Под воздействием ниспадающего света атомы газа переходят в возбужденное состояние. Причем для возбуждения атомов пригодны не любые длины волн, а только некоторые, строго определенные для этой разновидности газа. Как раз эти длины волн газ и «забирает себе» из света.
Необходимо отметить, что газ изымает из непрерывного спектра точно те самые длины волн, которые излучает сам! Темные линии в спектре поглощения газа точно соответствуют ярким линиям его спектра излучения.
На рисунке 44 сопоставляются спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.
Рисунок 44. Спектры поглощения и испускания для паров натрия
Совпадение линий впечатляет, не так ли?
Линии поглощения наблюдаются и в спектре Солнца их называют Фраунгоферовы линии.
Фраунгоферовы линии впервые наблюдал в 1802 английский физик У. Волластон, в 1814 они обнаружены и подробно описаны Й. Фраунгофером; правильно объяснены Г. Р. Кирхгофом. Наблюдается более 20 тыс. Ф. л. в ИК-, УФ- и видимой областях солнечного спектра, многие из них отождествлены со спектральными линиями известных химических элементов.
Рассматривая спектры поглощения и испускания, ученые-физики XIX в. сделали вывод, что атом имеет сложный состав, т.е. некоторую внутреннюю структуру. На этой структуре и работает механизм излучения и поглощения света внутри атома!
Атомы различных химических элементов должны отличаться по своей внутренней структуре. Поэтому атомные спектры различных химических элементов уникальны, т.е. для каждого вещества - свой спектр.
Спектры наблюдают с помощью специальных приборов. Рассмотрим устройство спектроскопа двухтрубного.
Спектроскоп двухтрубный состоит из окуляра, зрительной трубы, объективов, коллиматора, щели и микрометрического винта. При наблюдении спектров щель направляют на источник света и с помощью объективов и окуляра добиваются появления четкого изображения. Вращением винта меняют видимую часть спектра.
|
|
Выполнение лабораторной работы.
1. Спектроскоп устанавливается в штативе таким образом, чтобы щель его коллиматора была расположена вертикально. Перед щелью на расстоянии нескольких сантиметров установите электрическую лампочку на подставке так, чтобы ее нить накаливания была на высоте щели, и подключите лампу через реостат к источнику тока. После этого включите лампу накаливания и при полном накале наблюдайте сплошной спектр излучения нити.
2. Зарисуйте цветными карандашами картину спектра, наблюдаемого вами.
Оказывается, что спектры лампы накаливания и люминесцентной лампы отличаются. На рисунке представлены для сравнения их спектры.
3. Опишите, чем спектр люминесцентной лампы отличается от спектра лампы накаливания.
4. Теперь перейдем к рассмотрению спектров различных газов. Для этого необходимо вставить трубку с исследуемым газом, например, с ртутью, в держатель прибора для зажигания спектральных трубок и подключить прибор к источнику напряжения. 
Затем зажгите спектральную трубку и рассмотрите в спектроскоп линейчатый спектр излучения ртути.
После чего зарисуйте его цветными карандашами и опишите основные цвета в наблюдаемой последовательности. и зарисуйте его спектр излучения.
Сравните полученный линейчатый спектр излучения ртути с табличными спектрами с других газов. Обратите внимание на положение цветных линий в спектрах разных веществ. Положение линий спектров связано с длинами волн, которые излучают атомы данных веществ, а также со строением атомов и их энергетическими уровнями. Сделайте вывод.
|
|
5. Наблюдаем спектр поглощения. Пропускаем свет от лампы накаливания через раствор, описываем какие изменения при этом происходят в наблюдаемом спектре
Контрольные вопросы.
1. Что называют дисперсией света?
2. Чем отличаются дисперсионный и дифракционный спектр?
3. Начертить схему спектроскопа, указать основные его части.
4. Описать зарисовать сплошной спектр. Какие вещества дают сплошной спектр?
Как по нему можно определить температуру светящегося тела. Почему отличаются спектры люминесцентной лампы и лампы накаливания?
5. Описать линейчатые спектры. Какие вещества дают линейчатый спектр? Объясните, почему отличаются положение и длина волны цветных линий линейчатых спектров различных газов?
Почему по ним можно провести количественный и качественный анализ химического состава вещества.
6. Описать полосатые спектры. Какие вещества и почему дают такие спектр?
7. Описать спектры поглощения. Какие вещества дают спектр поглощения?
Как по ним определяют химический состав вещества? Что называют фраунгоферовыми линиями?