Laboratorium Podstaw Fizyki
Ćwiczenie:	Ćwiczenie numer 72a
		ANALIZA SPEKTRALNA Z WYKORZYSTANIEM SPEKTROSKOPU
Prowadzący ćwiczenia:	mgr inż. Wojciech Magierski	Data wykonania ćw.: 10.06.2011
Autor:	Luiza Miłkowska	Nr albumu 184908
Wydział:	Chemiczny	Biotechnologia

I Cel ćwiczenia:

- zapoznanie się z budową i zasadami działania spektroskopu;

- skalowanie spektroskopu;

- obserwacja widma emisyjnego oraz absorpcyjnego.

II Opis ćwiczenia:

Widmem optycznym nazywamy obraz uzyskany w wyniku rozszczepienia promieniowania polichromatycznego na składowe o różnych długościach fal. W zależności od sposobu powstawania, widma dzielą się na emisyjne i absorpcyjne. Widmo emisyjne, czyli widmo światła emitowanego przez daną substancję może mieć postać jasnych, barwnych prążków, kolorowych pasm lub zespołu barw przechodzących jedna w drugą. Widmo złożone z barwnych ostrych prążków nazywamy widmem emisyjnym liniowym, a prążki liniami widmowymi.

Gdy wiązka promieniowania polichromatycznego przepuszczona zostanie przez warstwę gazu, cieczy lub ciała stałego, to powstaje widmo absorpcyjne na tle widma ciągłego, pochodzącego od źródła polichromatycznego. Obserwujemy pojedyncze ciągłe linie lub tzw. pasma absorpcyjne.

Widmo prążkowe-dyskretne jest obrazem zmian energii elektronów w atomie. Jeśli do atomu dostarczymy energię to część z jego elektronów przeskoczy na orbity odpowiadające większej energii. Takie wzbudzenie jest krótkotrwałe. Powracające elektrony wypromieniowują nadwyżkę energii w postaci kwantu światła (fotonu). Szerokość takiej linii widmowej powstałej z wypromieniowania przez elektron fotonu teoretycznie powinna być równa zeru, tak się jednak nie dzieje gdyż na obserwowane zjawisko nakłada się efekt dopplera, wzajemne oddziaływania pomiędzy atomami, oraz skończony czas życia elektronu w stanie wzbudzonym, w wyniku czego linia widmowa ulega poszerzeniu.

SPEKTROSKOP

Pryzmat - dokonuje analizy badanego światła; kolimator, ze szczeliną i soczewką, służy do otrzymania wiązki promieni równoległych, lunetka do bezpośredniej obserwacji widma. Badane światło umieszcza się przed szczeliną kolimatora, stamtąd w postaci równoległej wiązki trafia do pryzmatu, następnie po rozszczepieniu widma w pryzmacie kieruje się do lunetki. Do lunetki jest skierowany również po odbiciu od powierzchni pryzmatu obraz świetlny skali tworzony w kolimatorze podziałki. Spektroskop umożliwia obserwację widma w zakresie od dalekiej podczerwieni do ultrafioletu.

Spektroskop wykorzystuje zjawisko dyspersji, czyli zmian katą załamania się światła podczas przejścia z jednej substancji przezroczystej do drugiej, w zależności od jego długości.

III Wyniki pomiarów i ich opracowanie graficzne.

Pierwiastek	Położenie na skali	Długość fali	Barwa linii
		[mm]		[nm]
	He - hel	2,1	706,5	Ciemnoczerwony
		3,3	656,3	Czerwony
		6,3	587,6	Żółty
		11,8	501,6	zielony I
		12,6	492,2	zielony II
		14,7	471,4	Niebieski
		17,7	447,2	Fioletowy
	H - wodór	3,6	656,3	Czerwony
		13,0	486,1	Niebieski
		16,0	434,1	Fioletowy
	Hg - rtęć	2,6	623,4	Czerwony
		7,0	579,1	Żółty
		8,8	546,1	Zielony
		19,9	434,8	Fioletowy
	Ne - neon	1,8	640,2	Czerwony
		9,1	540,0	Zielony
		15,0	488,5	Niebieski
		17,2	452,0	Indygo

Odczytane ze skali przedziały przepuszczalności filtrów i odpowiadające im długości fal:

rodzaj filtra	skala	długość fali [nm]
niebieski	0-2,5	760-630
zielony	9,0-20	560-420
czerwony	2,5-20	630-420

IV Obserwacje i wnioski:

Stosowane filtry przepuszczały odpowiednio światło o barwie:

- filtr czerwony - światło o barwie od pomarańczowej do fioletowej,

- filtr zielony - światło o barwie od zielonej do fioletowej,

- filtr niebieski - światło o barwie od czerwonej do pomarańczowej.

Najwyraźniejsze i najdokładniejsze widmo otrzymaliśmy dla helu. Spektrofotometr nie zapewnia bardzo dokładnych pomiarów.

---