№23 Наблюдение сплошного и линейчатого спектра
учебно-методическое пособие по физике

№23 Наблюдение сплошного и линейчатого спектра

Цель работы

Качественно исследовать зависимость вида спектра излучения раскаленного тела от его температуры, доказать утверждение о том, что каждому химическому элементу соответствует определённый набор спектральных линий.

Пояснения к работе.

Краткие теоретические сведения. Атом каждого химического элемента имеет свой строго определённый набор энергетических состояний или уровней, в которых он может находиться. При переходе из одного состояния в другое он испускает электромагнитные волны строго определенных частот.

Спектры, состоящие из отдельных линий, называют линейчатыми. Такие спектры дают вещества, находящиеся в газообразном, разряженном состоянии и состоящие из отдельных атомов. В этом состоянии атомы практически не взаимодействуют друг с другом и излучают волны только тех частот, которые свойственны данному химическому элементу.

При объединении атомов в молекулы возникают дополнительные энергетические уровни, большинство из которых мало отличается от основных, a B спектре вещества рядом с основными присутствуют дополнительные линии. Линии спектра как бы образуют полосы. Чем сильнее межатомное взаимодействие, тем шире полосы спектра. Такой спектр представляет собой совокупность цветных полос, разделённых тёмными промежутками, и называется полосатым. Полосатые спектры дают, например, газы, состоящие из молекул, слабо связанных друг с другом. Для получения линейчатых и полосатых спектров используют свечение газового разряда или раскалённых паров.

Вещества, атомы которых сильно взаимодействуют друг с другом, излучают волны всех частот оптического диапазона. Спектр такого излучения представляет собой цветную радужную полоску, где цвета плавно переходят от красного к фиолетовому, и называется сплошным. Такие спектры дают сильно сжатые газы, раскалённые жидкости и твёрдые тела, а также высокотемпературная плазма. Для изучения спектров применяют специальные приборы спектроскопы и спектрографы. В зависимости от конструкции прибора разложение спектра на спектральные составляющие происходит B нем с помощью либо призмы, либо дифракционной решетки.

Перечень необходимого оборудования.

1. Прибор для определения длины световой волны. 2. Дифракционная решетка (100 штрихов на 1 мм). 3. Лабораторный штатив. 4.Набор цветных карандашей.

Дополнительное оборудование.

1. Набор спектральных трубок, заполненных разными газами; 2. Высоковольтный источник напряжения; 3. Универсальный штатив; 4. Люминесцентная лампа на панели; 5. Лампа накаливания на подставке; 6. Реостат.

Задание.

1. Самостоятельно изучить методические рекомендации по проведению лабораторной работы.

2. Повторить § 37.1-9 (1); § 170-174 (2).

3. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

4. Подготовить форму отчёта.

Работа в лаборатории.

Наблюдение сплошного спектра

1.Вставьте дифракционную решётку в прибор для измерения длины световой

волны.

2. Настройте прибор так, чтобы на его экране отчётливо наблюдались дифракционные спектры 1-го и 2-го порядков.

3. Зарисуйте вид спектра лампы накаливания, светящейся при максимальном накале нити, соблюдая последовательность расположения основных цветов.

4. Сравните полученный спектр со спектром солнечного света.

5. Проследите за изменением спектра лампы при постепенном уменьшении силы тока в ней.

6. Зарисуйте спектры при максимальном накале нити лампы и после уменьшения накала нити примерно наполовину.

7. Сделайте вывод о характере изменения спектра при уменьшении температуры

нити лампы.

Наблюдение линейчатых спектров

1.Замените лампу накаливания люминесцентной лампой и получите на экране прибора спектр этого источника света.

2. Обратите внимание на несколько ярких линий, наблюдаемых на фоне менее яркого сплошного спектра.

3. Зарисуйте спектр, который дает люминофор, и выделите на нем спектр паров

ртути.

4. Сравните спектр люминесцентной лампы со спектром лампы накаливания сделайте вывод, какой из двух источников света даёт свет, более близкий к

естественному.

5. Настройте прибор для наблюдения спектров газов, заполняющих спектральные трубки.

6. Проведите наблюдение спектров трех газов, зарисуйте их один под другим.

7. Сравните спектры газов и сделайте вывод о справедливости утверждения о том, что каждому веществу соответствует определённый набор спектральных линий.

Содержание отчета.

Отчёт должен содержать:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Перечень необходимого оборудования.

4. Рисунок спектров.

5. Ответы на контрольные вопросы.

5.1.Как объяснить изменение спектра лампы накаливания при уменьшении температуры её нити?

5.2. Почему по виду линейчатого спектра можно установить, какие химические элементы входят в состав источника света?

их окраска при

5.3. Почему предметы, окружающие наблюдателя, при освещении их белым светом оказываются окрашенными в различные цвета? Как изменится освещении монохроматическим светом, например, красным?

6. Выводы о проделанной работе.

Список литературы.

1. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Физика (учебник для средних специальных учебных заведений - М. Высшая школа 1995) §37.1-9 (1).

2. Дмитриева В. Ф. Физика (Учебное пособие для средних специальных учебных заведений - М. Высшая школа 2001г.) § 170-174 (2).

Alt