конспект 2. Конспект. Конспект Все спектры можно разделить на три типа. Непрерывные (сплошные) спектры

• Название: Конспект Все спектры можно разделить на три типа. Непрерывные (сплошные) спектры
• Анкор: конспект 2.07
• Дата: 30.03.2022
• Размер: 44.09 Kb.
• Имя файла: Конспект.docx
• Тип: Конспект; #429881

Конспект

Все спектры можно разделить на три типа.

1. 
   Непрерывные (сплошные) спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. В сплошном спектре представлены все длины волн.
   
2. 
   Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. Атомы практически не взаимодействуют друг с другом. Изолированные атомы данного химического элемента излучают строго определенные длины волн. Все металлы в газообразном состоянии дают линейчатые спектры. Для наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом. При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются.
   
3. 
   Полосатые спектры состоят из отдельных полос, разделенных темными промежутками. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом. Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдения линейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.
   

Для получения спектров служат спектральные приборы. Монохроматором называется спектральный прибор, выделяющий из интегрального излучения квазимонохроматическое, энергия которого распределена в достаточно малом интервале длин волн .
Постоянная h=6,62 *10^-34 Дж*с впервые введена М.Планком в 1900 г. При решении задачи о распределении энергии в спектре черного тела. Впоследствии постоянная h получила название постоянной Планка.

Наиболее точное её значение получается из измерений коротковолновой границы тормозного рентгеновского излучения. В данной работе постоянная Планка определяется из спектра поглощения водного раствора K₂Cr₂O₇ (двухромовокислого калия), т.е. методом абсорбционной спектроскопии.

Свет, проходя через любую среду, поглощается. Поглощение света

связано с преобразованием в веществе энергии электрического излучения в другие виды энергии. Согласно электронной теории взаимодействие света и вещества сводится к взаимодействию электромагнитного поля световой волны с атомами и молекулами вещества. Электроны, входящие в состав атомов, могут колебаться под действием переменного электрического поля

световой волны. Часть энергии световой волны затрачивается на возбуждение колебания электронов. Частично энергия колебания электронов вновь переходит в энергию светового излучения, а также переходит и в другие формы энергии, например, в энергию теплового движения.

В водном растворе молекула K₂Cr₂O₇ диссоциирует на ионы: K₂Cr₂O₇  2K⁺  (Cr₂O₇)^-2. (1)

Ион К⁺ в видимой части спектра не поглощает света (т.к. лишен оптического электрона), а ион (Cr₂O₇ )^-2 поглощает свет в сине-зеленой части спектра.При таком поглощении света происходит реакция фотохимического разложения иона (Cr₂O₇ )^-2:

(Cr₂O₇ )^-2 +E-> CrO₃+(CrO₄)^-2, (2)

где E=3,672*10^-19 Дж - энергия, необходимая для протекания реакции (2).

Эта энергия поставляется квантом света (фотоном).
В фотохимии известно два основных закона:

1. 
   Закон Гроттгуса-Драпера утверждает, что реакция может инициироваться только излучением, которое действительно поглощается. Здесь нужно обратить внимание на слова «действительно поглощается». Дело в том, что, если свет просто проходит через раствор, он не инициирует фотохимическую реакцию.
   
2. 
   Закон Эйнштейна-Штарка гласит: молекула, ответственная за первичный фотохимический процесс, поглощает один фотон. Из закона Эйнштейна-Штарка не обязательно следует, что при поглощении одного фотона молекула даст только один продукт: если далее следует цепная реакция, то поглощение одного фотона может привести к образованию в качестве продукта нескольких молекул.
   

Отношение числа реагирующих молекул N₁ к числу поглощенных фотонов N₂ называется квантовым выходом  фотохимической реакции:

=N₁/N₂ (3)

Для реакции (2)  1

Из первого закона следует, что

• 
  если энергия фотона
  

hc/ 

то такой фотон инициирует реакцию (2);

• 
  если энергия фотона
  

hc/ 

то реакция (2) не идёт.

По этой причине при падении на раствор «белого» света в спектре прошедшего через раствор света будут отсутствовать те длины волн, для которых выполняется условие (4), т.е. спектр оказывается, как бы отрезанным с фиолетово-синего конца. Через раствор пройдет без поглощения излучение тех длин волн, для которых выполняется условие (5). Изменяя длину волны ₀ , соответствующую началу поглощения, можно записать:

hc/₀=E, (6)

откуда получается выражение для определения постоянной Планка:

h=E*₀/c. (7)

Краткое описание монохроматора УМ-2

На границе раздела двух сред с различными показателями преломления волны разных длин волн преломляются по-разному. Зависимость показателя преломления (или скорости света) от частоты (или длины волны) называется дисперсией света. Эта зависимость легко обнаруживается, например, при прохождении пучка белого света через призму, изготовленную из какой-либо прозрачной среды. На экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоска, которая называется дисперсионным (призматическим) спектром. Если выделить волны определенного направления, будет осуществлена монохроматизация. Этот принцип лежит в основе работы спектрального прибора – призменного монохроматора, пространственно разделяющего лучи разных длин волн.


Схема монохроматора представлена на рис. 1. Свет от источника излучения S фокусируется линзами Л₁ и Л₂ на входную щель монохроматора S₁ , находящуюся в фокальной плоскости его объектива О₁ , и параллельным пучком падает на диспергирующий элемент монохроматора – призму П. Призма разлагает свет на монохроматические составляющие. Выходной объектив О₂ монохроматора собирает монохроматические пучки в различных точках фокальной плоскости Пл, где расположена выходная щель S₂ . Спектральные линии различных цветов в фокальной плоскости Пл представляют собой монохроматические изображения входной щели S₁ . Совокупность этих изображений представляет спектр излучения источника. Перемещая спектр относительно щели S₂ поворотом призмы П (либо щель S₂ относительно спектра), можно получить за выходной щелью световые пучки различного спектрального состава. Такой процесс называется сканированием спектра. Обычно сканирование производится не

перемещением выходной щели, а поворотом призмы П. Каждому фиксированному углу поворота призмы П соответствует на выходе монохроматора излучение с определенной длиной волны. Призменный монохроматор УМ-2 предназначен для работы в видимой и ближней инфракрасной области спектра (от 0,38 до 1 мкм). Основой его оптической схемы призма постоянного отклонения Аббе из стекла ТФ-3. Максимальная ширина раскрытия входной и выходной щелей 4 мм, высота 15 мм. Спектр сканируется поворотом призмы.
Проградуировать монохроматор – это значит определить длины

волн, соответствующие делениям шкалы барабана. Для этого используют в качестве источника света ртутную лампу, дающую линейчатый спектр с известным расположением линий. Совмещая линии спектра с индексом, расположенным в плоскости выходной щели, берут отсчет по барабану. По этим данным строят градуировочный график. На оси ординат откладывают деления барабана, на оси абсцисс – соответствующие длины волн.