Теоретические сведения. § Дисперсия света – зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты света

§ Дисперсия света – зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты света. Вследствие дисперсии света узкий пучок белого света, проходя сквозь призму из стекла или другого прозрачного вещества, разлагается в дисперсионный спектр, образуя радужную полоску.

§ Спектр оптический – распределение по частотам (или длинам волн) интенсивности оптического излучения некоторого тела (спектр испускания) или интенсивности поглощения света при его прохождении через вещество (спектр поглощения). Различают спектры: линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий; полосатые, состоящие из групп (полос) близких спектральных линий; сплошные, соответствующие излучению или поглощению света в широком интервале частот.

§ Излучая квант энергии, который по своей физической сущности является фотоном, разреженный газ светится, причем наблюдаемый спектр излучения линейчатый, по которому мы можем определить, какой именно газ светится.. Газ высокой плотности, излучая энергию, дает сплошной спектр, по которому невозможно судить о химическом составе светящегося тела (сплошные спектры у всех излучающих веществ одинаковы).

Для наблюдения спектров пользуются спектроскопом. Наиболее распространенный призматический спект­роскоп состоит из двух труб, между которыми помещают трех­гранную призму. В трубе , называемой коллима­тором, имеется узкая щель, ширину которой можно регулиро­вать поворотом винта. Перед щелью помещается источник света, спектр которого необходимо исследовать. Щель располагается в фокальной плоскости линзы коллиматора, и поэтому световые лучи из коллиматора выходят в виде параллельного пучка. Пройдя через призму, световые лучи направляются в трубу , через которую наблюдают спектр.

Ход работы:

Задание 1. Наблюдаем сплошной спектр:

1.1.Зажечь спиртовку, поставить ее на подставку.

1.2.Расположить спиртовку так, чтобы ее пламя приходилось против щели коллиматора (рис. 1, 1а).

1.3.Проверить, параллельна ли щель коллиматора преломляющему ребру призмы спектроскопа.

1.4.Рассмотреть полученный сплошной спектр; найти в нем основные спектральные цвета.

§ Сплошной спектр.

Задание 2. Наблюдаем линейчатые спектры:

2.1.Зажечь спиртовку, поставить её на подставку.

2.2.Расположить спиртовку так, чтобы её пламя приходилось против щели коллиматора.

2.3.Внести в пламя спиртовки на проволочке кусочек асбеста, смоченный раствором поваренной соли. Рассмотреть полученный спектр испускания натрия и сравнить его с изображением в таблице.

2.4.Закрепить в лапке штатива спектральную трубку.

2.5.Расположить трубку так, чтобы она находилась против щели коллиматора, параллельно последней.

2.6.Подсоединить провода от выводов вторичной обмотки индукционной катушки к электродам трубки, привести в действие катушку и получить свечение газа в трубке (или неоновой лампе).

§ Линейчатые спектры.

Спектр ртути (Hg)

Спектр гелия (He)

Спектр водорода (H)

Спектр неона (Ne)

Спектр аргона (Ar)

Спектр криптона (Kr)

3. Выводы о проделанной работе:

Сделать выводы о проделанной работе, о характере наблюдаемых спектров и о соответствии полученных линейчатых спектров постулатам Бора.

Например: Проведя серию опытов, мы научились пользоваться школьным спектроскопом. Убедились, что плотные газы дают сплошной спектр, а изолированные (разреженные) – линейчатый, причем водород дает спектральные линии... (перечислить, каких цветов в какой последовательности), ртуть... (то же),... (все остальные спектры охарактеризовать по тому же принципу).

Таким образом, мы доказали, что линейчатые спектры дают все вещества в атомарном газообразном состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный тип спектров. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн, что подтверждает постулаты Бора.

4. Контрольные вопросы.

4.1 Может ли быть линейчатый спектр у излучения твердых тел и жидкостей? Если да, то какие цвета в нем будут? Если нет, то почему их не может быть?

4.2 Поясните на основе постулатов Бора, почему изолированные атомы разных веществ дают линейчатые спектры с разными цветами спектральных линий.

5. Дополнительное задание.

Поясните, какую роль играет спектральные анализ в современной науке и технике.