Разложение излучения в спектр. Разложение излучения. Не монохроматический свет, то в его излучении присутствует целый набор частот или длин волн
 Скачать 397.73 Kb.
|
|
Для начала, чтобы понимать, о чём идёт речь, для начала нужно кое-что вспомнить. Итак: Если источник света излучает не монохроматический свет, то в его излучении присутствует целый набор частот или длин волн.  Э/м волна такого излучения является суммой всех присутствующих в ней волн различных частот (тот же белый свет, к примеру). Чтобы узнать каковы частоты или длины волн в этой волне нужно разложить её в спектр и посмотреть её спектральный состав, т. е. присутствие той или иной частоты или длины волны. Под спектром понимают распределение энергии (поглощаемой, излучаемой или рассеиваемой веществом) в шкале частот или длин волн. или Э/м излучение, разложенное по длинам волн или по энергии.   На слайде можете увидеть всякие разные спектры – непрерывный (справа) и поглощения и излучения. Cпектр излучения (испускания) — это изображение излучения, поглощенного данным веществом. Спектр поглощения — это изображение световых лучей после прохождения через данное вещество. Разложение излучения в спектр может быть осуществлено в основном с использованием явления дисперсии, дифракции или интерференции. Каждому из явлений соответствует класс спектральных приборов. Для… Спектральные приборы делятся на: а) призменные (призма в качестве диспергирующего элемента) б) интерференционные (эшелон Майкельсона, эталон Фабри-Перо ) в) дифракционные (дифракционные решётки).  Начнём с первого метода – дисперсия. Краткое напоминание Зависимость показателя преломления n света от частоты колебаний f называется дисперсией вещества. На графике можно наглядно увидеть эту зависимость.  Для большинства оптических материалов имеет место нормальная дисперсия, т.е. при уменьшении λ показатель преломления возрастает. Вследствие этого с уменьшением длины волны излучения увеличивается угол преломления, так, в видимой области фиолетовые лучи преломляются наиболее сильно, а красные лучи — наиболее слабо. Итак, для разложения излучения в простейшем спектральном приборе, основанном на явлении дисперсии используется призма. Дисперсия приводит к тому, что луч белого света, входящий в стеклянную призму, разлагается на свои составляющие цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый – спектр белого света.  Это явление установил Исаак Ньютон, проведя серию опытов. Ньютон направил луч солнечного света через маленькое отверстие на стеклянную призму. Попадая на призму, луч преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов – спектр. Ньютон на пути солнечного луча поставил красное стекло, за которым получил монохроматический свет (красный), далее призму и наблюдал на экране только красное пятно от луча света. Опыт по синтезу (получению) белого света: Сначала Ньютон направил солнечный луч на призму. Затем, собрав вышедшие из призмы цветные лучи с помощью собирающей линзы, Ньютон на белой стене получил вместо окрашенной полосы белое изображение отверстия. Ход лучей в спектрографе 1. Через узкую щель проходит пучок света. 2. Линза №1 делает пучок света параллельным. 3. Призма раскладывает белый свет по длинам волн на спектр. 4. Линза №2 собирает разошедший пучок излучения по длинам волн в разные концы экрана. 5. Фотопластинка фиксирует спектр и получается спектограмма.  б) Интерференционные спектральные приборы. Эшелон Майкельсона - спектральный прибор, представляющий собой стопу стеклянных или кварцевых пластин одинаковой толщины, сложенных на оптический контакт так, что их концы образуют "лестницу" со ступеньками равной высоты. Впервые построен А. Майкельсоном в 1898.  Параллельный пучок света, падая на эшелон, разделяется на несколько лучей (по числу пластин), проходящих разные пути в материале пластин (в прозрачных эшелонах) или в воздухе (при отражении от покрытых зеркальным слоем ступенек в отражательных эшелонах). Приобретая таким образом разность хода, лучи интерферируют между собой и разность хода двух соседних лучей составляет десятки тысяч длин волн света, но число этих лучей обычно не превышает 30-40. Этот прибор используется как спектроскоп, его разрешающая способность чрезвычайно высока, и он пригоден для анализа очень узких (порядка 10^(-11) м) участков спектра. Поэтому в эшелон Майкельсона обычно направляют предварительно монохроматизированный свет ("вырезают" в излучении узкий спектральный интервал для анализа в эшелоне). в) Дифракционные спектральные приборы. Дифракционная решётка. Скорее всего, вы помните вот эту формулу d*sinφ=kλ, где d – это период период решётки, ф – угол отклонения света после прохождения решётки, а k-порядок дифракционного максимума. В принципе, из этой формулы интуитивно понятно, как работает дифракционная решётка в качестве спектрального прибора. В составе падающего излучения есть две спектральные линии, с длиной волны λ1 и λ2. Волны с большей длиной волны отклоняются на больший угол. Центральный максимум остаётся белым, остальные окрашиваются (ну, то есть разлагаются в спектр).  Несмотря на то, что спектрум с латыни переводится как видение, электромагнитные волны не видные человеческому глазу, так же как и видимое излучение, могут быть разложены в спектр (при условии, что излучение не монохроматическое, конечно же).  ЗАЧЕМ НУЖНО Разложение излучения в спектр требуется, как ни странно, в спектральном анализе. Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества. Благодаря универсальности спектральный анализ является основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной индустрии. Широко применяется в аналитической химии, астрофизике, металлургии, машиностроении, геологической разведке, археологии и других отраслях науки. __________________________________________________________________  |