совокупность частот испускаемого при этом возбуждёнными атомами излучения называется спектром.
В изолированных атомах энергетические уровни электронов имеют дискретную последовательность значений. Поэтому спектр излучения атома оказывается линейчатым. Такой спектр состоит из отдельных частот, образующих спектральные линии. В разреженном атомарном газе частицы слабо взаимодействуют друг с другом и поэтому сохраняют структуру энергетических уровней изолированных атомов. Этим условиям удовлетворяют, например, пары ртути и других металлов или инертные газы при нормальном или пониженном давлении. Такие вещества являются источниками линейчатых спектров.
При высоких температурах и больших давлениях из-за сильного взаимодействия между атомами их энергетические уровни расширяются и перекрываются. Примером такого источника служит раскалённый газ солнечной атмосферы, который испускает сплошной спектр.
Газы, состоящие из двух- и многоатомных молекул, при свечении дают полосатый спектр. Образование молекул из атомов сопровождается расщеплением энергетических уровней на полосы: вращательные, колебательно-вращательные и электронно-колебательные.
В твёрдых и жидких телах взаимодействие атомов приводит к расщеплению электронных уровней и образованию энергетических зон. Последовательность значений энергии электрона в зоне практически непрерывна. Поэтому переходы между зонами создают по существу сплошной спектр частот, который наблюдается при излучении нагретого тела, например, такого, как нить лампы накаливания.
Для изучения спектрального состава излучения необходимо осуществить пространственное разделение света по частотам (длинам волн), т.е. - спектральное разложение. Этим целям служат спектральные приборы - спектроскопы или спектографы. Если спектральный прибор позволяет проводить количественные измерения интенсивности излучения, он называется спектрометром. В большинстве спектральных приборов используется либо явление дисперсии, т.е. зависимость показателя преломления вещества от частоты или длины волны излучения, либо дифракционной решётки.
В данной работе для разложения света в спектр применён спектроскоп со стеклянной призмой, т.е. используется явление дисперсии. Схема спектроскопа приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема спектроскопа: 1 - источник света, 2 - входная щель, 3 - коллиматорная линза, 4 - призма, 5 - объектив, фокальная плоскость, 7 - окуляр
Свет источника освещает узкую входную щель трубы спектроскопа, расположенную параллельно ребру призму при преломляющем угле ?. Щель помещена в фокальной плоскости коллиматорной линзы. Поэтому в плоскости преломляющего угла на призму падает параллельный пучок света и создаются одинаковые начальные условия преломления лучей разного цвета, т.е. волн разной частоты. После преломления в призме в объектив попадает уже несколько световых пучков, идущих под разными углами в соответствии с набором частот в спектре светящегося источника. Объектив собирает эти пучки в различных участках фокальной плоскости: таким образом, каждый пучок формирует изображение входной щели в лучах какого-либо одного цвета.
В случае дискретного набора частот в излучении источника изображения щели представляет собой линии разного цвета, отдельные друг от друга тёмными промежутками. Это - линейчатый спектр, рис. 2.
Рис. 2. Линейчатый спектр излучения неона: 1,2,…, 12 - изображение спектральных линий, длины волны которых приведены в табл. 1
Если источник излучает свет, в котором интенсивность непрерывно меняется с частотой, изображения щели разных цветов частично перекрываются и создают световое пятно, цвет которого непрерывно меняется в горизонтальном направлении от тёмно-фиолетового до тёмно-красного. Так выглядит сплошной спектр.
Изображение спектра рассматривают в окуляр спектроскопа, который вместе с объективом составляет зрительную трубу. Чем уже входная щель, тем меньше ширина её изображения, тем точнее можно определить её положение в фокальной плоскости. Но при этом меньше её интенсивность. Поэтому, если линия «слабая», то при узкой входной щели её можно не заметить. В центре поля зрения окуляра расположена индикаторная нить, которая служит для определения положения спектральной линии в фокальной плоскости. У спектроскопа имеется устройство вращения зрительной трубы вокруг вертикальной оси, снабжённое отсчётным механизмом. С помощью этого устройства ось зрительной трубы совмещают с направлениями световых пучков разного цвета. В этом случае изображение спектральной линии совпадает с индикаторной нитью, а положение зрительной трубы фиксируют при помощи отсчётного устройства, рис. 3.
Рис. 3. Схема отсчётного устройства спектроскопа: 1 - степень с неподвижной шкалой, 2 - барабан микрометрического винта с нониусной шкалой
Оно состоит из неподвижной шкалы, нанесённой на цилиндрический стержень, и барабана, который связан с микрометрическим винтом, перемещающимся вдоль стержня при вращении. Один оборот барабана соответствует его перемещению по неподвижному стержню на одно деление шкалы последнего. Поверхность барабана разбита на 50 делений и представляет собой нониусную шкалу. Одно деление этой шкалы соответствует 0,02 деления шкалы неподвижного стержня. Показанное на рис. 3 положение барабана соответствует отсчёту 3,94. При отсчёте по неподвижной шкале получают целое число делений, а по нониусной шкале после удвоения её показаний - сотые доли.
Для изучения неизвестного спектра необходимо предварительно отградуировать спектроскоп. Градуировка заключается в установлении соответствия между известной длиной волны спектральных линий и делениями шкалы отсчётного устройства. В результате получают график, который позволяет определять длины волн неизвестных спектральных линий. Пример такого графика приведён на рис. 4.
Рис. 4. Пример градуировочного графика: ? - длина волны света, - показания отсчетного устройства
В данной работе градуировка производится по спектру неона.
Производную найдём методом численного дифференцирования. Этот метод основан на том, что на небольшом участие кривой касательную можно заменить хордой. Тогда
где и - средние отсчёты, соответствующие длинам волн ? 1 и ? 2 .
Оценку погрешности проведите для фиолетового и красного участков градуировочной кривой, взяв в качестве ? 1 и ? 2 линии 417 и 425 нм в фиолетовой и 622 и 660 нм в красных частях спектра. ? x можно принять равным 0,05.
2. Зачем в спектроскопе призма, объектив, окуляр?
При попадании на призму , в плоскости преломляющего угла, параллельный пучок света преломляется. После преломления в призме в объектив попадает уже несколько световых пучков, идущих под разными углами. Объе6ктив собирает эти пучки в различных участках фокальной плоскости, при этом каждый пучок формирует изображение входной щели в лучах какого-либо одного цвета. Изображение спектра рассматривают в окуляр спектроскопа, который вместе с объективом составляет зрительную трубку.
Спектроскоп предварительно градуируют для изучения неизвестного спектра. Градуировка заключается в установлении соответствия между известной длиной волны спектральных линий и делениями шкалы отсчётного устройства . В результате получают график, который позволяет определять длины волн неизвестных спектральных линий.
4. Что такое спектр? Почему твёрдые тела и жидкости дают сплошной спектр, а газы - линейчатый или полосатый?
Совокупность частот испускаемого при этом возбуждёнными атомами излучения называется спектром.
В изолированных атомах энергетические уровни электронов имеют дискретную последовательность значений. Поэтому спектр излучения атома оказывается линейчатым . Такой спектр состоит из отдельных частот, образующих спектральные линии. В разреженном атомарном газе частицы слабо взаимодействуют друг с другом и поэтому сохраняют структуру энергетических уровней изолированных атомов. Этим условиям удовлетворяют, например, пары ртути и других металлов или инертные газы при нормальном или пониженном давлении. Такие вещества являются источниками линейчатых спектров.
Газы , состоящие из двух- и многоатомных молекул, при свечении дают полосатый спектр . Образование молекул из атомов сопровождается расщеплением энергетических уровней на полосы: вращательные, колебательно-вращательные и электронно-колебательные.
В твёрдых и жидких телах взаимодействие атомов приводит к расщеплению электронных уровней и образованию энергетических зон. Последовательность значений энергии электрона в зоне практически непрерывна. Поэтому переходы между зонами создают по существу сплошной спектр частот, который наблюдается при излучении нагретого тела, например, такого, как нить лампы накаливания.
5. Каким способом в лабораторной работе возбуждается излучение неоновой и ртутной ламп и лампы накаливания? Что при этом происходит с атомами вещества?
Лампа накаливания является тепловым источником с тепловым излучением, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетические энергии превращаются в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет.
В неоновой лампе используется принцип электролюминесценции . При разряде в газах электрическое поле сообщает электронам большую энергию, часть которой идет на возбуждение атомов (отдают энергию в виде световых волн), поэтому разряд в газе сопровождается свечением.
Принцип действия «классической» ртутной лампы : ультрафиолетовое излучение разряда вызывает свечение люминофора, в результате чего получается белый цвет нужной цветности и цветопередачи.
Лампы общего назначения, их принцип действия, конструкция. Преимущества и недостатки ламп накаливания. Декоративные и иллюминационные лампы. Ограничения импорта, закупок и производства ламп накаливания. Утилизация отработавших люминесцентных ламп. реферат [1020,9 K], добавлен 08.02.2012
Исследование истории изобретения, преимуществ и недостатков ламп накаливания, а также вреда от них. Характеристика элементов конструкции ламп: тела, колбы, токовводов. Описания использования декоративных, иллюминационных, зеркальных, сигнальных ламп. курсовая работа [722,6 K], добавлен 28.09.2011
Спектральные характеристики излучения разных видов производимых ламп – источников света. Принцип действия, срок службы стандартных ламп накаливания, галогеновых, люминисцентных, разрядных ламп высокого давления, светодиодов. Оценка новых разработок. реферат [1,3 M], добавлен 04.03.2012
Понятие и назначение лазера, принцип его работы и структурные компоненты. Типы лазеров и их характеристика. Методика и основные этапы измерения длины волны излучения лазера, и порядок сравнения спектров его индуцированного и спонтанного излучений. лабораторная работа [117,4 K], добавлен 26.10.2009
Подготовка монохроматора к работе. Градуировка монохроматора. Наблюдение сплошного спектра излучения и спектров поглощения. Измерение длины волны излучения лазера. Исследование неизвестного спектра. лабораторная работа [191,0 K], добавлен 13.03.2007
Исследование основных первичных источников света. Типичные источники излучения. Прямой солнечный свет. Виды ламп накаливания общего и специального назначения. Сущность и основные показатели световой отдачи. Излучение черного тела. Лампы с отражателем. презентация [552,0 K], добавлен 26.10.2013
Изучение наиболее простых методов экономии электроэнергии. Преимущества и принцип работы люминесцентных ламп, проблема их утилизации. Различие между лампами накаливания и люминесцентными. Оценка эффективности практического применения данных ламп. реферат [49,5 K], добавлен 18.01.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Определение длин волн излучения источников дискретного и непрерывного спектров лабораторная работа. Физика и энергетика.
Реферат по теме Термины и единицы измерения при описании электрического тока
Дипломная Работа На Тему Институт Хозяйственных Договоров В Гражданском Праве
Реферат: Соціальний захист працівників на підприємстві
Охрана Труда В Образовательных Учреждениях Реферат
Реферат На Тему История Бокситогорска
Реферат: Язык программирования С 2
Дипломная работа: Изучение потребностей в достижениях у старшеклассников-билингвистов
Курсовая работа по теме Аудиторская проверка нематериальных активов
Заключение В Дипломной Работе
Эссе Для Чего Нужно Изучать Правила Общения
Направления Итогового Сочинения 2022 2022 Критерии
Реферат по теме Международное право: США
Темы Итоговых Сочинений 2022 По Регионам
Дипломная работа по теме Решение задачи повышения надежности резервирования
Курсовая работа: Стан фізичного розвитку дітей середнього шкільного віку (12 років)
Диссертация Кудряшова Дмитрия Анатольевича
Контрольная работа: Принципы проведения аудита
Известное Сочинение Томаса Мора
Итоги Учебной Практики Отчет Студента
Сочинение Про Лермонтова Кратко
Аккадская мифология и ее отображение в литературных текстах - Культура и искусство реферат
Массовый спорт - Спорт и туризм реферат
Особенности института медиации - Государство и право дипломная работа