Evdə spektral analiz. Radiasiya Mexanizmi Spektral analiz nədir və necə aparılır

Sizə lazım olacaq

• - spektroskop;
• - qaz ocağı;
• - kiçik bir keramika və ya çini qaşıq;
• - təmiz süfrə duzu;
• - karbon qazı ilə doldurulmuş şəffaf sınaq borusu;
• - güclü közərmə lampası;
• - güclü "iqtisadi" qaz işıq lampası.

Təlimat

Difraksiya spektroskopu üçün bir CD, kiçik bir karton qutu, bir karton termometr qutusu götürün. Qutuya uyğunlaşdırmaq üçün diskdən bir parça kəsin. Qutunun yuxarı müstəvisində, onun qısa divarının yanında, göz qapağını səthə təxminən 135° bucaq altında yerləşdirin. Göz qapağı termometrdən hazırlanmış qutunun parçasıdır. Eksperimental olaraq boşluq üçün bir yer seçin, alternativ olaraq başqa bir qısa divarda delikləri pirsinq edin və möhürləyin.

Spektroskop yarığına qarşı güclü közərmə lampası quraşdırın. Bir spektroskopun göz qapağında siz davamlı spektri görəcəksiniz. Belə bir spektr istənilən qızdırılan obyektdə mövcuddur. Emissiya və udma xətləri yoxdur. Bu spektr kimi tanınır.

Kiçik bir keramika və ya çini qaşığa duz tökün. Spektroskopun yarığını burnerin parlaq alovunun üstündəki qaranlıq işıqsız sahəyə yönəldin. ilə alova bir qaşıq qoyun. Alovun intensiv sarı rəngə çevrildiyi anda spektroskopda öyrənilən duzun (natrium xlorid) emissiya spektrini müşahidə etmək mümkün olacaq, burada sarı bölgədə emissiya xətti xüsusilə aydın görünəcək. Eyni təcrübə kalium xlorid, mis duzları, volfram və s. Emissiya spektrləri belə görünür - qaranlıq fonun müəyyən sahələrində işıq xətləri.

Spektroskopun iş yarığını parlaq közərmə lampasına yönəldin. Karbon qazı ilə doldurulmuş şəffaf bir boru qoyun ki, spektroskopun iş yarığını örtsün. Okuyar vasitəsilə qaranlıq şaquli xətlərin kəsişdiyi davamlı spektri müşahidə etmək olar. Bu, sözdə udma spektridir, bu halda - karbon qazı.

Spektroskopun iş yarığını işə salınmış "iqtisadi" lampaya yönəldin. Adi davamlı spektrin əvəzinə, müxtəlif hissələrdə yerləşən və əsasən fərqli rənglərə malik şaquli xətlər dəstini görəcəksiniz. Buradan belə bir nəticəyə gələ bilərik ki, belə bir lampanın emissiya spektri gözə görünməyən, lakin fotoşəkil çəkmə prosesinə təsir edən adi bir közərmə lampasının spektrindən çox fərqlidir.

Əlaqədar videolar

Qeyd

2 növ spektroskop var. Birincisi şəffaf dispersiv trihedral prizmadan istifadə edir. Tədqiq olunan obyektdən gələn işıq dar yarıqdan ona verilir və okulyar borunun köməyi ilə digər tərəfdən müşahidə edilir. İşığa müdaxilə etməmək üçün bütün struktur işıq keçirməyən bir korpusla örtülmüşdür. O, həmçinin işıq izolyasiya edən elementlərdən və borulardan ibarət ola bilər. Belə bir spektroskopda linzaların istifadəsi isteğe bağlıdır. Spektroskopun ikinci növü difraksiyadır. Onun əsas elementi difraksiya barmaqlığıdır. Obyektdən gələn işığın yarıqdan qidalanması da arzu edilir. CD və DVD-lərdən parçalar indi tez-tez evdə hazırlanmış dizaynlarda difraksiya barmaqlıqları kimi istifadə olunur. İstənilən növ spektroskop təklif olunan təcrübələr üçün edəcək;

Süfrə duzunun tərkibində yod olmamalıdır;

Təcrübələr ən yaxşı köməkçi ilə aparılır;

Bütün təcrübələr ən yaxşı şəkildə qaranlıq bir otaqda və həmişə qara fonda aparılır.

Faydalı məsləhət

Sınaq borusunda karbon qazı əldə etmək üçün içinə bir parça adi məktəb təbaşiri qoyun. Xlorid turşusu ilə doldurun. Yaranan qazı təmiz bir sınaq borusuna yığın. Karbon qazı havadan ağırdır, ona görə də boş bir sınaq borusunun dibində toplanaraq havanı oradan çıxarmağa məcbur edəcək. Bunun üçün borunu qaz mənbəyindən boş sınaq borusuna, yəni reaksiyanın baş verdiyi sınaq borusuna endirin.

"Spektr" fiziki termini "görmə" və ya hətta "kabus" mənasını verən latın spektr sözündəndir. Amma belə tutqun söz adlanan mövzu birbaşa göy qurşağı kimi gözəl təbiət hadisəsi ilə bağlıdır.

Geniş mənada spektr müəyyən bir fiziki kəmiyyətin dəyərlərinin paylanmasıdır. Xüsusi bir hal elektromaqnit şüalanma tezliklərinin paylanmasıdır. İnsan gözü ilə qəbul edilən işıq da bir növ elektromaqnit şüalanmasıdır və onun spektri var.

Spektrin kəşfi

İşığın spektrini kəşf etmək şərəfi İ.Nyutona məxsusdur. Bu tədqiqata başlayan alim praktiki məqsəd güdürdü: teleskoplar üçün linzaların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq. Problem onda idi ki, təsvirin müşahidə edilə bilən kənarları göy qurşağının bütün rənglərinə boyanmışdı.

İ.Nyuton bir təcrübə qurdu: işıq şüası ekrana düşən kiçik bir dəlikdən qaranlıq otağa daxil oldu. Lakin onun yoluna üçbucaqlı şüşə prizma qoyulmuşdu. Ekranda ağ işıq ləkəsi əvəzinə göy qurşağı zolağı göründü. Ağ günəş işığı mürəkkəb, kompozit oldu.

Alim təcrübəni çətinləşdirib. O, ekranda kiçik deşiklər etməyə başladı ki, onlardan yalnız bir rəngli şüa (məsələn, qırmızı), ekranın arxasında isə ikinci və başqa bir ekran keçsin. Məlum oldu ki, birinci prizmanın işığı parçaladığı rəngli şüalar ikinci prizmadan keçərək onun tərkib hissələrinə parçalanmır, yalnız kənara çıxırlar. Buna görə də, bu işıq şüaları sadədir, lakin onlar müxtəlif yollarla sındılar, bu da "" işığın ayrılmasına imkan verdi.

Beləliklə, aydın oldu ki, müxtəlif rənglər İ.Nyutondan əvvəl düşünüldüyü kimi "işığın qaranlığa qarışmasının" müxtəlif dərəcələrindən gəlmir, işığın özünün tərkib hissələridir. Bu kompozisiya işığın spektri adlanırdı.

İ.Nyutonun kəşfi öz dövrü üçün böyük əhəmiyyət kəsb etdi, işığın təbiətinin öyrənilməsinə çox şey verdi. Lakin işıq spektrinin öyrənilməsi ilə bağlı elmdə əsl inqilab 19-cu əsrin ortalarında baş verdi.

Alman alimləri R.V.Bunsen və G.R.Kirxhoff müxtəlif duzların buxarlanması ilə qarışan oddan yayılan işığın spektrini tədqiq ediblər. Spektr çirklərdən asılı olaraq dəyişirdi. Bu, tədqiqatçıları işıq spektrlərindən Günəşin və digər ulduzların kimyəvi tərkibini mühakimə etmək üçün istifadə oluna biləcəyi fikrinə gətirib çıxardı. Spektral analiz metodu belə yarandı.

Böyük ingilis alimi İsaak Nyutonun "spektr" sözü günəş şüası üçbucaqlı prizmadan keçən zaman əldə edilən çoxrəngli zola işarə edirdi. Bu qrup göy qurşağına çox bənzəyir və gündəlik həyatda ən çox spektr adlanan bu qrupdur. Bu arada, hər bir maddənin öz emissiya və ya udma spektri var və bir neçə təcrübə aparılarsa, onları müşahidə etmək olar. Maddələrin müxtəlif spektrlər vermək xassələri müxtəlif fəaliyyət sahələrində geniş istifadə olunur. Məsələn, spektral analiz ən dəqiq kriminalistik üsullardan biridir. Çox vaxt bu üsul tibbdə istifadə olunur.

Sizə lazım olacaq

• - spektroskop;
• - qaz ocağı;
• - kiçik bir keramika və ya çini qaşıq;
• - təmiz süfrə duzu;
• - karbon qazı ilə doldurulmuş şəffaf sınaq borusu;
• - güclü közərmə lampası;
• - güclü "iqtisadi" qaz işıq lampası.

Təlimat

• Difraksiya spektroskopu üçün bir CD, kiçik bir karton qutu, bir karton termometr qutusu götürün. Qutuya uyğunlaşdırmaq üçün diskdən bir parça kəsin. Qutunun yuxarı müstəvisində, onun qısa divarının yanında, göz qapağını səthə təxminən 135° bucaq altında yerləşdirin. Göz qapağı termometrdən hazırlanmış qutunun parçasıdır. Eksperimental olaraq boşluq üçün bir yer seçin, alternativ olaraq başqa bir qısa divarda delikləri pirsinq edin və möhürləyin.
• Spektroskop yarığına qarşı güclü közərmə lampası quraşdırın. Bir spektroskopun göz qapağında siz davamlı spektri görəcəksiniz. Radiasiyanın belə spektral tərkibi istənilən qızdırılan obyektdə mövcuddur. Emissiya və udma xətləri yoxdur. Təbiətdə bu spektr göy qurşağı kimi tanınır.
• Kiçik bir keramika və ya çini qaşığa duz tökün. Spektroskopun yarığını burnerin parlaq alovunun üstündəki qaranlıq işıqsız sahəyə yönəldin. Alova bir qaşıq duz qoyun. Alovun intensiv sarıya çevrildiyi anda, sarı bölgədə emissiya xəttinin xüsusilə aydın görünəcəyi spektroskopda öyrənilən duzun (natrium xlorid) emissiya spektrini müşahidə etmək mümkün olacaq. Eyni təcrübə kalium xlorid, mis duzları, volfram və s. Emissiya spektrləri belə görünür - qaranlıq fonun müəyyən sahələrində işıq xətləri.
• Spektroskopun iş yarığını parlaq közərmə lampasına yönəldin. Karbon qazı ilə doldurulmuş şəffaf bir boru qoyun ki, spektroskopun iş yarığını örtsün. Okuyar vasitəsilə qaranlıq şaquli xətlərin kəsişdiyi davamlı spektri müşahidə etmək olar. Bu, sözdə udma spektridir, bu halda - karbon qazı.
• Spektroskopun iş yarığını işə salınmış "iqtisadi" lampaya yönəldin. Adi davamlı spektrin əvəzinə, müxtəlif hissələrdə yerləşən və əsasən fərqli rənglərə malik şaquli xətlər dəstini görəcəksiniz. Buradan belə bir nəticəyə gələ bilərik ki, belə bir lampanın emissiya spektri gözə görünməyən, lakin fotoşəkil çəkmə prosesinə təsir edən adi bir közərmə lampasının spektrindən çox fərqlidir.

• dərslik

Dostlar, cümə axşamı yaxınlaşır, bu, cazibədar alacakaranlığın örtüyü altında spektrometrinizi əldə edə biləcəyiniz və bütün gecə çıxan günəşin ilk şüalarına qədər közərmə lampasının spektrini ölçə biləcəyiniz gözəl bir intim vaxtdır. günəş doğar, onun spektrini ölçün.
Spektrometriniz necə hələ də yoxdur? Fərqi yoxdur, gəlin kəsimin altına girək və bu anlaşılmazlığı düzəldək.
Diqqət! Bu məqalə tam hüquqlu bir dərslik kimi görünmür, ancaq oxuduqdan sonra bəlkə də 20 dəqiqədən sonra ilk radiasiya spektrinizi parçalayacaqsınız.

İnsan və spektroskop

Əslində, müəllifin işi sayəsində ilk spektroskopumu DVD diskinin ötürücü difraksiya ızgarasından və çayın altından karton qutudan, hətta bundan əvvəl də bir yuvası olan sıx bir karton parçasından və bir transmissiv barmaqlıqdan yığdım. DVD boş mənim üçün kifayət idi.
Nəticələrin heyrətamiz olduğunu deyə bilmərəm, amma ilk spektrləri əldə edə bildik, möcüzəvi şəkildə spoyler altında prosesin fotoşəkillərini saxladıq.

Fotospektroskoplar və spektr

Bir karton parçası ilə ilk seçim

Bir qutu çay ilə ikinci seçim

Və tutulan spektr

Rahatlığım üçün yeganə şey, o, bu dizaynı USB video kamera ilə dəyişdirdi, belə oldu:

spektrometrin şəkli

Dərhal deməliyəm ki, bu modifikasiya məni mobil telefonun kamerasından istifadə etmək zərurətindən xilas etdi, lakin bir çatışmazlıq var idi: kamera Spectral Worckbench xidmətinin parametrlərinə uyğunlaşdırıla bilmədi (bunlar aşağıda müzakirə olunacaq). Buna görə də spektri real vaxtda çəkə bilmədim, lakin artıq toplanmış fotoşəkilləri tanımaq olduqca mümkün idi.

Beləliklə, tutaq ki, yuxarıdakı təlimatlara uyğun olaraq bir spektroskop aldınız və ya yığdınız.
Bundan sonra PublicLab.org layihəsində hesab yaradın və SpectralWorkbench.org xidmət səhifəsinə keçin.Sonra mən sizə özüm istifadə etdiyim spektrin tanınması texnikasını təsvir edəcəyəm.
Başlamaq üçün spektrometrimizi kalibrləməliyik.Bunun üçün bir floresan lampanın spektrinin şəklini çəkməli olacaqsınız, tercihen böyük tavan lampası, lakin enerjiyə qənaət edən lampa bunu edəcək.
1) Spektrləri çək düyməsini basın
2) Şəkil yükləyin
3) Sahələri doldurun, faylı seçin, yeni kalibrləmə seçin, cihazı seçin (mini spektroskop və ya sadəcə fərdi seçə bilərsiniz), şaquli və ya üfüqi olan spektri seçin ki, əvvəlki proqramın ekran görüntüsü üfüqidir
4) Qrafikləri olan bir pəncərə açılacaq.
5) Spektrinizin necə fırlandığını yoxlayın. Mavi diapazon solda, qırmızı diapazon sağda olmalıdır. Əgər belə deyilsə, daha çox alət seçin - üfüqi olaraq çevirin düyməsini, bundan sonra görüntünün fırlandığını və qrafikin olmadığını görürük, buna görə də daha çox alətə basırıq - fotodan yenidən çıxarırıq, bütün zirvələr yenidən real zirvələrə uyğun gəlir. .

6) Calibrate düyməsini basın, start düyməsini basın, birbaşa diaqramda mavi zirvəni seçin (ekran görüntüsünə baxın), LMB düyməsini basın və pop-up pəncərə yenidən açılır, indi biz bitirməliyik və sonuncu yaşıl zirvəni seçməliyik, bundan sonra səhifə yenilənəcək və biz kalibrlənmiş dalğa uzunluqları şəklini alacağıq.
İndi siz tədqiq olunan digər spektrləri doldura bilərsiniz, kalibrləmə tələb edərkən artıq kalibrlədiyimiz qrafiki göstərməlisiniz.

Ekran görüntüsü

Konfiqurasiya edilmiş proqramın növü

Diqqət! Kalibrləmə, gələcəkdə təsvirin ayırdetmə cihazındakı dəyişikliyi kalibrləmiş eyni cihazla şəkil çəkəcəyinizi güman edir, fotodakı spektrin kalibrlənmiş nümunədəki mövqeyə nisbətən güclü yerdəyişməsi ölçmə nəticələrini təhrif edə bilər.
Düzünü desəm, redaktorda şəkillərimi bir az düzəltdim. Arxa işıq olsaydı, ətrafı qaralddım, düzbucaqlı bir şəkil əldə etmək üçün bəzən spektri bir az fırladım, amma bir daha fayl ölçüsünü təkrarlayıram və spektrin özünün görüntüsünün mərkəzinə nisbətən yerini dəyişməmək daha yaxşıdır. .
Makroslar, avtomatik və ya əl ilə parlaqlığın tənzimlənməsi kimi digər funksiyalarla bunu özünüz başa düşməyinizi təklif edirəm, mənim fikrimcə, onlar o qədər də kritik deyil.
Sonra ortaya çıxan qrafiklər rahat şəkildə CSV-yə köçürülür, birinci nömrə fraksiya (ehtimal ki, fraksiya) uzun dalğa olacaq və radiasiya intensivliyinin orta nisbi dəyəri vergüllə ayrılacaqdır. Əldə edilən dəyərlər, məsələn, Scilab-da qurulmuş qrafiklər şəklində gözəl görünür

SpectralWorkbench.org-da smartfonlar üçün proqramlar var. Mən onlardan istifadə etməmişəm. ona görə də qiymət verə bilmərəm.

Göy qurşağının bütün rənglərində rəngarəng bir gün keçirin dostlar.

Suallar.

1. Davamlı spektr nə kimi görünür?

Davamlı spektr, göy qurşağının bütün rənglərindən ibarət olan, bir-birinə rəvan birləşən bir zolaqdır.

2. Davamlı spektr hansı cisimlərin işığından alınır? Nümunələr verin.

Bir neçə min dərəcə Selsi temperaturu olan bərk və maye cisimlərin (elektrik lampasının filamenti, ərimiş metal, şam alovu) işığından davamlı spektr əldə edilir. O, həmçinin yüksək təzyiqdə parlaq qazlar və buxarlar tərəfindən verilir.

3. Xətt spektrləri necə görünür?

Xətt spektrləri xüsusi rənglərin fərdi xətlərindən ibarətdir.

4. Natrium emissiyasının xətti spektrini necə əldə etmək olar?

Bunun üçün ocaq alovuna bir parça adi duz (NaCl) əlavə edə və spektroskop vasitəsilə spektri müşahidə edə bilərsiniz.

5. Xətt spektrləri hansı işıq mənbələrindən alınır?

Xətt spektrləri aşağı sıxlıqlı işıqlı qazlar üçün xarakterikdir.

6. Xətt udma spektrlərinin alınması mexanizmi nədir (yəni onları əldə etmək üçün nə etmək lazımdır)?

Xətt udma spektrləri daha parlaq və daha isti bir mənbədən işığın aşağı sıxlıqlı qazlardan keçməsi ilə əldə edilir.

7. Natriumun xətti absorbsiya spektrini necə əldə etmək olar və o, necə görünür?

Bunun üçün közərmə lampasının işığı natrium buxarı olan bir qabdan keçməlidir. Bunun nəticəsində, natrium emissiya spektrində sarı xətlərin olduğu yerdə, közərmə lampasından gələn davamlı işıq spektrində dar qara xətlər görünəcəkdir.

8. Emissiya və udma xətti spektrlərinə aid Kirxof qanununun mahiyyəti nədir?

Kirchoff qanunu müəyyən bir elementin atomlarının eyni tezliklərdə işıq dalğalarını udduğunu və yaydığını bildirir.