Совет 1: Как получить спектр

Словом «спектр» великий английский ученый Исаак Ньютон обозначал многоцветную полосу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную призму. Полоса эта очень похожа на радугу, и именно ее-то чаще всего называют спектром и в обычной жизни. Между тем, каждое вещество имеет свой собственный спектр излучения или поглощения, и их можно наблюдать, если провести несколько экспериментов. Свойства веществ давать разные спектры широко применяется в разных сферах деятельности. Например, спектральный анализ является одним из самых точных криминалистических методов. Очень часто этот метод используется и в медицине.
Эксперименты со спектром необходимо проводить в затемненной комнате
Вам понадобится
  • - спектроскоп;
  • - газовая горелка;
  • - маленькая керамическая или фарфоровая ложка;
  • - чистая поваренная соль;
  • - прозрачная пробирка, наполненная углекислым газом;
  • - мощная лампа накаливания;
  • - мощная «экономичная» газосветная лампа.
Инструкция
1
Для дифракционного спектроскопа возьмите компакт-диск, маленькую картонную коробочку, картонный футляр от градусника. Вырежьте кусок диска по размеру коробочки. На верхней плоскости коробки, рядом с ее короткой стенкой, расположите окуляр под углом примерно 135° к поверхности. Окуляр представляет собой кусок футляра от градусника. Место для щели выберите экспериментально, поочередно протыкая и заклеивая дырочки на другой короткой стенке.
2
Напротив щели спектроскопа установите мощную лампу накаливания. В окуляре спектроскопа вы увидите непрерывный спектр. Такой спектральный состав излучения существует у любого нагретого предмета. В нем нет линий выделения и поглощения. В природе этот спектр известен как радуга.
3
Наберите в маленькую керамическую или фарфоровую ложку соли. Направьте щель спектроскопа на темный несветящийся участок, находящийся выше светлого пламени горелки. Введите в пламя ложку с солью. В момент, когда пламя окрасится в интенсивно желтый цвет, в спектроскопе можно будет наблюдать спектр излучения исследуемой соли (хлористого натрия), где особенно ярко будет видна линия излучения в желтой области. Такой же эксперимент можно провести с хлористым калием, солями меди, вольфрама и так далее. Так выглядят спектры излучения — светлые линии на определенных участках темного фона.
4
Направьте рабочую щель спектроскопа на яркую лампу накаливания. Поместит прозрачную пробирку, наполненную углекислым газом так, чтобы она перекрыла рабочую щель спектроскопа. В окуляр можно наблюдать непрерывный спектр, пересеченный темными вертикальными линиями. Это так называемый спектр поглощения, в данном случае — углекислого газа.
5
Направьте рабочую щель спектроскопа на включенную «экономичную» лампу. Вместо привычного непрерывного спектра вы увидите набор вертикальных линий, расположенных в различных частях и имеющие по большей части различные цвета. Отсюда можно заключить, что спектр излучения такой лампы сильно отличается от спектра обычной лампы накаливания, что на глаз неощутимо, но влияет на процесс фотографирования.
Видео по теме
Обратите внимание
Существует 2 типа спектроскопов. В первом используется прозрачная дисперсионная трехгранная призма. Свет от исследуемого объекта подается на нее через узкую щель и наблюдается со стороны другой грани при помощи окулярной трубки. Во избежание световых помех, вся конструкция накрывается светонепроницаемым кожухом. Она может также состоять из изолированных от света элементов и трубок. Применение линз в таком спектроскопе необязательно. Второй тип спектроскопа — дифракционный. Основным его элементом является дифракционная решетка. Свет от объекта тоже желательно подавать через щель. В качестве дифракционных решеток в самодельных конструкциях сейчас часто используют куски от CD и DVD дисков. Для предложенных экспериментов подойдет любой тип спектроскопа;

Поваренная соль не должна содержать йода;

Эксперименты лучше проводить с помощником;

Все эксперименты лучше проводить в затемненном помещении и обязательно на черном фоне.
Полезный совет
Для того чтобы получить углекислый газ в пробирке, поместите туда кусочек обычного школьного мела. Залейте его соляной кислотой. Полученный газ соберите в чистую пробирку. Углекислый газ тяжелее воздуха, поэтому он будет собираться внизу пустой пробирки, вытесняя из нее воздух. Для этого в пустую пробирку опустите трубку от источника газа, то есть от пробирки, в которой была реакция.

Совет 2 : Что такое спектр света

Физический термин «спектр» происходит от латинского слова spectrum, что значит «видение», или даже «призрак». Но предмет, названный таким мрачным словом, имеет прямое отношение к такому прекрасному явлению природы, как радуга.
Спектральный анализ

В широком смысле спектром называется распределение значений той или иной физической величины. Частный случай – распределение значений частот электромагнитного излучения. Свет, который воспринимается человеческим глазом – это тоже разновидность электромагнитного излучения, и у него есть спектр.


Открытие спектра


Честь открытия спектра света принадлежит И.Ньютону. Приступая к этому исследованию, ученый преследовал практическую цель: повысить качество линз для телескопов. Проблема заключалась в том, что края изображения, которое можно было наблюдать в телескопе, окрашивались во все цвета радуги.


И.Ньютон поставил опыт: в затемненную комнату через маленькое отверстие проникал луч света, который падал на экран. Но на пути его была установлена трехгранная стеклянная призма. На экране вместо белого светового пятна обозначилась радужная полоса. Белый солнечный свет оказался сложным, составным.


Ученый усложнил опыт. Он стал проделывать в экране маленькие отверстия, чтобы через них проходил только один цветной луч (например, красный), а позади экрана устанавливал вторую призму и еще один экран. Оказалось, что цветные лучи, на которые разложила свет первая призма, не разлагаются на составные части, проходя через вторую призму, они только отклоняются. Следовательно, эти световые лучи являются простыми, а преломлялись они в призме по-разному, что и позволило «разложить» свет на части.


Так стало ясно, что различные цвета не происходят от разных степеней «смешения света с тьмой», как считалось до И.Ньютона, а являются составными частями самого света. Этот состав и был назван спектром света.


Спектральный анализ


Открытие И.Ньютона имело важное значение для своего времени, оно многое дало исследованию природы света. Но истинный переворот в науке, связанный с исследованием спектра света, произошёл в середине XIX века.


Немецкие ученые Р.В.Бунзен и Г.Р.Кирхгоф изучали спектр света, излучаемого огнем, к которому примешиваются испарения различных солей. Спектр варьировался в зависимости от примесей. Это привело исследователей к мысли, что по световым спектрам можно судить о химическом составе Солнца и других звезд. Так родился метод спектрального анализа.


Данное открытие имело значение не только для физики, химии и астрономии, но и для философии – в вопросе познания мира. В то время многие философы полагали, что в мире есть явления, познать которые до конца человек не в состоянии. В качестве примера приводили Солнце и звезды, которые можно наблюдать, можно вычислить их массу, размер, расстояние до них, но изучить их химический состав нельзя. С появлением спектрального анализа эта характеристика звезд перестала быть непознаваемой, а значит, сама идея непознаваемости мира была поставлена под сомнение.

Видео по теме
Источники:
  • Спектр света. Ньютон
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500