Застосування спектрального аналізу

Курсова робота

Дослідження лінійного спектра речовини дозволяє визначити, з яких хімічних елементів воно полягає у якому кількості міститься кожен елемент у цьому речовині.

Кількісне зміст елемента у досліджуваному зразку визначається шляхом порівняння інтенсивності окремих ліній спектра цього елемента з інтенсивністю ліній іншого хімічного елемента, кількісний вміст що його зразку відомо.

Метод визначення якісного і кількісного складу речовини з його спектру називається спектральним аналізом. Спектральный аналіз широко застосовується при пошуках з корисними копалинами визначення хімічного складу зразків руди. У промисловості спектральний аналіз дозволяє контролювати склади сплавів і домішок, вводяться у метали щоб одержати матеріалів з задаными властивостями.

Достоїнствами спектрального аналізу є висока чутливість і швидкість результатів. З допомогою спектрального аналізу можна знайти у пробі масою 6*10 -7 р присутність золота за його масі всього 10-8 р. Визначення марки стали методом спектрального аналізу може бути здійснене протягом кількох десятків секунд.

Спектральный аналіз дозволяє визначити хімічний склад небесних тіл, віддалених від Землі на відстані мільярди світлових років. Щодо хімічного складу атмосфер планет і зірок, холодного газу міжзоряному просторі визначається по спектрам поглинання.

Вивчаючи спектри, вчені змогли визначити як хімічний склад небесних тіл, а й їхні температуру. По зміщення спектральних ліній можна визначати швидкість руху небесного тіла.

Енергія в спектрі.

Джерело світла повинен споживати енергію. Світло — це електромагнітні хвилі із довжиною хвилі 4*10 -7 — 8*10-7 м. Електромагнітні хвилі випромінюються при прискореному русі заряджених частинок. Ці заряджені частки входять до складу атомів. Але, не знаючи, як влаштований атом, нічого достовірного про механізм випромінювання сказати не можна. Зрозуміло лише, що в атома немає світла як і, як і струні рояля немає звуку. Подібно струні, початкуючою звучати лише після удару молоточка, атоми породжують світ лише після їх порушення.

Щоб атом почав випромінювати, він повинен передати енергію. Випромінюючи, атом втрачає отриману енергію, й у безперервного світіння речовини необхідний приплив енергії для її атомам ззовні.

18 стр., 8998 слов

Динаміка біохімічних та хімічних показників стану Печенізького ...

... якості води РОЗДІЛ 3 ОЦІНКА ЯКОСТІ ВОДИ НА ПРИКЛАДІ ПЕЧЕНІЗЬКОГО ВОДОСХОВИЩА 3.1 Короткі відомості про Печенізьке водосховище 3.2 Класифікація вод 3.2.1 Оцінка якості води за індексом забрудненості ... об'єм - 8,04 км3 , корисний - 5,80 км2 .[1] 1.2 Хімічний склад вод водосховищ Більшість водосховищ характеризуються водами невисокої та помірної мінералізації. Тільки в аридних областях можливе ...

Теплове випромінювання.

Тепловым джерелом випромінювання є Сонце, і навіть звичайна лампа розжарювання. Лампа дуже зручний, але малоэкономичный джерело. Лише приблизно 12% всієї енергії, виділеної в лампі електричним струмом, перетворюється на енергію світла. Тепловым джерелом світла є полум’я. Крупинки сажі розжарюються з допомогою енергії, выделяющейся при згорянні палива, і випускають світло.

Электролюминесценция., Катодолюминесценция., Хемилюминесценция., Фотолюминесценция.

Излучаемый при фотолюминесценции світло має, зазвичай, велику довжину хвилі, чом’ світ, що збуджує світіння. Це можна спостерігати експериментально. Якщо доручити посудину з флюоресцеитом (органічний барвник) світловий пучок, пропущений через фіолетовий світлофільтр, ця рідина починає світитися зелене — жовтим світлом, т. е. світлом більшої довжини хвилі, ніж в фіолетового світла.

Явище фотолюминесценции широко використовують у лампах денного світла. Радянський фізик З. І. Вавілов запропонував покривати внутрішню поверхню розрядної трубки речовинами, здатними яскраво світитися під впливом короткохвильового випромінювання газового розряду. Лампы денного світла приблизно три-чотири рази економічніше звичайних ламп розжарювання.

Перелічується основні види випромінювань і джерела, їх створюють. Найпоширеніші джерела випромінювання — теплові.

Розподіл енергії в спектрі.

Та енергія, яку несе з собою світ джерела, належним чином розподілено хвилями всіх довжин, які входять у склад світлового пучка. Можна ще сказати, що енергія розподілено за частотами, бо між довжиною хвиль і частотою існує проста зв’язок: ђv = з.

Щільність потоку електромагнітного випромінювання, чи інтенсивність /, визначається енергією &W, що припадає попри всі частоти. Для характеристики розподілу випромінювання за частотами слід впровадити нову величину: інтенсивність, що припадає на одиничний інтервал частот. Цю величину називають спектральною щільністю інтенсивності випромінювання.

Спектральную щільність потоку випромінювання можна знайти експериментально. І тому треба з допомогою призми отримати спектр випромінювання, наприклад, електричної дуги, і виміряти щільність потоку випромінювання, що припадає на невеликі спектральні інтервали шириною Av.

Покладатися на очей в оцінці розподілу енергії не можна. Око має виборчої чутливістю до світла: максимум його чутливості лежать у жовто-зеленої області спектра. Найкраще скористатися властивістю чорного тіла майже зовсім поглинати світло всіх довжин хвиль. У цьому енергія випромінювання (т. е. світла) викликає нагрівання тіла. Тому досить виміряти температуру тіла, і за нею будувати висновки про кількості поглинутою в одиницю часу енергії.

Звичайний термометр має малу чутливість у тому, що його можна була пов’язана з успіхом залучити до таких дослідах. Потрібні чутливіші прилади для виміру температури. Можна взяти електричний термометр, у якому чутливий елемент виконаний у вигляді тонкій металевій пластини. Цю пластину треба покрити тонким шаром сажі, майже зовсім яка поглинає світло будь-який довжини хвилі.

5 стр., 2497 слов

Швидкість світла у вакуумі є величина постійна, яка не залежить ...

... світла немає складання швидкостей, тому що його швидкість не залежить від руху джерела! Взагалі кажучи, ця властивість характерна для хвиль - не можна збільшити швидкість звукової хвилі, ... 0 / O (1-v2 / c2 ). m 0 Отже, у фізиці Ейнштейна немає абсолютного математичного часу, а є незліченні для всіх ... інтервалу S: S 2 = l2 - c2 t2 . У кожній системі відліку довжина тіла і часовий проміжок будуть ...

Чувствительную до нагріванню пластину приладу слід розмістити у ту чи іншу місце спектра. Усьому видимому спектру довжиною l від червоних променів до фіолетових відповідає інтервал частот від v кр до уф . Ширине відповідає малий інтервал Av. По нагріванню чорної пластини приладу можна будувати висновки про щільності потоку випромінювання, що припадає на інтервал частот Av. Перемещая пластину вздовж спектра, ми виявимо, що більшість енергії посідає червону частина спектра, а чи не на жовто-зелену, як здається на очей.

За результатами цих дослідів можна побудувати криву залежності спектральною щільності інтенсивності випромінювання від частоти. Спектральная щільність інтенсивності випромінювання визначається по температурі пластини, а частоту знаходиться, якщо використовуваний для розкладання світла прилад проградуирован, т. е. якщо відомо, який частоті відповідає дану ділянку спектра.

Відкладаючи по осі абсцис значення частот, відповідних серединам інтервалів Av, а, по осі ординат спектральную щільність інтенсивності випромінювання, ми матимемо ряд точок, якими можна навести плавну криву. Ця крива дає наочне уявлення розподілу енергії і видимої частини спектра електричної дуги.

Види спектрів.

Спектральный склад випромінювання різних речовин дуже різноманітний. Але, попри це, все спектри, як свідчить досвід, можна розділити втричі сильно які різняться один від друга типу.

Безперервні спектри.

Сонячний спектр чи спектр дугового ліхтаря є безперервним. Це означає, що у спектрі представлені хвилі всіх довжин. У спектрі немає розривів, й спектрографа можна побачити суцільну строкату смугу.

Розподіл енергії за частотами, т. е. Спектральная щільність інтенсивності випромінювання, щодо різноманітних тіл різна. Наприклад, тіло з дуже чорної поверхнею випромінює електромагнітні хвилі всіх частот, але крива залежності спектральною щільності інтенсивності випромінювання від частоти має максимум мрз певної частоті. Енергія випромінювання, яка припадає на дуже малі і дуже серйозні частоти, мізерно мала. При підвищенні температури максимум спектральною щільності випромінювання зміщується убік коротких хвиль.

Безперервні (чи суцільні) спектри, як свідчить досвід, дають тіла, перебувають у твердому чи рідкому стані, і навіть сильно стислі гази. Для отримання безперервного спектра потрібно нагріти тіло до високої температури.

Характер безперервного спектра й самого факту його існування визначаються як властивостями окремих випромінюючих атомів, а й у сильної ступеня залежить від взаємодії атомів друг з одним.

Безперервний спектр дає також високотемпературна плазма. Електромагнітні хвилі випромінюються плазмою переважно у зіткненні електронів з іонами.

Линейчатые спектри.

линейчатыми

Линейчатые спектри дають всі речовини в газоподібному атомарному (

Ізольовані атоми цієї хімічної елемента випромінюють суворо визначені довжини хвиль.

Зазвичай для спостереження линейчатых спектрів використовують світіння парів речовини у полум’ї чи світіння газового розряду у трубці, наповненій досліджуваним газом.

При збільшенні щільності атомарної газу окремі спектральні лінії розширюються і, нарешті за дуже великої щільності газу, коли взаємодія атомів стає істотним, ці лінії перекривають одне одного, створюючи безперервний спектр.

2 стр., 875 слов

Шкала електромагнітних хвиль Умови випромінювання й поглинання хвиль

... Е і Н зменшуються; таке повільне зменшування полів можна здійснити за допомогою електромагнітних хвиль, зв'язок на більших відстанях (радіозв'язок, оптичний зв'язок). Радіохвилі - це ... Щоб випромінювання відігравало помітну роль, необхідно збільшити об'єм простору, у якому змінне електромагнітне поле створюється. Тому для одержання електромагнітних хвиль непридатні закриті коливальні контури, ...

Смугасті спектри.

Смугастий спектр складається з окремих смуг, розділених темними проміжками. З допомогою хорошого спектрального апарату можна знайти, кожна смуга є сукупність значної частини дуже тісно розташованих ліній. На відміну від линейчатых спектрів смугасті спектри створюються не атомами, а молекулами, не пов’язаними чи слабко пов’язаними друг з одним.

Для спостереження молекулярних спектрів як і, як й у спостереження линейчатых спектрів, зазвичай використовують світіння парів у полум’ї чи світіння газового розряду.

Спектри поглинання.

Усі речовини, атоми яких у порушену стані, випромінюють світлові хвилі, енергія яких належним чином розподілено по длинам хвиль. Поглиненна світла речовиною також залежить від довжини хвилі. Так, червоне скло пропускає хвилі, відповідні червоному світу (l»8·10 -5 див), і поглинає й інші.

Якщо пропускати біле світло крізь холодний, неизлучающий газ, то, на тлі безперервного спектра джерела з’являються темні лінії. Газ поглинає найінтенсивніше світло саме тих довжин хвиль, що він випускає дуже нагрітому стані. Темні лінії і натомість безперервного спектра — це лінії поглинання, що утворюють разом спектр поглинання.

Існують безперервні, линейчатые і смугасті спектри випромінювання та стільки ж видів спектрів поглинання.

Важливо знати, із чого складаються сусідні тіла. Изобретено багато способів визначення їхніх складу. Але склад зірок і галактик можна почути лише за допомогою спектрального аналізу.

Спектральный аналіз стану та його застосування

Линейчатые спектри грають особливо значної ролі, що їх структура прямо пов’язана з будовою атома. Ці ж спектри створюються атомами, не котрі відчувають зовнішніх впливів. Тому, знайомлячись із линейчатыми спектрами, ми цим робимо перший крок вивченню будівлі атомів. Спостерігаючи ці спектри, вчені одержали можливість «зазирнути» всередину атома. Тут оптика впритул зтикається з атомної фізикою.

Головне властивість линейчатых спектрів у тому, що довжини хвиль (чи частоти) лінійного спектра будь-якого речовини залежать тільки від властивостей атомів цієї речовини, але зовсім не залежить від способу порушення світіння атомів . Атоми будь-якого хімічного елемента дають спектр, не схожий на спектри від інших елементів: вони можуть випромінювати строго-определенный набір довжин хвиль.

спектральний аналіз

Кількісний аналіз складу речовини з його спектру утруднений, оскільки яскравість спектральних ліній залежить тільки від маси речовини, а й від способу порушення світіння. Так, при низьких температурах багато спектральні лінії взагалі з’являються. Проте за дотриманні стандартних умов порушення світіння можна й кількісний спектральний аналіз.

Нині визначено спектри всіх атомів і складено таблиці спектрів. З допомогою спектрального аналізу було