Analisis spektral di rumah. Mekanisme Radiasi Apa itu analisis spektral dan bagaimana melakukannya

Anda akan perlu

• - spektroskop;
• - pembakar gas;
• - sendok keramik atau porselen kecil;
• - garam meja murni;
• - tabung reaksi transparan berisi karbon dioksida;
• - lampu pijar yang kuat;
• - lampu lampu gas "ekonomis" yang kuat.

Petunjuk

Untuk spektroskop difraksi, ambil CD, kotak karton kecil, kotak termometer karton. Gunting sepotong disk agar sesuai dengan kotaknya. Di bidang atas kotak, di sebelah dinding pendeknya, posisikan eyepiece pada sudut kira-kira 135° ke permukaan. Lensa mata adalah bagian dari kotak termometer. Pilih tempat untuk celah secara eksperimental, secara bergantian menusuk dan menutup lubang di dinding pendek lainnya.

Pasang lampu pijar yang kuat di seberang celah spektroskop. Di lensa mata spektroskop, Anda akan melihat spektrum kontinu. Spektral seperti itu ada di benda yang dipanaskan. Ia tidak memiliki garis emisi dan penyerapan. Spektrum ini dikenal dengan .

Sendok garam ke dalam sendok keramik atau porselen kecil. Arahkan celah spektroskop ke area gelap tidak bercahaya di atas nyala terang pembakar. Masukkan sendok ke dalam api dengan. Pada saat nyala berubah menjadi kuning pekat, dimungkinkan untuk mengamati spektrum emisi garam yang dipelajari (natrium klorida) dalam spektroskop, di mana garis emisi di wilayah kuning akan terlihat sangat jelas. Eksperimen yang sama dapat dilakukan dengan kalium klorida, garam tembaga, tungsten, dan sebagainya. Beginilah tampilan spektrum emisi - garis terang di area tertentu dengan latar belakang gelap.

Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu pijar yang terang. Tempatkan tabung transparan berisi karbon dioksida sehingga menutupi celah kerja spektroskop. Melalui lensa mata seseorang dapat mengamati spektrum kontinu yang dilintasi oleh garis vertikal gelap. Inilah yang disebut spektrum serapan, dalam hal ini - karbon dioksida.

Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu "ekonomis" yang dihidupkan. Alih-alih spektrum kontinu biasa, Anda akan melihat satu set garis vertikal yang terletak di bagian yang berbeda dan dengan warna yang paling berbeda. Dari sini dapat disimpulkan bahwa spektrum emisi lampu semacam itu sangat berbeda dengan spektrum lampu pijar biasa, yang tidak terlihat oleh mata, tetapi memengaruhi proses pemotretan.

Video Terkait

catatan

Ada 2 jenis spektroskop. Yang pertama menggunakan prisma trihedral dispersif transparan. Cahaya dari objek yang diteliti diumpankan melalui celah sempit dan diamati dari sisi lain dengan bantuan tabung lensa mata. Untuk menghindari gangguan cahaya, seluruh struktur ditutup dengan casing kedap cahaya. Itu juga dapat terdiri dari elemen dan tabung berinsulasi cahaya. Penggunaan lensa dalam spektroskop semacam itu bersifat opsional. Jenis spektroskop kedua adalah difraksi. Elemen utamanya adalah kisi difraksi. Cahaya dari objek juga diinginkan untuk disalurkan melalui celah. Potongan dari CD dan DVD sekarang sering digunakan sebagai kisi difraksi dalam desain buatan sendiri. Semua jenis spektroskop dapat digunakan untuk percobaan yang diusulkan;

Garam meja tidak boleh mengandung yodium;

Eksperimen paling baik dilakukan dengan asisten;

Semua eksperimen paling baik dilakukan di ruangan yang gelap dan selalu dengan latar belakang hitam.

Saran yang bermanfaat

Untuk mendapatkan karbon dioksida dalam tabung reaksi, masukkan kapur sekolah biasa ke dalamnya. Isi dengan asam klorida. Kumpulkan gas yang dihasilkan dalam tabung reaksi bersih. Karbon dioksida lebih berat daripada udara, sehingga akan terkumpul di dasar tabung reaksi kosong, memaksa udara keluar darinya. Untuk melakukan ini, turunkan tabung dari sumber gas ke dalam tabung reaksi kosong, yaitu dari tabung reaksi tempat reaksi berlangsung.

Istilah fisik "spektrum" berasal dari kata Latin spektrum, yang berarti "penglihatan", atau bahkan "hantu". Tetapi subjek yang disebut kata yang suram itu terkait langsung dengan fenomena alam yang begitu indah seperti pelangi.

Dalam arti luas, spektrum adalah sebaran nilai besaran fisika tertentu. Kasus khusus adalah distribusi frekuensi radiasi elektromagnetik. Cahaya yang ditangkap oleh mata manusia juga merupakan sejenis radiasi elektromagnetik, dan memiliki spektrum.

Penemuan Spektrum

Kehormatan menemukan spektrum cahaya adalah milik I. Newton. Memulai penelitian ini, ilmuwan mengejar tujuan praktis: meningkatkan kualitas lensa teleskop. Masalahnya adalah tepi gambar yang dapat diamati dicat dengan semua warna pelangi.

I. Newton membuat percobaan: seberkas cahaya menembus ke dalam ruangan yang gelap melalui lubang kecil, yang jatuh di layar. Tapi prisma kaca segitiga ditempatkan di jalurnya. Alih-alih titik cahaya putih, garis pelangi muncul di layar. Sinar matahari putih ternyata kompleks, komposit.

Ilmuwan memperumit percobaan. Dia mulai membuat lubang kecil di layar sehingga hanya satu sinar berwarna (misalnya merah) yang melewatinya, dan di belakang layar ada layar kedua dan layar lainnya. Ternyata sinar berwarna, di mana prisma pertama menguraikan cahaya, tidak terurai menjadi bagian-bagian komponennya, melewati prisma kedua, hanya menyimpang. Oleh karena itu, sinar cahaya ini sederhana, tetapi dibiaskan dengan cara yang berbeda, yang memungkinkan cahaya "" terpisah.

Jadi menjadi jelas bahwa warna yang berbeda tidak berasal dari derajat yang berbeda dari "pencampuran cahaya dengan kegelapan", seperti yang dipikirkan oleh I. Newton sebelumnya, tetapi merupakan komponen dari cahaya itu sendiri. Komposisi ini disebut spektrum cahaya.

Penemuan I. Newton sangat penting pada masanya, memberikan banyak hal untuk mempelajari sifat cahaya. Namun revolusi nyata dalam sains, terkait dengan studi spektrum cahaya, terjadi pada pertengahan abad ke-19.

Ilmuwan Jerman R.V. Bunsen dan G.R. Kirchhoff mempelajari spektrum cahaya yang dipancarkan oleh api, yang bercampur dengan penguapan berbagai garam. Spektrum bervariasi tergantung pada pengotor. Hal ini mengarahkan para peneliti pada gagasan bahwa spektrum cahaya dapat digunakan untuk menilai komposisi kimiawi Matahari dan bintang lainnya. Dari sinilah lahir metode analisis spektral.

Kata "spektrum" oleh ilmuwan besar Inggris Isaac Newton menunjukkan pita multi-warna, yang diperoleh saat sinar matahari melewati prisma segitiga. Pita ini sangat mirip dengan pelangi, dan pita inilah yang paling sering disebut spektrum dalam kehidupan sehari-hari. Sementara itu, setiap zat memiliki spektrum emisi atau serapannya sendiri-sendiri, dan dapat diamati jika dilakukan beberapa percobaan. Sifat-sifat zat untuk memberikan spektrum yang berbeda banyak digunakan dalam berbagai bidang kegiatan. Misalnya, analisis spektral adalah salah satu metode forensik yang paling akurat. Sangat sering metode ini digunakan dalam pengobatan.

Anda akan perlu

• - spektroskop;
• - pembakar gas;
• - sendok keramik atau porselen kecil;
• - garam meja murni;
• - tabung reaksi transparan berisi karbon dioksida;
• - lampu pijar yang kuat;
• - lampu lampu gas "ekonomis" yang kuat.

Petunjuk

• Untuk spektroskop difraksi, ambil CD, kotak karton kecil, kotak termometer karton. Gunting sepotong disk agar sesuai dengan kotaknya. Di bidang atas kotak, di sebelah dinding pendeknya, posisikan eyepiece pada sudut kira-kira 135° ke permukaan. Lensa mata adalah bagian dari kotak termometer. Pilih tempat untuk celah secara eksperimental, secara bergantian menusuk dan menutup lubang di dinding pendek lainnya.
• Pasang lampu pijar yang kuat di seberang celah spektroskop. Di lensa mata spektroskop, Anda akan melihat spektrum kontinu. Komposisi spektral radiasi seperti itu ada pada benda yang dipanaskan. Ia tidak memiliki garis emisi dan penyerapan. Di alam, spektrum ini dikenal sebagai pelangi.
• Sendok garam ke dalam sendok keramik atau porselen kecil. Arahkan celah spektroskop ke area gelap tidak bercahaya di atas nyala terang pembakar. Masukkan sesendok garam ke dalam api. Pada saat nyala berubah menjadi kuning pekat, dimungkinkan untuk mengamati spektrum emisi garam yang dipelajari (natrium klorida) dalam spektroskop, di mana garis emisi di wilayah kuning akan terlihat sangat jelas. Eksperimen yang sama dapat dilakukan dengan kalium klorida, garam tembaga, tungsten, dan sebagainya. Beginilah tampilan spektrum emisi - garis terang di area tertentu dengan latar belakang gelap.
• Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu pijar yang terang. Tempatkan tabung transparan berisi karbon dioksida sehingga menutupi celah kerja spektroskop. Melalui lensa mata seseorang dapat mengamati spektrum kontinu yang dilintasi oleh garis vertikal gelap. Inilah yang disebut spektrum serapan, dalam hal ini - karbon dioksida.
• Arahkan celah kerja spektroskop ke lampu "ekonomis" yang dihidupkan. Alih-alih spektrum kontinu biasa, Anda akan melihat satu set garis vertikal yang terletak di bagian yang berbeda dan dengan warna yang paling berbeda. Dari sini dapat disimpulkan bahwa spektrum emisi lampu semacam itu sangat berbeda dengan spektrum lampu pijar biasa, yang tidak terlihat oleh mata, tetapi memengaruhi proses pemotretan.

• tutorial

Teman-teman, Jumat malam sudah dekat, ini adalah waktu intim yang luar biasa ketika, di bawah naungan senja yang memikat, Anda bisa mendapatkan spektrometer dan sepanjang malam mengukur spektrum lampu pijar hingga sinar pertama matahari terbit, dan ketika matahari terbit, ukur spektrumnya.
Bagaimana Anda masih belum memiliki spektrometer? Tidak masalah, mari kita potong dan perbaiki kesalahpahaman ini.
Perhatian! Artikel ini tidak berpura-pura menjadi tutorial lengkap, tetapi mungkin dalam 20 menit setelah membacanya, Anda akan menguraikan spektrum emisi pertama Anda.

Manusia dan spektroskop

Sebenarnya, berkat karya penulis, saya mengumpulkan spektroskop pertama saya dari kisi difraksi transmisif dari disk DVD dan kotak kardus dari bawah teh, dan bahkan sebelumnya, selembar karton padat dengan slot dan kisi transmisif dari a DVD kosong sudah cukup bagi saya.
Saya tidak dapat mengatakan bahwa hasilnya menakjubkan, tetapi kami berhasil mendapatkan spektrum pertama, secara ajaib menyimpan foto proses tersebut di bawah spoiler

Spektroskop foto dan spektrum

Opsi pertama dengan selembar karton

Pilihan kedua dengan sekotak teh

Dan spektrum yang ditangkap

Satu-satunya untuk kenyamanan saya, dia memodifikasi desain ini dengan kamera video USB, ternyata seperti ini:

foto spektrometer

Saya harus segera mengatakan bahwa modifikasi ini menyelamatkan saya dari kebutuhan untuk menggunakan kamera ponsel, tetapi ada satu kelemahan: kamera tidak dapat dikalibrasi ke pengaturan layanan Spectral Worckbench (yang akan dibahas di bawah). Oleh karena itu, saya tidak dapat menangkap spektrum secara real time, tetapi sangat mungkin untuk mengenali foto yang sudah terkumpul.

Jadi katakanlah Anda membeli atau merakit spektroskop sesuai dengan petunjuk di atas.
Setelah itu, buat akun di proyek PublicLab.org dan buka halaman layanan SpectralWorkbench.org Selanjutnya, saya akan menjelaskan kepada Anda teknik pengenalan spektrum yang saya gunakan sendiri.
Untuk memulainya, kita perlu mengkalibrasi spektrometer kita, untuk melakukan ini, Anda perlu mengambil gambar spektrum lampu fluoresen, lebih disukai lampu langit-langit yang besar, tetapi lampu hemat energi sudah cukup.
1) Tekan tombol Tangkap spektrum
2) Unggah Gambar
3) Isi kolom, pilih file, pilih kalibrasi baru, pilih perangkat (Anda dapat memilih spektroskop mini atau kustom saja), pilih spektrum yang Anda miliki, vertikal atau horizontal, sehingga jelas bahwa spektrum di tangkapan layar dari program sebelumnya adalah horizontal
4) Jendela dengan grafik akan terbuka.
5) Periksa bagaimana spektrum Anda diputar. Kisaran biru harus di sebelah kiri, kisaran merah harus di sebelah kanan. Jika tidak demikian, pilih lebih banyak alat – tombol flip horizontal, setelah itu kita melihat bahwa gambar telah diputar dan grafik belum, jadi kita menekan lebih banyak alat – ekstrak ulang dari foto, semua puncak kembali sesuai dengan puncak sebenarnya .

6) Tekan tombol Kalibrasi, tekan mulai, pilih puncak biru langsung pada grafik (lihat tangkapan layar), tekan LMB dan jendela pop-up terbuka lagi, sekarang kita perlu menekan selesai dan memilih puncak hijau terakhir, setelah itu halaman akan disegarkan dan kami akan mendapatkan gambar panjang gelombang yang dikalibrasi.
Sekarang Anda dapat mengisi spektrum lain yang sedang dipelajari, saat meminta kalibrasi, Anda harus menentukan grafik yang telah kami kalibrasi.

Tangkapan layar

Jenis program yang dikonfigurasi

Perhatian! Kalibrasi mengasumsikan bahwa Anda akan mengambil gambar di masa mendatang dengan perangkat yang sama yang mengkalibrasi perubahan pada perangkat resolusi gambar, pergeseran spektrum yang kuat pada foto relatif terhadap posisi pada contoh yang dikalibrasi dapat mendistorsi hasil pengukuran.
Sejujurnya, saya sedikit mengoreksi gambar saya di editor. Jika ada lampu latar, saya menggelapkan lingkungan, terkadang memutar spektrum sedikit untuk mendapatkan gambar persegi panjang, tetapi sekali lagi saya ulangi ukuran file dan lokasi relatif terhadap pusat gambar spektrum itu sendiri, lebih baik tidak diubah .
Dengan fungsi lain seperti makro, penyesuaian kecerahan otomatis atau manual, saya sarankan Anda mencari tahu sendiri, menurut saya itu tidak terlalu penting.
Grafik yang dihasilkan kemudian dengan mudah ditransfer ke CSV, sedangkan angka pertama akan menjadi gelombang panjang fraksional (mungkin fraksional), dan nilai relatif rata-rata dari intensitas radiasi akan dipisahkan oleh koma. Nilai yang diperoleh terlihat cantik dalam bentuk grafik yang dibuat, misalnya di Scilab

SpectralWorkbench.org memiliki aplikasi untuk smartphone. Saya tidak menggunakannya. jadi saya tidak bisa menilai itu.

Semoga harimu penuh warna dalam semua warna pelangi sahabat.

Pertanyaan.

1. Seperti apa spektrum kontinu itu?

Spektrum kontinu adalah pita yang terdiri dari semua warna pelangi, yang menyatu dengan mulus satu sama lain.

2. Dari cahaya benda manakah diperoleh spektrum kontinu? Berikan contoh.

Spektrum kontinu diperoleh dari cahaya benda padat dan cair (filamen lampu listrik, logam cair, nyala lilin) ​​dengan suhu beberapa ribu derajat Celcius. Itu juga diberikan oleh gas dan uap bercahaya pada tekanan tinggi.

3. Seperti apa spektrum garis itu?

Spektrum garis terdiri dari garis individual dengan warna tertentu.

4. Bagaimana spektrum garis emisi natrium diperoleh?

Untuk melakukan ini, Anda dapat menambahkan sepotong garam biasa (NaCl) ke nyala pembakar dan mengamati spektrumnya melalui spektroskop.

5. Dari sumber cahaya manakah spektra garis diperoleh?

Spektrum garis adalah karakteristik gas bercahaya dengan kerapatan rendah.

6. Bagaimana mekanisme untuk mendapatkan spektrum serapan garis (yaitu apa yang perlu dilakukan untuk mendapatkannya)?

Spektrum serapan garis diperoleh dengan melewatkan cahaya dari sumber yang lebih terang dan lebih panas melalui gas dengan kerapatan rendah.

7. Bagaimana cara mendapatkan garis spektrum serapan natrium dan seperti apa tampilannya?

Untuk melakukan ini, cahaya dari lampu pijar harus dilewatkan melalui bejana dengan uap natrium. Akibatnya, garis hitam sempit akan muncul dalam spektrum cahaya kontinu dari lampu pijar, di tempat di mana terdapat garis kuning pada spektrum emisi natrium.

8. Apa inti dari hukum Kirchhoff tentang spektrum garis emisi dan absorpsi?

Hukum Kirchoff menyatakan bahwa atom-atom dari suatu unsur tertentu menyerap dan memancarkan gelombang cahaya pada frekuensi yang sama.