По уроку в 11 классе на тему "Виды спектров.Свойства света.Шкала ЭМВ.

Преподаватель: Цуренков В.Г.

МГПТКТ

Тема урока:

Электромагнитной волной

называется процесс распространения электромагнитного поля в пространстве с течением времени.

Формула скорости электромагнитной волны

υ = λ ∙ ν

с = λ ∙ ν

с = 3∙10 8   м/с – скорость электромагнитной волны в вакууме.

Измерение скорости света в различных средах показали, что:

n = c/υ

N = c\ v

Абсолютный показатель преломления вещества ( n) показывает, во сколько раз скорость света в данном веществе меньше скорости света в вакууме.

Он характеризует оптические свойства вещества.

Дисперсия света

Показатель преломления света, как установил Ньютон, зависит от

его цвета. Цвет же определяется частотой колебаний (или длиной

световой волны). Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний называется дисперсией . Дисперсия приводит к тому, что луч белого света, входящий в стеклянную призму, разлагается на свои составляющие цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый – спектр белого света.

СПЕКТРОГЕЛИОГРАФ (от спектр и гелиограф), астрономический инструмент для фотографирования Солнца в лучах узкой спектральной области, соответствующей излучению определенного химического элемента (чаще всего Н или Са).

СПЕКТРОГРАФ (от спектр и ...граф), спектральный прибор, приемник которого (фотографические материалы, многоэлементный фотоприемник и др.) регистрирует одновременно весь оптический спектр, развернутый в фокальной поверхности спектрографа. Применяется в оптической спектроскопии, спектральном анализе, астрофизике.

СПЕКТРОКОМПАРАТОР (от спектр и компаратор) в астрономии, прибор для измерения разности лучевых скоростей двух звезд на основе эффекта Доплера по относительному смещению их спектральных линий в спектрах, фотографии которых совмещают на экране или в поле зрения микроскопа.

СПЕКТРОМЕТР (от спектр и ...метр) оптический, прибор для измерения оптических спектров с помощью фотоэлектрических приемников излучения.

СПЕКТРОМЕТРЫ в ядерной физике, приборы для регистрации и измерения энергии (энергетического спектра) нейтральных и заряженных частиц. Спектрометры классифицируют по виду излучения (альфа-, бета-, гамма-спектрометры, нейтронный спектрометр и др.), по принципу их действия (магнитный, сцинтилляционный, полупроводниковый, кристалл-дифракционный и др.) и по конструктивным особенностям.

.

Спектральные аппараты

Призменный спектральный аппарат – спектрограф.

Ход лучей в спектрографе

1. Через узкую щель проходит пучок света.

2. Линза №1 делает пучок света

параллельным.

3. Призма раскладывает белый свет по длинам волн на спектр.

4. Линза №2 собирает разошедший пучок излучения по длинам волн в разные концы экрана.

5. Фотопластинка фиксирует спектр и получается спектограмма .

Спектры излучения

Непрерывные

Линейчатые

Полосатые

Распределение энергии по частотам

(спектральная плотность интенсивности излучения)

Непрерывные спектры.

Непрерывные спектры дают тела, находящиеся в твердом ,

жидком состоянии, а также сильно сжатые газы.

Распределение энергии по

частотам в видимой части

непрерывного спектра

Линейчатые спектры.

Примерное распределение

спектральной плотности

интенсивности излучения

в линейчатом спектре.

Полосатый спектр

• Спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками.
• Каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий.
• Создаются молекулами, не связанными или слабосвязанными друг с другом.
• Для наблюдения используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.

Электронный полосатый спектр азота N 2

Спектры испускания и поглощения

Спектры испускания:

1- сплошной;

2- натрия;

3- водорода;

4- гелия.

Спектры поглощения:

5- солнечный;

6- натрия;

7- водорода;

8- гелия.

• Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появятся темные линии.
• Газ поглощает наиболее интенсивно свет тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии.

• Темные линии на фоне непрерывного спектра – это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.

Спектральный анализ

Метод определения химического состава по его спектру .

Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго определенный набор длин волн.

1 .

Видимая часть солнечного излучения при изучении с помощью спектроанализирующих приборов оказывается неоднородной – в спектре наблюдаются линии поглощения, впервые описанные в 1814 году И. Фраунгофером. Спектральный анализ позволяет получить информацию о составе Солнца, поскольку определенный набор спектральных линий исключительно точно характеризует химический элемент. Так, с помощью наблюдений спектра Солнца был открыт гелий .

С помощью спектрального анализа узнали, что звезды состоят из тех же самых элементов, которые имеются и на Земле.

2.

С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества

Стационарно – искровые

оптико - эмиссонные спектрометры

«МЕТАЛСКАН –2500».

Предназначены для точного анализа

металлов и сплавов, включая цветные,

сплавы черных металлов и чугуны.

Лабораторная электролизная установка

для анализа металлов «ЭЛАМ».

Установка предназначена для проведения

весового электролитического анализа меди,

свинца, кобальта и др. металлов в сплавах

и чистых металлах.

Спектральный анализ – метод определения химического состава вещества по его спектру. Разработан в 1859 году немецкими учеными Г. Р. Кирхгофом и Р. В. Бунзеным.

Густав Роберт Кирхгоф

1824 - 1887

Роберт Вильгельм Бунзен

1811 - 1899

• Открываются новые элементы: рубидий, цезий и др;

• Узнали химический состав Солнца и звезд;

• Определяют химический состав руд и минералов;
• Метод контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной индустрии.

Состав сложных смесей анализируется по их молекулярным спектрам.

1. СПЕКТР (от лат. spectrum — представление, образ) в физике, совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующей систему или процесс.

Спектр – распределение энергии, излучаемой или поглащаемой веществом по частотам

2.СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ , физический метод качественного и количественного определения состава вещества, проводимый по его оптическим спектрам .

Применяется в промышленности, сельском хозяйстве, геологии и др.

Монохроматическая волна – это волна только

определённой частоты.

Источником оптического излучения принято называть

физическое тело, преобразующее любой вид энергии в

энергию электромагнитных излучений оптического

диапазона

Классификация электромагнитных волн по частотам или длинам волн,называется шкалой электромагнитных волн .

Электромагнитные излучения

Инфракрасное

излучение

Видимый свет

радиоволны

Ультрафиолетовое

излучение

Рентгеновское

излучение

Гамма - излучение

Шкала электромагнитных излучений.

Классификация электромагнитных волн по частотам

или длинам волн,называется шкалой электромагнитных

волн .

Шкала электромагнитных волн простирается от длинных радиоволн до

гамма – лучей. Электромагнитные волны различной длины условно делят

на диапазоны по различным признакам(способу получения, способу

регистрации, характеру взаимодействия с веществом).

Виды излучений

Радиоволны

Длина волны

Инфракрас-ное

излучение

10 км

( 3х10 ^ 4 – 3х10 ^ 12 Гц )

Скорость распрост-ранения в вакууме

Видимый

свет

C= 3x10^8

Получение

0,1м – 770 нм

( 3х10 ^ 12 –

4х 10 ^ 14 Гц )

Ультрафио

летовое излучение

770 – 380 нм

( 4х10 ^ 14 –

8х10 ^ 14 Гц )

Транзистор-ные цепи

C=3x10^8

Регистра-

ция

Рентгеновс- кое

излучение

380 – 5 нм

( 8х10 ^ 14 –

6х 10 ^ 16 Гц )

C=3x10^8

Электричес-кий камин

Резонатор Герца,

Когерер, антенна

Харак - ка, свойства

 - излучение

C=3x10^8

5 нм–

10 ^ –2 нм

( 6х 10 ^ 16 –

3х10 ^ 19 Гц )

Лампа накаливания,

Молнии,

Пламя

Болометр,

Фотоэлемент

термостолбик

Отражение, Преломление

Дифракция

Поляризация

Применение

C=3x10^8

5 x10^- 1 1 -

10^-15 м

Спектрограф,

Болометр

Разрядная трубка,

углеродная

Дуга

Связь и навигация

Отражение, Преломление

Дифракция

Поляризация

C=3x10^8

Рентгеновс-кая трубка

Фотоэлемент

Люминесценция, болометр

Отражение, Преломление

Дифракция

Поляризация

Приготовление пищи

Нагревание, сушка,

Тепловое фотокопирование

Фотопластинка

Циклотрон

Кобальт - 60

Фотохимические

Наблюдение за видимым миром,

Преимущественно путем отражения

Трубка Гейгера

Проникаю-

щая способность

Дифракция

Лечение заболеваний кожи, уничтожение бактерий, стороже-

вые устройства

Рентгенография, радиология, обнаружение под-делок произведений искусства

Порождаются космически

ми объектами

Стерилизация,

Медицина, лечение рака

8 · 10 20 Гц. λ -12 м. Открыто в 1990 году Полем Вилларом. Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц. " width="640"

Гамма – излучение

ν 8 · 10 20 Гц.

λ -12 м.

Открыто в 1990 году Полем Вилларом.

Источник – изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускоренное движение свободных заряженных частиц.

Рентгеновское излучение

ν = 3 · 10 16 – 3 · 10 20 Гц.

λ = 10 -12 – 10 -8 м.

Открыто в 1895 году

В. Рентгеном.

Источник - изменение состояния электронов внутренних оболочек атомов или молекул, а также ускоренно движущиеся свободные электроны.

Сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение

(микроволновое излучение)

ν = 2 · 10 9 – 3 · 10 11 Гц.

λ = 1 мм – 0,3 м.

Источник – изменение направления спина валентного электрона атома или скорости вращения молекул вещества.

Ультрафиолетовое излучение

ν = 8 · 10 14 – 3 · 10 16 Гц.

λ = 10 – 380 нм.

Открыто в 1801 году Иоганном Риттером.

Источник – валентные электроны атомов и молекул, а также ускоренно движущиеся свободные заряды.

Видимый свет

ν = 3, 85 · 10 14 Гц.

λ = 380 – 780 нм.

Источник оптического излучения (видимого света) являются валентные электроны, изменяющие свое положение в пространстве, также движущиеся с ускорением свободные электроны.

Инфракрасное излучение

ν = 3 · 10 11 Гц – 3, 85 · 10 14 Гц.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским астрономом Уильямом Гершелем.

Источник – колебание и вращение молекул вещества.

Солнце

Радиоволны

ν = 2 · 10 4 – 10 9 Гц.

λ = 0,3 – 1,5 ·10 4 м.

Радиоволны открыты в 1886 году Г. Герцем .

Источник – переменный ток.

Низкочастотное (НЧ) излучение

ν = 0 – 2 · 10 4 Гц.

λ = 1,5· 10 4 м до бесконечности.

Источник – переменный ток соответствующей частоты. Такие волны практически не излучаются в пространство.