Дисперсия света.
Инфракрасные и ультрафиолетовые части спектров.
План изложения
1. Дисперсия света.
2. Виды спектров.
3. Спектральный анализ.
4. Ультрафиолетовые и инфракрасные части спектра.
1. Если на призму сначала красный, а затем синий свет, то видно, что синий свет проходя через призму отклоняется от первоначального направления сильнее, чем красный. Поэтому можно сделать вывод, что абсолютный показатель преломления стекла для красных лучей меньше, чем для синих
Т.е. красные лучи распространяются в стекле быстрее, чем синие.
А теперь давайте посмотрим, что же произойдет, если пропустить луч белого света через трехгранную стеклянную призму.
Опыты показали, что в вакууме скорость света не зависит от частоты или длины волны.
Длина световой волны в вакууме 
, где c – скорость света в вакууме, n – частота излучения.
Абсолютный показатель преломления среды 
где v – скорость света в среде, зависящая от длины волны.
Зависимость показателя преломления от частоты колебаний (или длины световой волны) называют дисперсией света.
В подавляющем большинстве случаев с увеличением длины волны показатель преломления уменьшается. Такую дисперсию называют нормальной.
Распределение интенсивности излучения по частотам колебаний (длинам волн) называют спектром этого излучения.
С помощью стеклянной трехгранной призмы в 1666г Ньютон впервые установил, что белый свет имеет сплошной спектр, который он разложил на семь участков цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Свет одного цвета назвали монохроматическим.
Только белый свет при прохождении через вещество, раскладывается на цвета.
|
|
В 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого. (Видео Галилео)
Перед вами схема трёх основных цветов. 
Красный, жёлтый и синий – наиболее чистые цвета, ибо их нельзя получить смешением других цветов. Из них же, напротив, можно получить все остальные цвета. Три вторичных цвета получаются путём смешивания основных: красный и жёлтый в смеси дают оранжевый, жёлтый с синим, дают зелёный, синий с красным дают пурпурный. Цвета, противолежащие на цветовом круге, называются дополнительными (Дополнительный к зелёному – красный и т. д.), в смеси, с которыми они дают белый цвет. Зарисуйте, пожалуйста, эту схему
Дисперсией света объясняется появление радуги.
Спектр белого света, получаемый с помощью дифракционной решетки, называют дифракционным, или нормальным.
2. Прибор для разложения сложного света и наблюдения спектров называется спектроскопом, а прибор для фотографирования спектров - спектрографом.
Спектры полученные от самосветящихся тел, называются спектрами испускания. Бывают трех видов: сплошные, линейчатое, полосатые.
Сплошные спектры получаются от светящихся твердых и жидких тел в результате их нагревания.
Линейчатые спектры получаются от светящихся газов или паров. Состоят из узких линий различных цветов, разделенных темными промежутками.
Полосатые спектры состоят из ряда светлых полос. Разделенных темными промежутками и создаются излучением молекул.
Прозрачные вещества поглощают часть падающего на них излучения, и в спектре, полученном после прохождения белого света через такие вещества, появляются темные линии, или полосы поглощения. Такой спектр называется спектром поглощения. Объяснение возникновения спектров поглощения дано в законе Кирхгофа: всякое вещество поглощает преимущественно свет тех длин волн, который оно само может испускать.
|
|
Как же определяется цвет тела?
Цвет прозрачного тела определяется составом того света, который проходит через него. Если прозрачное тело равномерно поглощает лучи всех цветов, то в проходящем белом свете оно бесцветно, а при цветном освещении имеет цвет тех лучей, которыми освещено. При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено. Это свойство используется в различных светофильтрах.
Цвет непрозрачного тела определяется смесью цветов лучей, которые оно отражает. Если тело равномерно отражает лучи всех цветов, то при освещении белым светом оно кажется белым.
3. Метод исследования, позволяющий по спектру испускания и поглощения судить о химическом составе вещества, называют спектральным анализом. Бывает качественный и количественный спектральные анализы.
Качественный спектральный анализ позволяет по линейчатому спектру какого-либо вещества установить какие химические элементы входят в его состав.
Первым достижением спектрального анализа было открытие новых химических элементов. Бунзен и Кирхгоф (основатели спектрального анализа) открыли новые металлы-рубидий и цезий, а затем индий и талий. Это один из самых простых и быстрых способов определения состава различных химических соединений.
|
|
Количественный спектральный анализ позволяет по интенсивности свечения спектральных линий химического элемента определить его процентное содержание в исследуемом образце.
4. В начале XIX в. было обнаружено, что выше (по длине волны) красной части спектра видимого света находится невидимый глазом инфракрасный участок спектра, а ниже фиолетовой части спектра видимого света находится невидимый ультрафиолетовый участок спектра.
Инфракрасные лучи преломляются слабее красных и имеют длины волн от 0,76 до 350 мкм. Они обладают ярко выраженным тепловым действием. Инфракрасные лучи испускают все тела в природе, т.к. их возникновение обусловлено хаотическим движением молекул и атомов в любом веществе. При повышении температуры энергия инфракрасного излучения быстро возрастает. Инфракрасное излучение Земли уносит энергию в мировое пространство, что способствует ее охлаждению. Именно поэтому в пустынях, где атмосфера прозрачна, ночью становится холодно, хотя днем жарко. Если есть облако, инфракрасное излучение с поверхности Земли отражается от них и потери энергии в мировое пространство уменьшаются. Поэтому зимой при густой облачности на поверхности Земли становится теплее.
Используется: для сушки материалов, для сигнализации при плохой видимости, для фотографирования в темноте, для наведения на цель снарядов, ракет, приборы ночного видения.
Ультрафиолетовые лучи преломляются сильнее фиолетовых и имеют длины волн от 0,4 до 0,005 мкм.. Они обладают ярко выраженным химическим действием. Ультрафиолетовые лучи довольно сильно поглощаются атмосферой и у поверхности Земли их немного. Ультрафиолетовые лучи убивают бактерии. В небольших дозах они приносят пользу человеку, вызывают загар. Лучи используются в фотографии, для обнаружения скрытых надписей и стертого текста.