Wydział Inżynierii Lądowej	Dawid Zuber	Zespół: 9	23.10.2011
Grupa: gć 22	Analiza spektralna gazów.	Ćw. nr 24	Ocena:

1.Wprowadzenie

Spektroskop jest przyrządem służącym do otrzymywania i badania widm. Widmo to zespół barw uzyskanych w wyniku rozszczepienia światła. Ze względu na wygląd widma możemy podzielić na ciągłe, liniowe i pasmowe. Ciągłe emitują nagrzane do wysokiej temperatury ciała stałe, ciecze i gazy pod wysokim ciśnieniem. Pobudzone do świecenia gazy i pary jednoatomowe wysyłają charakterystyczne dla każdego pierwiastka widma liniowe, złożone z wyraźnie oddzielonych od siebie linii, tzn. zawierające tylko pewne określone długości fal. Gazy i pary dwu- lub wieloatomowe (drobiny związków chemicznych) dają widma pasmowe, składające się z bardzo blisko siebie położonych linii tworzących jasne smugi (pasma).

W najprostszej postaci spektroskop składa się z: pryzmatu (P), kolimatora (K), lunety (L) i rurki ze skalą (S’).

Kolimator to wewnątrz poczerniona rura, zaopatrzona z jednej strony w szczelinę (S), której szerokość można regulować, z drugiej strony w soczewkę skupiającą. Szczelina oświetlona badanym źródłem światła (Z) jest dla spektroskopu przedmiotem świecącym; wysyła ona rozbieżną wiązkę światła, która po przejściu przez soczewkę zamienia się na równoległą i pada na pryzmat. Tu część światła ulega odbiciu, część wnika do wnętrza, zostaje załamana i rozszczepiona. Rozszczepienie spowodowane jest tym, że każdej barwie (czyli długości fali) odpowiada inny współczynnik załamania światła w materiale z którego wykonano pryzmat. Z pryzmatu wychodzi szereg wiązek równoległych o różnych długościach fali, pod różnym kątem. Wiązki padają na obiektyw lunety i dają szereg rzeczywistych, pomniejszonych i odwróconych obrazów szczeliny. W rurce (S’) umieszczono podświetloną podziałkę która po wejściu do lunety daje obraz skali. Mając w polu widzenia obraz skali
i obraz szczeliny możemy odczytać ich położenie względem siebie.

2.Wykonanie ćwiczenia i opracowanie wyników

Aby spektroskop mógł służyć do pomiaru długości fal należy go wycechować, czyli znaleźć zależność między długością fali a położeniem linii na skali spektroskopu. Do cechowania spektroskopu wykorzystujemy lampę rtęciową. Pary rtęci pobudzone do świecenia dają szereg linii w widzialnej części widma. Długości fal odczytujemy z schematu widma rtęci.

Lp.	Barwa linii	Intensywność	Położenie linii na skali	Długość fali λ [nm]
1	pomarańczowa	słaba	8,4	690,7
2	pomarańczowa	słaba	9,6	623,4
3	żółta	silna	9,9	612
4	żółta	silna	10	607
5	żółta	silna	10,8	579,1
6	seledynowa	silna	10,9	577
7	zielona	słaba	12,9	546,1
8	niebiesko-zielona	średnia	13,9	496
9	niebiesko-zielona	średnia	14,2	491,6
10	niebieska	średnia	17,7	435,8
11	fioletowa	słaba	20,3	407,8
12	fioletowa	słaba	20,6	404,7

Na podstawie otrzymanych wyników sporządzamy charakterystykę spektroskopu (krzywą dyspersji). Jest to wykres przedstawiający zależność długości fali od położenia jej na skali spektroskopu. Wykres ten posłuży nam do wyznaczania długości fal linii widm wysyłanych przez gaz zawarty w rurce Geisslera.

W miejsce lampy rtęciowej wstawiamy odpowiednią rurkę Geisslera, pobudzając ją do świecenia. Na skali spektroskopu odczytujemy położenie linii widmowych. Wyniki zapisujemy w tabeli analogicznej jak dla widma rtęci. Długości poszczególnych linii widmowych wyliczamy posługując się poniższym wzorem:

λ = , gdzie:

λ – długość fali

x – położenie prążka na skali

a, b – współczynniki krzywej dyspersji

Lp.	Barwa linii	Intensywność	Położenie linii na skali	Długość fali λ [nm]
1	czerwony	średnia	8,2	690,3
2	czerwony	średnia	8,8	660
3	czerwony	średnia	9	650,8
4	żółty	silna	10,5	592
5	zielony	średnia	13,5	510,6
6	zielony	średnia	13,6	508,4
7	zielony	średnia	14,1	498
8	zielony	średnia	14,4	492
9	niebieski	silna	15,2	477,1
10	fioletowy	słaba	16,8	450,9

3.Wnioski

Porównując długości fal badanego widma z długościami fal różnych pierwiastków zamieszczonymi w tablicach stwierdzono, że długości fal badanego gazu są najbardziej zbliżone do długości fal widma helu. Stąd też przyjęto, że rurka Geisslera była wypełniona helem. Na błąd popełniony przy wyznaczaniu długości fali wpłynęła niezbyt duża zdolność rozdzielcza pryzmatu oraz mała dokładność odczytu położeń prążków na skali.