Nr ćwicz. 304	Data	Paweł Matuszak	wydział elektryczny	Semestr II	E9 1
mgr Janusz Rzeszutek		przygotowanie:	wykonanie:	ocena:

Badanie widm za pomocą spektroskopu

Światło emitowane przez dowolne źródło promieniowania składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach. Możemy się o tym przekonać wykorzystując pryzmat - przyrząd posiadający zdolność dyspersji, czyli rozszczepienia światła. Gdy światło białe, po przejściu przez wąską podłużną szczelinę, pada na pryzmat, ulega dwukrotnie załamaniu na ściankach łamiących oraz rozczepieniu barwnemu polegającemu na różnym odchyleniu promieni o różnych barwach. Promienie czerwone odchylane są najmniej, a fioletowe najsilniej.

Rozszczepienie jest bezpośrednim następstwem faktu, że współczynnik załamania zależy od długości fali. Dyspersją ośrodka nazywamy pochodną współczynnika załamania względem długości fali

.

Wielkość tę możemy przedstawić w postaci funkcyjnej, gdyż znana jest przybliżona zależność współczynnika załamania od długości fali. Ma ona postać

gdzie A i B są pewnymi stałymi.

Uwzględniając powyższe znajdujemy, że dyspersję ośrodka w zależności od długości fali wyraża się wzorem

Wielkość rozszczepionej przez pryzmat zależy nie tylko od dyspersji ośrodka, lecz również od kąta padania i kąta łamiącego. Wielkością charakteryzującą rozszczepienie dla danego pryzmatu jest dyspersją kątową pryzmatu

, gdzie
jest kątem odchylania.

Obraz rozszczepionej wiązki na ekranie nazywamy widmem promieniowania danego źródła światła.

Ciała stałe w podwyższonej temperaturze emitują promieniowanie o widmie ciągłym, zawierającym wszystkie możliwe długości fal. Gazy dwuatomowe i bardziej złożone pobudzone do świecenia, emitują długości fal z pewnych przedziałów, dając widmo pasmowe. Gazy jednoatomowe oraz pary ciał stałych promieniują widmo liniowe, w którym występuje zespół kilku do kilkudziesięciu długości fal o ściśle określonych wartościach.

Do badania widm używa się spektroskopów, w których elementem rozszczepiającym światło jest siatka dyfrakcyjna lub pryzmat.

Pomiary

wzorcowa rurka Geisslera

Linia	λ [nm]	s [mm]
czerwona słaba	772,8	12,19
czerwona słaba	737,2	12,30
czerwona słaba	690,7	12,45
czerwona mocna	623,4	12,59
czerwona słaba	612,3	12,67
pomarańczowa słaba	607,2	12,73
pomarańczowa słaba	589,0	12,79
żółta bardzo mocna	579,1	12,92
żółta bardzo mocna	576,9	13,05
żółto zielona b. słaba	567,5	13,16
zielona b. mocna	546,1	13,30
niebiesko - zielona słaba	536,5	13,47
niebieska b. słaba	504,6	13,75
niebieska b. słaba	502,6	13,85
niebieska mocna	499,1	13,98
niebieska b. mocna	491,6	14,05
niebieska b. mocna	435,8	15,19
niebieska b. słaba	434,7	15,22
niebieska b. słaba	433,1	15,28
fioletowa słaba	407,8	15,99
fioletowa mocna	404,6	16,09

nieznana rurka nr 1

Linia	s [mm]	λ [nm]	λ tabl. [nm]
fioletowa mocna	15,04	440	447,1
niebieska słaba	14,57	461	471,3
niebiesko - zielona słaba	14,14	483,5	492,2
niebiesko - zielona mocna	13,98	491,5	501,6
niebiesko - zielona b. słaba	13,92	495	504,8
pomarańczowa b. mocna	12,95	578	587,6
czerwona mocna	12,43	672	667,8

Gaz zawarty w rurce - hel

nieznana rurka nr 2

Linia	s [mm]	λ [nm]	λ tabl. [nm]
czerwona b.słaba	12,31	724	738,4 (Cd)
czerwona słaba	12,36	700,5
czerwona b.słaba	12,46	662,5
czerwona b.słaba	12,54	643,5
czerwona mocna	12,56	639	643,8 (Cd)
czerwona b.mocna	12,68	617
czerwona mocna	12,71	612
czerwona mocna	12,77	601,5
czerwona b.słaba	12,80	598
czerwona słaba	12,86	589
czerwona słaba	12,91	583
pomarańczowa b.mocna	12,94	579
pomarańczowa mocna	13,01	569	579,1 (Hg)
pomarańczowa mocna	13,04	567	577,0 (Hg)
pomarańczowa b.słaba	13,10	560,5
pomarańczowa mocna	13,15	555
żółta słaba	13,22	548
żółta b.mocna	13,29	542	546,1 (Hg)
żółta b.słaba	13,40	532,5
zielona słaba	13,77	505	515,5 (Cd)
zielona b.słaba	13,83	501	508,5 (Cd)
niebiesko - zielona słaba	14,02	490,5	496,0 (Hg)
fioletowa b.słaba	14,10	485,5	491,0 (Hg)

Gaz zawarty w rurce - mieszanina oparów rtęci i kadmu

nieznana rurka nr 3

Linia	s [mm]	λ [nm]	λ tabl. [nm]
czerwona mocna	12,62	627,5	656,3
niebiesko - zielona słaba	14,07	487
niebiesko - zielona słaba	14,14	483,5
niebiesko - zielona mocna	14,19	480,5	486,1
niebieska słaba	14,77	452	434,5
fioletowa słaba	15,45	418	410,2

Gaz zawarty w rurce - wodór

Wnioski

Z porównania przedstawionego powyżej wynika, iż pomiary odpowiadają w przybliżeniu wartościom tabelarycznym helu, wodoru i mieszaniny oparów kadmu i rtęci. Wyniki doświadczenia nie są dokładne i nie wszystkie linie widma mają swoje odpowiedniki w wartościach tablicowych. Może to być spowodowane tym, że przy stoliku obok była zapalona lampka, co mogło powodować powstanie dodatkowych linii widma, jak również tym, iż część linii widma byłą bardzo słabo widoczna, co mogło spowodować pominięcie niektórych z nich.

---