Домашнее задание: стр. 249, п.67-68

Конспект урока по физике по теме: «Спектры и спектральный анализ»

Дата: 27. 03.2020

Преподаватель: Ракова Н.С.

Группа № 90 профессия «Повар, кондитер», 1 курс

Цель урока: сформировать понятия о видах спектров, спектральном анализе и его применении.

Форма работы: индивидуальная

Тип урока: изучение изакрепление  пройденного материала.

Литература: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 класс, Издательство Просвещение, 2018

Ход работы

Повторение пройденного материала

1. Что такое свет?

2. При каком условии электромагнитные волны излучаются?

3. Вспомните, что называют дисперсией?

4. Кто открыл явление дисперсии и какой опыт со светом поставил этот учёный?

5. Выполняя лабораторную работу по определению длины световой волны, вы использовали замечательное устройство. Как оно называется? Что вы получали с помощью дифракционной решётки?

 

Тепловое излучение

При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет(Солнце, лампа накаливания, пламя и др.)

Электролюминисценция

 При разряде в газе электрическое поле увеличивает кинетическую энергию электронов. Быстрые электроны возбуждают атомы в результате неупругого соударения с ними. Возбужденные атомы отдают энергию в видесветовых волн (трубки для рекламных надписей, северное сияние и другие)

Катодолюминисценция

 Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой этих тел электронами (электронно-лучевые трубки телевизоров)

Хемилюминисценция

Электроны возбуждаются от химических реакций (светлячки и другие живые организмы, бактерии, насекомые, многие рыбы)

Фотолюминисценция

 Падающий на вещество свет возбуждает атомы вещества, после чего они излучают свет (светящиеся краски)

Спектр

Слово «спектр» в физику ввел Ньютон. В переводе с классической латыни слово «спектр» означает «дух», «привидение», что довольно точно отражает суть явления – возникновение радуги при прохождении бесцветного солнечного света через прозрачную призму.

Все источники не дают свет строго определенной длины волны. Распределение излучения по частотам характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения.

Типы спектров

а) Сплошной спектр (непрерывный) спектр. Накаленные твердые и жидкие тела и газы (при большом давлении) испускают свет, разложение которого дает сплошной спектр, в котором спектральные цвета непрерывно переходят один в другой.

Сплошные спектры одинаковы для разных веществ, и поэтому их нельзя использовать для определения состава вещества.

б) Линейчатый спектр. Возбужденные атомы разреженных газов или паров испускают свет, разложение которого дает линейчатый спектр, состоящий из отдельных цветных линий. Каждый химический элемент имеет характерный для него линейчатый спектр. Атомы таких веществ не взаимодействуют друг с другом и излучают свет только определенных длин волн.

Изолированные атомы данного химического элемента излучают строго

определенные длины волн. Это позволяет по спектральным линиям судить о химическом составе источника света.

в) Полосатый спектр. Спектр молекулы состоит из большого числа отдельных линий, сливающихся в полосы, четкие с одного края и размытые с другого. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом. Серии очень близких линий группируются на отдельных участках спектра и заполняют целые полосы.

В 1860 г. немецкие ученые Г. Кирхгоф и Р. Бунзен, изучая спектры металлов, установили следующие факты:

1) каждый металл имеет свой спектр;

2) спектр каждого металла строго постоянен;

3) яркость линий зависит от концентрации элемента в данном веществе.

 

 Спектры поглощения. Если белый свет от источника, дающего сплошной спектр, пропускается через пары исследуемого вещества и затем разлагается в спектр, то на фоне сплошного спектра наблюдаются темные линии поглощения в тех же самых местах, где находились бы линии спектра испускания паров исследуемого элемента. Такие спектры получили название спектров поглощения.

Атомы поглощают излучение лишь тех длин волн, которые они могут испускать при данной температуре.

Спектры испускания

Совокупность частот или длин волн, которые содержатся в излучении какого-либо вещества, называют спектром испускания. Они бывают трех видов.

Сплошной В наблюдаемых спектрах мы видим все цвета радуги, то есть волны всех длин. В спектре нет разрывов и он представляет сплошную, непрерывную разноцветную полосу. Такие спектры называют непрерывными или сплошными. Солнечный спектр или спектр дугового фонаря является непрерывным. Непрерывные (или сплошные) спектры, как показывает опыт, дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. Характер непрерывного спектра и сам факт его существования определяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и в сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом. Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма. Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновении электронов с ионами.

Спектральный анализ. Явление дисперсии используется в науке и технике в виде метода определения состава вещества, получившего название спектрального анализа. В основе этого метода лежит изучение света, излучаемого или поглощаемого веществом.

Спектральным анализом называется метод изучения химического состава вещества, основанный на исследовании его спектров.

Получение и анализ спектров играют большую роль в теоретической и прикладной оптике, астрономии, криминалистке и т. д.

Ни один из источников света не дают монохроматического света, т. е. света строго определенной длины волны. В этом нас убеждают опыты по разложению света в спектр с помощью призмы, а также опыты по интерференции и дифракции. Та энергия, которую несет с собой свет от источника, определенным образом распределена между волнами всех длин, входящих в состав светового пучка. Можно сказать, что энергия распределена по частотам, так как между длиной волны и частотой существует простая связь:

λυ=с.

Полагаться на глаз при оценке распределения энергии нельзя, так как глаз обладает избирательной чувствительностью к свету (максимум его чувствительности лежит в желто-зеленой области спектра).

1. Спектральные аппараты. Для получения и исследования спектров используют спектральные аппараты. Наиболее простые – призма и дифракционная решетка. Более точные – спектроскоп и спектрограф.

Спектроскопом называется прибор, с помощью которого визуально исследуется спектральный состав света, испускаемого некоторым источником.

Спектрографом называется прибор, котором спектр регистрируется на фотопластинке.

Принцип действия прибора основан на явлении дисперсии.

Вопросы для проверки:

1.Что понимают под спектром?

2. Чем отличается спектр, полученный с помощью дифракционной решетки, от спектра, полученного с помощью трехгранной призмы?

3.Какой спектр дает раскаленный кусок железа? Расплавленное железо? Пары железа?

4. Является ли спектр лампы накаливания непрерывным?

 

Домашнее задание: стр. 249, п.67-68