Download as PDF, PPTX
Uploaded byOleksii Voronkin
Спектроскоп. Спостереження оптичних явищ
Воронкін Олексій Сергійович. Презентація до лекційного заняття
More Related Content
Similar to Спектроскоп. Спостереження оптичних явищ
Спектроскоп. Спостереження оптичних явищ
- 1. Спектроскоп. Спостереження оптичних явищ ЛЕКТОР:Воронкін Олексій Сергійович
- 2. Мета заняття: •Навчальна –ознайомити здобувачів освіти з явищем дисперсії, ввести поняття спектра; експериментально отримати кольорову гаму світла, звернути увагу здобувачів освіти на практичне використання навчального матеріалу. •Розвиваюча – розвиток загальних знань і цілісного уявлення про фізичні явища; сприяння розвитку пам’яті (уяви, технічного мислення, самостійності), формування ключових компетентностей: математичної, природничої, інформаційно-цифрової; предметної. •Виховна – виховувати уважність, зібраність, спостережливість, навчити здобувачів освіти «бачити» фізику навколо себе.
- 3.
- 5. Історія оптичних спектрів Уільям Ебнейта Едвард Роберт Фестінг отримано інфрачервоні спектри поглинання для понад 50 сполук 1882 Андерс Йонас Ангстрем вимірює довжини хвиль 1868 Густав Кірхгоф і Роберт Бунзен спостерігати різні кольори від елементів, нагрітих до розжарю- вання 1859 Август Бер розпізнає зв'язок між поглинанням світла та концентра- цією 1853 Йозеф Фраунгофер вивчає ці темні лінії за допомогою спектроскопа 1812 Вільям Волластон визначає темні лінії в сонячному випромінюва нні спектрі 1802 Ісаак Ньютон відкрив сонячний спектр 1666
- 6. • Ньютон першийвикористав слово спектр (лат. spectrum — бачення, поява) у пресі в 1671 році. Пропустивши через маленький круглий отвір у віконниці промінь сонячного світла і поставивши на його шляху скляну тригранну призму, Ньютон побачив на білому екрані, розміщеному за призмою, різнокольорову смугу. Історична довідка 1666 Спостереження видимого спектру
- 7.
- 8.
- 9. Дослід Ньютона №2 В екрані, на якому утворюється спектр, прорізався отвір. Пересуваючи екран, можна було випустити через цей отвір вузький пучок променів того чи іншого кольору. Досліди виявили, що такий виділений пучок, заломлюючись у другій призмі, вже не розтягується у смужку.
- 10. Диск розділений насектори кольорів видимого спектру. При обертанні його з високою швидкістю Ви можете спостерігати, як ці кольори зливаються, утворюючи білий тон, що перевершує по яскравості кожен з кольорів окремо. Цей простий експеримент є одночасно пізнавальним, так як він: демонструє процес злиття кольорів веселки в білий колір, демонструє склад білого кольору. Диск Ньютона
- 11.
- 12. Висновки 1) Призма розкладаєбіле світло у спектр, а не фарбує його 2) Пучок білого світла складається з багатьох різнокольорових променів 3) Показник заломлення певного середовища різний для променів різних кольорів
- 13. Історична довідка Фраунгоферові лініїпоглинання • Волластон і Фраунгофер, працюючи незалежно один від одного, виявляють темні лінії в сонячному спектрі. Img. 1: Joseph von Fraunhofer, 1787-1826, German Optican. Source: Wikipedia, Img. 2: William Hyde Wollaston, 1766-1828, English Chemist. Source: Wikipedia
- 14. • У 1802р. англійський фізик Уільям Хайд Волластон створив пристрій, у якому попереду скляної призми паралельно її ребру було розташовано вузьку щілину. Таке вдосконалення підвищило роздільну здатність. Саме завдяки цьому, навівши пристрій на Сонце, Волластон помітив, що сонячний спектр перетинають вузькі темні лінії. • У 1812-1814 німецький фізик Йозеф Фраунгофер зміг правильно пояснити їх поглинанням променів газами атмосфери Сонця. Використовуючи явище дифракції світла, він виміряв довжини хвиль цих ліній, які відтоді отримали назву фраунгоферових. Фраунгофер виявив темні лінії у сонячному спектрі – лінії поглинання. Найбільш інтенсивні він позначив великими і маленькими буквами латинського алфавіту
- 15. Спектр поглинання виникає,коли світло від більш гарячого джерела проходить через холодний розріджений газ, і атоми газу поглинають на характерних частотах це призводить до появи темних ліній (відсутність світла) у спектрі.
- 16. • У серединіХІХ ст. Г. Кірхгоф сформулював закон для всіх хімічних елементів: атоми елементів поглинають ті ж довжини хвиль, які вони випромінюють. https://phys.libretexts.org/Courses/HACC_Central_Pennsylvania%27s_Communit y_College/Astronomy_103%3A_Introduction_to_Planetary_Astronomy/04%3A_El ectromagnetic_Radiation/4.04%3A_Kirchhoffs_Laws
- 17. Кірхгоф і Бунзенспостерігали різні кольори від нагрітих елементів. Robert Bunsen (1811-1899) German Chemist, Source: Wikipedia Gustav Robert Kirchhoff (1825-1887) German Physicist, Source: Wikipedia Історична довідка Густав Кірхгоф і Роберт Бунзен
- 18. • У тойчас люди знали, що коли певні речовини розмістити у полум’ї, вони змінюють полум’я на різні кольори.
- 19. Історична довідка Густав Кірхгофі Роберт Бунзен Spectroscope created by Gustav Kirchhoff and Robert Bunsen
- 20. • Таке світлокрізь щілину потрапляло на призму, яка оберталася. Призма являла собою прозору ємність, наповнену рідиною з певним показником заломлення. Регулюючи обертання призми, в телескоп можна було спостерігати окремі лінії світла різних кольорів. Ці лінії були спектром речовини. • Кірхгоф і Бунзен виявили, що всі елементи, такі як літій, натрій і калій, мають свій унікальний спектр. Крім того, для виявлення існування певного елемента була потрібна дуже мала кількість речовини. На той час це був великий стрибок в аналітичній хімії. Крім того, спектроскоп дозволив двом вченим відкрити два нових елементи, цезій і рубідій.
- 21. Reproduced based on GustavKirchhoff's research paper, Chemical Analysis by Spectrum- Observations (1860).
- 22. Історична довідка Андерс ЙонасАнгстрем Спектрометр Angström. Ліворуч щілина та коліматор. Праворуч телескоп дифрагованого світла У 1872 році Ангстрем отримав медаль Румфорда Королівського товариства "за відкриття, що розпечений газ випускає світлові промені тієї ж довжини хвилі, що і ті, які він поглинає в холодному стані"
- 23.
- 24.
- 25. Задача 1. Чивідбиватиметься червоне світло від зеленої поверхні? Від білої? Питання для дискусії Задача 2. Чи відбиватиметься синє світло від зеленої поверхні? Від чорної? Задача 3. Якого кольору може бути поверхня, якщо від неї добре відбивається червоне світло?
- 27. • Коліматор -пристрій для отримання паралельних пучків променів світла.
- 28.
- 29.
- 30. Якщо в полум’ягорілки внести кілька кристалів кухонної солі, полум’я набуде жовтого кольору: Чому полум’я змінює колір?
- 31. • Атоми Натріюкухонної солі при нагріванні переходять в збуджений стан. Чим характеризується збуджений стан? • Що відбувається коли електрони повертаються на попередній електронний рівень? Повертаючись в основний стан, атоми випромінюють електромагнітні хвилі чітко визначених частот і довжин. У Натрію – найбільшу інтенсивність мають хвилі частотою і довжиною, що відповідають жовтому кольору.
- 32. • У збудженомустані атом натрію може мати електрони, які переходять на більш високі енергетичні рівні. Наприклад, один з електронів з оболонки 3s може перейти на оболонку 3p, якщо надається достатня енергія. Це призводить до того, що атом натрію переходить у збуджений стан. • Отже, збуджений стан атома натрію характеризується тим, що один або декілька його електронів знаходяться на більш високому енергетичному рівні, ніж у звичайному стані. Цей збуджений стан є тимчасовим, і атом натрію випромінює енергію у вигляді світла, коли електрони повертаються на свої стали рівні енергії.
- 33. Типи спектрів • Суцільний(неперервний) ― спектр, в якому представлені всі довжини хвиль від червоного до фіолетового. • Вид такого спектра залежить в основному від температури тіла і мало залежить від роду речовини. • Такі спектри дають тіла у твердому і рідкому стані, а також гази під значним тиском. Спектр сильно стиснених газів, які нагріті до високої температури, є безперервним. Даний факт обумовлений незначною відмінністю за даних фізичних умов між молекулярними силами взаємодії в рідких, твердих та газоподібних речовинах.
- 34. Такі спектри даютьвсі речовини в газоподібному атомарному (але не молекулярному) стані. У такому разі світло випромінюють атоми, які практично не взаємодіють один з одним – випромінюють цілком певні довжини хвиль. Лінійчастий спектр випромінювання – різнокольорові лінії, розділені широкими темними смугами. Ці лінії відповідають частотам своїх коливань електронів в атомах.
- 35. Кількість атомів абомолекул, які випромінюють чи поглинають енергію, визначається інтенсивністю ліній. Чим помітніша лінія певного елемента у спектрі випромінювання або поглинання, тим більше таких атомів (молекул) на шляху променя світла.
- 36. • На малюнкуми бачимо спектр атомів натрію, хоча нагрівали кухонну сіль. Для світіння атомів хлору потрібно більше енергії, ніж для світіння атомів натрію. Тому спектр випромінювання атомів натрію яскравий, а спектр атомів хлору відсутній. • Лінійчасті спектри характерні для газів та парів рідини. Вони створюються випромінюванням окремих атомів хімічних елементів, які у молекули.
- 37. • На малюнкузображено спектр поглинання парів натрію при пропущенні білого світла. Електрон, переходячи у збуджений стан, забирає певну порцію енергії, що відображено чорною смужкою. Так як смужка знаходиться в жовтому діапазоні спектру, то і поглинена хвиля має таку саму частоту.
- 38. Лінійчастий спектр поглинанняможна отримати пропускаючи біле світло через речовину у газоподібному стані Лінійчастий спектр поглинання має вигляд темних ліній на фоні спектра. • Зверніть увагу на розташування чорних ліній у спектрі поглинання та жовтих у спектрі випромінювання. Про що це говорить? • Речовина в атомарному газуватому стані за даної температури випускає і поглинає хвилі однакових частот. • Лінійчастий спектр хімічного елемента є особливим і не збігається із спектрами інших хімічних елементів.
- 39. Смугасті спектри утворюютьсямолекулами. Для спостереження молекулярного спектра, так само як і для лінійчастих спектрів, використовують світіння пари в полум’ї або світіння газового розряду. Смугасті спектри складаються з окремих смуг, розділеними темними проміжками. За допомогою досконалого спектрального апарата можна виявити, що кожна смуга – це сукупність багатьох щільно розміщених ліній.
- 40.
- 41. Спектральний аналіз – методвизначення хімічного складу речовини за її спектром Застосування: • В астрономії; • Для відкриття нових елементів: рубидій, цезій та ін; • Визначають хімічний склад різних руд і мінералів; • Метод контролю складу речовини в металургії, машинобудуванні, атомній індустрії.
- 42. для зір . Спектральнийаналіз дозволяє встановити для планет для галактики • хімічний склад • температуру • наявність атмосфери • хімічний склад атмосфери • температуру • зоряний склад • відстань • хімічний склад
- 43.
- 44. CD та DVD •Крок доріжки для CD складає приблизно = 1.6 μm. Стандартний компакт- диск має 20625 витків спіралі (загальна протяжність 5,8 км!), з інтервалом між рядками 1,6 μm. Це забезпечує решітку з 625 ліній/мм • Крок доріжки для DVD (4.7 GB) значно менший, приблизно =0.74 μm. Протяжність спіралі DVD-диску 4,7 ГБ становить 11,1 км. Роздільна здатність: ≈ 1350 ліній/мм • DVD-диски мають вдвічі більшу роздільну здатність, ніж CD-диски. Це означає, що вони можуть розділити світло на вужчі смуги довжин хвиль, що дозволяє побачити дрібніші деталі в спектрі. Однак це досягається за рахунок втрати яскравості
- 45. Ідея полягає втому, що поверхня диска має безліч мікроскопічних борозен, які використовуються для зберігання даних. Коли світло падає на цю поверхню, воно відбивається і заломлюється. Це дозволяє розділити кольори спектру
- 48.
- 49.
- 50. https://publiclab.github.io/spectral-workbench.js/examples/new-capture/ SpectralWorkbench.org — цевеб-додаток для збирання, архівування, обміну та аналізу спектральних даних для саморобних спектрометрів. За його допомогою ви зможете: підключити настільний USB- спектрометричний комплект. скануйте та зберігайте зразки. https://youtu.be/Y6RZ-egosn0?si=i4A5b6GtarWKXQ-x
- 52.
- 53.