Спектры и спектральные аппараты

Слайд 1. Спектры и спектральные аппараты

Изучение природы света и состава вещества в 11 классе

Слайд 2. Что такое спектр?

Спектр — это совокупность цветовых полос, получающихся при разложении светового луча.

Белый свет является сложным: он состоит из электромагнитных волн разной длины. При переходе из воздуха в стекло (призму) волны разной частоты преломляются под разными углами.

Самое слабое отклонение у красного цвета (длинные волны), самое сильное — у фиолетового (короткие волны).

Слайд 3. Основные виды спектров испускания

Сплошная радужная полоса. Излучается раскаленными твердыми телами, жидкостями и сжатыми газами.

Отдельные узкие линии на темном фоне. Дают газы в атомарном состоянии при низком давлении.

Группы близко расположенных линий, образующих полосы. Характерен для молекул, не связанных в кристаллы.

Слайд 4. Устройство спектроскопа

Коллиматор — трубка со щелью и линзой для создания параллельного пучка лучей.

Призма — основной элемент, осуществляющий дисперсию (разложение) света.

Зрительная труба — линза и окуляр для наблюдения и увеличения полученного спектра.

Фотокамера — в спектрографах используется вместо окуляра для фиксации результата.

Слайд 5. Сравнение: Призма vs Решетка

Дисперсия основана на преломлении. Красный свет отклоняется меньше всего. Спектр нелинейный: синее и фиолетовое области сильно растянуты по сравнению с красной.

Дисперсия основана на дифракции и интерференции. Красный свет отклоняется сильнее всего. Спектр линейный: угол отклонения пропорционален длине волны $\lambda$.

Слайд 6. Энергия в спектре

На графике показано распределение интенсивности излучения абсолютно черного тела. По положению максимума (длине волны) ученые могут точно определить температуру удаленного объекта, например, звезды.

Слайд 7. Спектральный анализ

Метод определения состава вещества по его спектру.

Каждый химический элемент имеет свой уникальный набор линий («штрих-код»).

Позволяет обнаружить примеси массой менее $10^{-10}$ г.

Не требует разрушения образца (дистанционный метод).

С помощью него были открыты новые элементы: гелий, цезий, рубидий.

Слайд 8. Практическое применение

Изучение химического состава звезд, их температуры и скорости движения.

Контроль состава сплавов в металлургии в режиме реального времени.

Дистанционный анализ загрязнения атмосферы вредными газами и примесями.

Определение состава микрочастиц улик (краска, стекло, волокна).

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему спектр Солнца является спектром поглощения (с темными линиями)?

Как изменится вид спектра, если увеличить плотность газа?

Можно ли по спектру определить, движется ли звезда к нам или от нас?

Почему линейчатые спектры называют «отпечатками пальцев» атомов?

Слайд 10. Подведем итоги

Спектр — это результат разложения света на составляющие его волны.

Спектральные аппараты используют призмы или решетки для анализа излучения.

Существуют три типа спектров: непрерывные, линейчатые и полосчатые.

Спектральный анализ — мощный инструмент физики, химии и астрономии.

Каждый атом излучает и поглощает свет только на строго определенных частотах.