Үйде спектрлік талдау. Сәулелену механизмі Спектрлік талдау дегеніміз не және ол қалай жасалады

Саған қажет болады

• - спектроскоп;
• - газ оттығы;
• - кішкене керамика немесе фарфор қасық;
• - таза ас тұзы;
• - көмірқышқыл газымен толтырылған мөлдір пробирка;
• - қуатты қыздыру шамы;
• - қуатты «үнемді» газ-жарық шамы.

Нұсқау

Дифракциялық спектроскоп үшін компакт-дискі, шағын картон қорап, картон термометр корпусын алыңыз. Қорапқа сәйкес келетін дискінің бір бөлігін кесіңіз. Қораптың үстіңгі жазықтығында, оның қысқа қабырғасының жанында окулярды бетіне шамамен 135° бұрышта орналастырыңыз. Окуляр - термометрден алынған корпустың бөлігі. Тәжірибелік түрде саңылау үшін орынды таңдаңыз, кезекпен басқа қысқа қабырғадағы тесіктерді тесіп, тығыздаңыз.

Спектроскоптың саңылауына қарама-қарсы қуатты қыздыру шамын орнатыңыз. Спектроскоптың окулярында үздіксіз спектрді көресіз. Мұндай спектр кез келген қыздырылған нысанда болады. Оның сәуле шығару және сіңіру сызықтары жоқ. Бұл спектр ретінде белгілі.

Тұзды кішкене керамика немесе фарфор қасыққа салыңыз. Спектроскоптың саңылауын оттықтың жарқын жалынының үстіндегі қараңғы жарықсыз аймаққа бағыттаңыз. бар отқа қасықты салыңыз. Жалын қарқынды сары түске айналған кезде спектроскопта зерттелетін тұздың (натрий хлориді) сәулелену спектрін байқауға болады, мұнда сары аймақтағы сәуле шығару сызығы ерекше айқын көрінеді. Дәл осындай тәжірибені хлорлы калиймен, мыс тұздарымен, вольфраммен және т.б. Сәулелену спектрлері осылай көрінеді - қараңғы фонның белгілі бір аймақтарындағы жарық сызықтары.

Спектроскоптың жұмыс тесігін жарқыраған қыздыру шамына бағыттаңыз. Көмірқышқыл газымен толтырылған мөлдір түтікшені спектроскоптың жұмысшы саңылауды жабатындай етіп орналастырыңыз. Окуляр арқылы күңгірт тік сызықтармен қиылысатын үздіксіз спектрді байқауға болады. Бұл абсорбциялық спектр деп аталады, бұл жағдайда - көмірқышқыл газы.

Спектроскоптың жұмыс тесігін қосулы «үнемді» шамға бағыттаңыз. Әдеттегі үздіксіз спектрдің орнына сіз әртүрлі бөліктерде орналасқан және негізінен әртүрлі түстері бар тік сызықтар жинағын көресіз. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады: мұндай шамның сәулелену спектрі қарапайым қыздыру шамының спектрінен өте ерекшеленеді, ол көзге көрінбейді, бірақ суретке түсіру процесіне әсер етеді.

Қатысты бейнелер

назар аударыңыз

Спектроскоптардың 2 түрі бар. Біріншісі мөлдір дисперсиялық үшбұрышты призманы пайдаланады. Зерттелетін заттан түскен жарық оған тар саңылау арқылы беріледі де, окуляр түтікшесінің көмегімен екінші жағынан бақыланады. Жарық кедергісін болдырмау үшін бүкіл құрылым жарық өткізбейтін қаптамамен жабылған. Ол сондай-ақ жарықтан оқшауланған элементтер мен түтіктерден тұруы мүмкін. Мұндай спектроскопта линзаларды пайдалану міндетті емес. Спектроскоптың екінші түрі - дифракциялық. Оның негізгі элементі дифракциялық тор болып табылады. Нысаннан түсетін жарықты саңылау арқылы берген жөн. CD және DVD дискілерінің бөліктері қазір үй конструкцияларында дифракциялық торлар ретінде жиі пайдаланылады. Ұсынылған эксперименттер үшін спектроскоптың кез келген түрі орындалады;

Ас тұзының құрамында йод болмауы керек;

Эксперименттерді ассистентпен жасаған дұрыс;

Барлық эксперименттерді қараңғы бөлмеде және әрқашан қара фонда жасаған дұрыс.

Пайдалы кеңес

Пробиркаға көмірқышқыл газын алу үшін оған кәдімгі мектеп борының бір бөлігін салыңыз. Оны тұз қышқылымен толтырыңыз. Алынған газды таза пробиркаға жинаңыз. Көмірқышқыл газы ауадан ауыр, сондықтан ол бос пробирканың түбіне жиналып, одан ауаны шығаруға мәжбүр болады. Ол үшін пробирканы газ көзінен бос пробиркаға, яғни реакция болған пробиркаға түсіреді.

«Спектр» физикалық термині латынның спектр сөзінен шыққан, ол «көру», тіпті «елес» дегенді білдіреді. Бірақ мұндай мұңды сөз деп аталатын пән кемпірқосақ сияқты тамаша табиғат құбылысымен тікелей байланысты.

Кең мағынада спектр - бұл белгілі бір физикалық шаманың мәндерінің таралуы. Ерекше жағдай - электромагниттік сәулелену жиіліктерінің таралуы. Адамның көзімен қабылданатын жарық та электромагниттік сәулеленудің бір түрі болып табылады және оның спектрі бар.

Спектрдің ашылуы

Жарық спектрін ашу құрметі И.Ньютонға тиесілі. Бұл зерттеуді бастаған ғалым практикалық мақсатты көздеді: телескоптарға арналған линзалардың сапасын жақсарту. Мәселе мынада: байқауға болатын кескіннің шеттері кемпірқосақтың барлық түстеріне боялған.

И.Ньютон эксперимент орнатты: жарық сәулесі қараңғы бөлмеге кішкене тесік арқылы еніп, экранға түсті. Бірақ оның жолына үшбұрышты шыны призма қойылды. Экранда ақ жарық дағының орнына кемпірқосақ жолағы пайда болды. Ақ күн сәулесі күрделі, құрама болып шықты.

Ғалым экспериментті күрделендіріп жіберді. Ол экранда кішкене тесіктерді жасай бастады, сонда олар арқылы бір түсті сәуле (мысалы, қызыл) өтеді, ал экранның артында екінші және басқа экран. Бірінші призма жарықты ыдырататын түсті сәулелер екінші призмадан өткенде оның құрамдас бөліктеріне ыдырайтыны белгілі болды, олар тек ауытқиды. Сондықтан бұл жарық сәулелері қарапайым, бірақ олар әртүрлі жолмен сынды, бұл «» жарықтың бөлінуіне мүмкіндік берді.

Сонымен, әртүрлі түстер И.Ньютонға дейін ойлағандай «жарық пен қараңғылықты араластырудың» әртүрлі дәрежелерінен шықпайтыны, бірақ жарықтың өзінің құрамдас бөлігі екені белгілі болды. Бұл композиция жарық спектрі деп аталды.

И.Ньютонның ашылуы өз заманы үшін үлкен маңызға ие болды, ол жарықтың табиғатын зерттеуге көп нәрсе берді. Бірақ ғылымдағы жарық спектрін зерттеумен байланысты нағыз революция 19 ғасырдың ортасында болды.

Неміс ғалымдары Р.В.Бунсен мен Г.Р.Кирхгоф әр түрлі тұздардың булануымен араласатын оттың сәулеленуінің спектрін зерттеді. Қоспаларға байланысты спектр әртүрлі болды. Бұл зерттеушілерді жарық спектрлерін Күннің және басқа жұлдыздардың химиялық құрамын бағалау үшін пайдалануға болады деген идеяға әкелді. Спектрлік талдау әдісі осылай дүниеге келді.

«Спектр» сөзі ұлы ағылшын ғалымы Исаак Ньютон күн сәулесі үшбұрышты призмадан өткенде алынатын көп түсті жолақты білдіреді. Бұл жолақ кемпірқосаққа өте ұқсас және күнделікті өмірде жиі спектр деп аталатын бұл жолақ. Бұл ретте әрбір заттың өзіндік сәуле шығару немесе жұту спектрі болады және оларды бірнеше тәжірибе жүргізген жағдайда байқауға болады. Заттардың әртүрлі спектрлер беретін қасиеттері әртүрлі қызмет салаларында кеңінен қолданылады. Мысалы, спектрлік талдау ең дәл криминалистикалық әдістердің бірі болып табылады. Бұл әдіс медицинада жиі қолданылады.

Саған қажет болады

• - спектроскоп;
• - газ оттығы;
• - кішкене керамика немесе фарфор қасық;
• - таза ас тұзы;
• - көмірқышқыл газымен толтырылған мөлдір пробирка;
• - қуатты қыздыру шамы;
• - қуатты «үнемді» газ-жарық шамы.

Нұсқау

• Дифракциялық спектроскоп үшін компакт-дискі, шағын картон қорап, картон термометр корпусын алыңыз. Қорапқа сәйкес келетін дискінің бір бөлігін кесіңіз. Қораптың үстіңгі жазықтығында, оның қысқа қабырғасының жанында окулярды бетіне шамамен 135° бұрышта орналастырыңыз. Окуляр - термометрден алынған корпустың бөлігі. Тәжірибелік түрде саңылау үшін орынды таңдаңыз, кезекпен басқа қысқа қабырғадағы тесіктерді тесіп, тығыздаңыз.
• Спектроскоптың саңылауына қарама-қарсы қуатты қыздыру шамын орнатыңыз. Спектроскоптың окулярында үздіксіз спектрді көресіз. Сәулеленудің мұндай спектрлік құрамы кез келген қыздырылған нысанда болады. Оның сәуле шығару және сіңіру сызықтары жоқ. Табиғатта бұл спектр кемпірқосақ ретінде белгілі.
• Тұзды кішкене керамика немесе фарфор қасыққа салыңыз. Спектроскоптың саңылауын оттықтың жарқын жалынының үстіндегі қараңғы жарықсыз аймаққа бағыттаңыз. Жалынға бір қасық тұз салыңыз. Жалын қарқынды сары түске айналған кезде спектроскопта зерттелетін тұздың (натрий хлориді) сәулелену спектрін байқауға болады, мұнда сары аймақтағы сәуле шығару сызығы ерекше айқын көрінеді. Дәл осындай тәжірибені хлорлы калиймен, мыс тұздарымен, вольфраммен және т.б. Сәулелену спектрлері осылай көрінеді - қараңғы фонның белгілі бір аймақтарындағы жарық сызықтары.
• Спектроскоптың жұмыс тесігін жарқыраған қыздыру шамына бағыттаңыз. Көмірқышқыл газымен толтырылған мөлдір түтікшені спектроскоптың жұмысшы саңылауды жабатындай етіп орналастырыңыз. Окуляр арқылы күңгірт тік сызықтармен қиылысатын үздіксіз спектрді байқауға болады. Бұл абсорбциялық спектр деп аталады, бұл жағдайда - көмірқышқыл газы.
• Спектроскоптың жұмыс тесігін қосулы «үнемді» шамға бағыттаңыз. Әдеттегі үздіксіз спектрдің орнына сіз әртүрлі бөліктерде орналасқан және негізінен әртүрлі түстері бар тік сызықтар жинағын көресіз. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады: мұндай шамның сәулелену спектрі қарапайым қыздыру шамының спектрінен өте ерекшеленеді, ол көзге көрінбейді, бірақ суретке түсіру процесіне әсер етеді.

• оқу құралы

Достар, жұма кеші жақындап қалды, бұл таңғажайып ымырт астында спектрометріңізді алып, түні бойы күннің алғашқы сәулелеріне дейін қыздыру шамының спектрін өлшейтін тамаша жақын уақыт. күн шығады, оның спектрін өлшеңіз.
Қалайша сізде спектрометр әлі жоқ? Ештеңе етпейді, кесіндінің астына кіріп, мына түсінбеушілікті түзетейік.
Назар аударыңыз! Бұл мақала толыққанды оқу құралы болып көрінбейді, бірақ оны оқығаннан кейін 20 минуттан кейін сіз бірінші сәулелену спектрін ыдырайсыз.

Адам және спектроскоп

Шындығында, автордың еңбегінің арқасында мен бірінші спектроскопты DVD дискісінің трансмиссивті дифракциялық торынан және шай астындағы картон қорапшасынан, одан да бұрын ұясы бар тығыз картоннан және ұяшықтан өткізгіш тордан құрастырдым. Мен үшін DVD бос.
Нәтижелер керемет болды деп айта алмаймын, бірақ біз бірінші спектрлерді, спойлер астында керемет түрде сақталған процестің фотосуреттерін ала алдық.

Фотоспектроскоптар және спектр

Картонның бір бөлігімен ең бірінші нұсқа

Бір қорап шай бар екінші нұсқа

Және түсірілген спектр

Маған ыңғайлы болу үшін ол бұл дизайнды USB бейнекамерасымен өзгертті, ол келесідей болды:

спектрометрдің фотосы

Бірден айта кету керек, бұл модификация мені ұялы телефонның камерасын пайдалану қажеттілігінен құтқарды, бірақ бір кемшілік болды: камераны Spectral Worckbench қызметінің параметрлеріне келтіру мүмкін болмады (ол төменде талқыланады). Сондықтан мен нақты уақытта спектрді түсіре алмадым, бірақ қазірдің өзінде жиналған фотосуреттерді тану мүмкін болды.

Сонымен, жоғарыдағы нұсқауларға сәйкес спектроскопты сатып алдыңыз немесе жинадыңыз делік.
Осыдан кейін PublicLab.org жобасында тіркелгі жасаңыз және SpectralWorkbench.org қызмет бетіне өтіңіз.Кейін мен сізге өзім қолданған спектрді тану техникасын сипаттаймын.
Алдымен біз спектрометрімізді калибрлеуіміз керек.Ол үшін люминесцентті лампаның спектрін суретке түсіру керек, жақсырақ үлкен төбе шамы, бірақ энергияны үнемдейтін шам жасайды.
1) Спектрлерді түсіру түймесін басыңыз
2) Суретті жүктеп салу
3) Өрістерді толтырыңыз, файлды таңдаңыз, жаңа калибрлеуді таңдаңыз, құрылғыны таңдаңыз (шағын спектроскопты таңдай аласыз немесе жай ғана таңдай аласыз), сізде қандай спектр бар екенін таңдаңыз, тік немесе көлденең, осылайша алдыңғы бағдарламаның скриншоты көлденең
4) Графиктері бар терезе ашылады.
5) Спектріңіздің қалай бұрылғанын тексеріңіз. Көк диапазон сол жақта, қызыл диапазон оң ​​жақта болуы керек. Егер олай болмаса, көбірек құралдарды таңдаңыз – көлденең айналдыру түймесі, содан кейін біз суреттің бұрылғанын және графиктің айналмағанын көреміз, сондықтан біз көбірек құралдарды басамыз – фотосуреттен қайта шығарып алыңыз, барлық шыңдар қайтадан нақты шыңдарға сәйкес келеді. .

6) Калибрлеу түймесін басыңыз, бастау түймесін басыңыз, тікелей диаграммада көк шыңды таңдаңыз (скриншотты қараңыз), LMB түймесін басыңыз және қалқымалы терезе қайтадан ашылады, енді біз аяқтау түймесін басып, соңғы жасыл шыңды таңдауымыз керек, содан кейін бет жаңартылады және біз калибрленген толқын ұзындығының кескінін аламыз.
Енді сіз зерттелетін басқа спектрлерді толтыра аласыз, калибрлеуді сұраған кезде біз калибрленген графикті көрсетуіңіз керек.

Скриншот

Конфигурацияланған бағдарлама түрі

Назар аударыңыз! Калибрлеу кескін ажыратымдылығы құрылғысындағы өзгерісті калибрлеген сол құрылғымен болашақта суретке түсіретіндігіңізді болжайды, фотосуреттегі спектрдің калибрленген мысалдағы орынға қатысты қатты ығысуы өлшеу нәтижелерін бұрмалауы мүмкін.
Шынымды айтсам, редакторда суреттерімді аздап түзетіп қойдым. Артқы жарық болса, мен қоршаған ортаны қараңғылаттым, кейде тікбұрышты кескінді алу үшін спектрді аздап айналдырдым, бірақ мен файл өлшемін тағы бір рет қайталадым және спектрдің суретінің ортасына қатысты орналасуын өзгертпеген дұрыс. .
Макростар, автоматты немесе қолмен жарықтылықты реттеу сияқты басқа функциялармен мен оны өз бетіңізше анықтауды ұсынамын, менің ойымша, олар соншалықты маңызды емес.
Содан кейін алынған графиктер CSV-ге ыңғайлы түрде тасымалданады, бұл ретте бірінші сан бөлшек (мүмкін бөлшек) ұзын толқын болады және сәулелену қарқындылығының орташа салыстырмалы мәні үтірмен бөлінеді. Алынған мәндер, мысалы, Scilab бағдарламасында салынған графиктер түрінде әдемі көрінеді

SpectralWorkbench.org сайтында смартфондарға арналған қолданбалар бар. Мен оларды пайдаланбадым. сондықтан мен оны бағалай алмаймын.

Кемпірқосақ достарының барлық түстерінде түрлі-түсті күн болсын.

Сұрақтар.

1. Үздіксіз спектр неге ұқсайды?

Үздіксіз спектр - кемпірқосақтың барлық түстерінен тұратын, бір-бірімен тегіс біріктірілген жолақ.

2. Үздіксіз спектр қай денелердің жарығынан алынады? Мысалдар келтір.

Температурасы бірнеше мың градус Цельсий болатын қатты және сұйық денелердің (электр шамының жіпі, балқытылған метал, шам жалыны) жарығынан үздіксіз спектр алынады. Ол сондай-ақ жоғары қысымда жарық шығаратын газдар мен булар арқылы беріледі.

3. Сызықтық спектрлер неге ұқсайды?

Сызықтық спектрлер нақты түстердің жеке сызықтарынан тұрады.

4. Натрий эмиссиясының сызықтық спектрін қалай алуға болады?

Ол үшін оттық жалынына ас тұзының бір бөлігін (NaCl) қосып, спектроскоп арқылы спектрді байқауға болады.

5. Сызықтық спектрлер қандай жарық көздерінен алынады?

Сызықтық спектрлер тығыздығы төмен жарықты газдарға тән.

6. Сызықтық абсорбциялық спектрлерді алу механизмі қандай (яғни оларды алу үшін не істеу керек)?

Сызықтық жұтылу спектрлері жарықты және ыстық көзден жарықты тығыздығы төмен газдар арқылы өткізу арқылы алынады.

7. Натрийдің сызықтық жұтылу спектрін қалай алуға болады және ол қалай көрінеді?

Ол үшін қыздыру шамының жарығын натрий буы бар ыдыс арқылы өткізу керек. Осының нәтижесінде қыздыру шамының үздіксіз спектрінде натрийдің сәулелену спектрінде сары сызықтар бар жерде тар қара сызықтар пайда болады.

8. Сәулелену мен жұтудың сызықтық спектрлеріне қатысты Кирхгоф заңының мәні неде?

Кирхоф заңы берілген элемент атомдары бірдей жиіліктегі жарық толқындарын жұтып, шығаратынын айтады.