Спектральный анализ в физике конденсированного состояния: Лабораторный практикум, страница 7

5.  Получить формулу, связывающую дисперсию с углом падения на призму.

6.  Дать анализ результатов, полученных данной работе.

7.  Что такое разрешающая способность призмы (спектрального аппарата)?

8.  Почему дисперсия различна для разных участков спектра?

Список литературы

1.  Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1985. – 432 с.

2.  Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. – М.: Наука, 1979. – 480с.

Лабораторная работа №3ОС

Спектральный анализ паров металлов

Краткая теория

I.  Линейчатые спектры. Спектральный анализ.

Различные твердые тела, находящиеся в сильно нагретом состоянии, посылают свет. Проходя через призму, такой свет разлагается в спектр, напоминающий радугу. Он называется сплошным. Сплошным спектром, например, обладает свет солнца, волосок лампочки накаливания. Всякое вещество в нагретом и сильно уплотненном состоянии обладает сплошным спектром.

Однако, если взять разреженные пары вещества или газы, приведенные в состояние свечения (например, испаряя вещество в пламени вольтовой дуги), то их спектр окажется значительно более бедным, чем спектр твердых тел. Поместив перед призмой такой газовый источник света, мы уже не получим сплошной радужной полосы. От нее останутся только узенькие участки, соответствующие лишь немногим цветовым оттенкам. Эти участки на экране имеют вид узеньких полос (линий), расположенных параллельно преломляющему ребру призмы.

Такой спектр получил название линейчатого. Дело в том, что в парообразном состоянии атомы вещества значительно удалены друг от друга и внешние электроны атомов не взаимодействуют друг с другом. Вид оптического спектра определяется их поведением. Согласно периодической системе элементов, валентные электроны в нормальном состоянии обладают различными энергиями, поэтому излучаемые ими спектры не похожи друг на друга и являются характерными для данного вещества.

В настоящее время известны длины волн спектральных линий всех элементов, входящих в периодическую системе Менделеева, и составлены соответствующие таблицы. Благодаря этому возможно определение химического состава какого-либо вещества по его спектру. Такое излучение химического состава по спектру носит название спектрального анализа. Спектральный анализ находит широкое применение в науке и технике [1].

II. Спектральные приборы.

Для изучения спектров вещества пользуются спектральными приборами. Основной частью таких приборов является диспергирующая система, например, стеклянная призма (или даже несколько призм). Для получения четкого изучения спектральных линий в оптическую схему прибора, помимо призм, входят еще линзы и другие приспособления. На рисунке 1 изображена оптическая схема спектрального прибора.

Свет от источника S с помощью конденсатора М направляется на щель прибора, поставленную параллельно преломляющему ребру призмы. Щель находится в фокальной плоскости линзы F₁  и вместе с ней образует коллиматор прибора. Из коллиматора свет параллельным пучком падает на призму Р, где испытывает дисперсию, и затем поступает в камеру прибора. Объектив камеры F₂  собирает лучи различных цветов в его фокальном плоскости АВ. В этой плоскости получаются действительные изображения щели в различных цветах, т.е. образуется спектр. Этот спектр может быть сфотографирован на фотопластинку, помещенную в АВ (в таком случае прибор называется спектрографом), или же рассматривается через окулярную линзу (в спектроскопах) [2].

Рисунок 1 – Оптическая схема спектрального прибора

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ работы

Целью настоящей работы является определение металлов в данной химическом соединении методом спектрального анализа.

Приборы и принадлежности: трехпризменный спектрограф с фотографической камерой; вольтовая дуга между медными электродами, питаемая от специального генератора; спектропроектор; атлас и таблицы спектральных линий; вспомогательные принадлежности: секундомер, фотоматериалы.