на каком основании наблюдаемый спектр можно считать сплошным

На каком основании наблюдаемый спектр можно считать сплошным

1. Как выглядит сплошной спектр?

При пропускании солнечного света через призму получался спектр в виде сплошной полосы.
В ней были представлены все цвета (т. е. волны всех частот) видимого диапазона), плавно переходящие один в другой.

2. Какие тела дают сплошной спектр? Приведите примеры.

Сплошной спектр характерен для твёрдых и жидких излучающих тел, имеющих температуру порядка нескольких тысяч градусов Цельсия. Сплошной спектр дают также светящиеся газы и пары, если они находятся под очень высоким давлением (т. е. если силы взаимодействия между их молекулами достаточно велики).

Свет от раскаленной нити электрической лампы, светящаяся поверхность расплавленного металла, пламя свечи.

3. Как выглядят линейчатые спектры?

Линейчатые спектры представляют собой наборы отдельных линий определенных цветов.
Разные химические элементы дают свои собственные наборы отдельных линий.

5. Каким образом можно получить линейчатый спектр испускания натрия?

Если внести в пламя спиртовки кусочек поваренной соли, то пламя окрасится в жёлтый цвет, а в спектре, наблюдаемом с помощью спектроскопа, будут видны две близко расположенные жёлтые линии, характерные для спектра паров натрия.

Под действием высокой температуры молекулы NaCl распались на атомы натрия и хлора.
Свечение атомов хлора возбудить гораздо труднее, чем атомов натрия, поэтому в данном опыте линии хлора не видны.

6. От каких источников света получаются линейчатые спектры?

Линейчатые спектры получают от газов и паров малой плотности, при которой свет излучается изолированными атомами.

7. Каков механизм получения линейчатых спектров поглощения (т. е. что нужно сделать, чтобы получить их)?

Линейчатые спектры поглощения дают газы малой плотности, состоящие из изолированных атомов, когда сквозь них проходит свет от яркого и более горячего (по сравнению с температурой самих газов) источника, дающего непрерывный спектр.

8. Как получить линейчатый спектр поглощения натрия и как он выглядит?

Линейчатый спектр поглощения натрия можно получить, если пропустить свет от лампы накаливания через сосуд с парами натрия, температура которых ниже температуры нити лампы накаливания.
В этом случае в сплошном спектре света от лампы появится узкая чёрная линия как раз в том месте, где располагается жёлтая линия в спектре испускания натрия.
Это и будет линейчатый спектр поглощения натрия.
Линии поглощения атомов натрия точно соответствуют его линиям испускания.

8. В чем заключается суть закона Кирхгофа, касающегося линейчатых спектров излучения и поглощения?

Общий для всех химических элементов закон был открыт в середине XIX в. немецким физиком Густавом Кирхгофом:

Атомы данного элемента поглощают световые волны тех же самых частот, на которых они излучают.

Спектр атомов каждого химического элемента уникален.
Не существует двух химических элементов, атомы которых излучали бы одинаковый набор спектральных линий.

Источник

3. Зарисуйте цветными карандашами несколько наблюдаемых вами спектров.

4. Направьте спектроскоп на светящуюся люминесцентную лампу, установленную на демонстрационном столе, и рассмотрите её спектр. Зарисуйте наблюдаемый спектр.

Опишите, чем спектр люминесцентной лампы отличается от спектра лампы накаливания.

Лампа накаливания даёт сплошной спектр, а люминесцентная лампа даёт линейчатый спектр.

5. Вставьте трубку с гелием 1 в держатель 2 прибора для зажигания спектральных трубки подключите прибор к источнику напряжения 3. Зажгите спектральную трубку и рассмотрите в спектроскоп 4 линейчатый спектр излучения гелия. Зарисуйте спектр излучения данного газа и запишите основные цвета в наблюдаемой последовательности.

Фиолетовый, зелёный, оранжевый, красный.

6. Повторите наблюдения со спектральной трубкой, наполненной другим газом. Зарисуйте спектр излучения данного газа и запишите основные цвета в наблюдаемой последовательности.

Водород: фиолетовый, зелёный, красный.
Неон: фиолетовый, зелёный, оранжевый, красный.

7. Сравните полученные линейчатые спектры излучения с табличными спектрами излучения соответствующих газов. Сделайте выводы.

Спектры практически не отличаются. Единственное отличие — фиолетовый цвет переливается с голубым.

Ответы на контрольные вопросы

1. Какие вещества дают сплошной спектр?

Нагретые тела, находящиеся в твёрдом и жидком состоянии, газы при высоком давлении и плазма.

2. Какие вещества дают линейчатый спектр?

Те вещества, у которых слабое взаимодействие между молекулами, например достаточно разряжённые газы. Также линейчатый спектр дают вещества в газообразном атомном состоянии.

3. Объясните, почему отличаются линейчатые спектры различных газов.

При нагревании часть молекул газа распадаются на атомы, излучаются кванты с различными значениями энергии, от чего и зависит цвет.

4. Почему отверстие коллиматора спектроскопа имеет форму узкой щели? Изменится ли вид наблюдаемого спектра, если отверстие сделать в форме треугольника?

Отверстие имеет форму узкой щели для создания картинки. Если отверстие сделать треугольным, то линейчатый спектр станет треугольным и размытым.

Выводы: сплошные спектры дают тела в твердом или жидком состоянии, а также сильносжатые газы. Линейчатые спектры дают вещества в атомарном газообразном состоянии.

Источник

Лабораторная работа 9 класс-Наблюдение сплошного и линейчатых спектров испускания

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Лабораторная работа «Наблюдение сплошного и линейчатых спектров» Крупко Татьяна Георгиевна-учитель ГОШ № 25 ДНР

Цель: наблюдение сплошного и линейчатых спектров излучения ионизированных газов, выделить основные отличительные признаки сплошного и линейчатого спектров. Оборудование: высоковольтный индуктор, источник питания, стеклянная пластина со скошенными гранями, спектральные трубки с водородом, криптоном, неоном, гелий, соединительные провода, лампа с вертикальной нитью накала, призма прямого зрения.

Дневной свет Мы видим основные цвета полученного сплошного спектра в следующем порядке: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный. Данный спектр непрерывен. Это означает, что в спектре представлены волны всех длин. Таким образом, мы выяснили, что сплошные спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы.

Водород Водородный спектр: фиолетовый, голубой, зеленый, оранжевый. Наиболее яркой является оранжевая линия спектра.

Гелий Спектр гелия: голубой, зеленый, желтый, красный. Наиболее яркой является желтая линия.

Неон Спектр неона: зеленый, желтый, оранжевый, красный. Наиболее яркой является красная линия.

Криптон Спектр криптона: синий, голубой, зелёный, жёлтый, оранжевый. Наиболее яркой является зелёная линия.

В составе какого химического соединения (спектры 2, 3, 4) содержится водород (спектр 1)? 1 2 3 4

В какой смеси газов (спектры 1, 3, 4) содержится гелий (2)? 1 2 3 4

На рисунке изображены спектры излучения водорода (1), гелия (2), натрия (3). Какие из этих элементов содержатся в смеси веществ? (4) 1 2 3 4

Ход работы: 1. Расположите пластинку горизонтально перед глазом. Сквозь грани, составляющие угол 450, наблюдать сплошной спектр. 2.Выделить основные цвета полученного сплошного спектра и записать их в наблюдаемой последовательности. Зарисовать наблюдаемые спектры, дать ему характеристику, 3. Повторить опыт, рассматривая сплошной спектр через грани, образующие угол 600. Записать различия в виде спектров. 4.Наблюдать линейчатые спектры водорода, криптона, неона, гелий, рассматривая светящиеся спектральные трубки сквозь грани стеклянной пластины. Записать наиболее яркие линии спектров. (Наблюдать линейчатые спектры удобнее сквозь призму прямого зрения).

Запишите вывод по проделанной работе. Основываясь на нашем опыте, мы можем сделать вывод, что линейчатые спектры дают все вещества в газообразном состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн.

Дополнительные задания: 1. Какой спектр представлен на рисунке? 2. В каком агрегатном состоянии находится вещество на изображенном спектре?

3. Содержится ли в смеси газов (спектр4): А) натрий (спектр1) Б) водород (спектр 2) В) гелий (спектр 3)?

4. В какой смеси газов (спектры 2, 3, 4) содержится водород (спектр 1)? 1 2 3 4

6. На рисунке изображены спектры излучения водорода (1), гелия (2), натрия (3). Какие из этих элементов содержатся в смеси веществ? (4) 1 2 3 4

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Номер материала: ДБ-064863

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения планирует прекратить прием в колледжи по 43 профессиям

Время чтения: 1 минута

В Хабаровске утвердили дополнительные школьные каникулы

Время чтения: 1 минута

В Москве стартует онлайн-чемпионат для школьников Soft Skills — 2035

Время чтения: 1 минута

Минобразования Кузбасса рекомендовало техникумам и школам уйти на каникулы до 7 ноября

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Линейчатые спектры

теория по физике 🧲 оптика

Если пропустить солнечный свет через стеклянную призму или дифракционную решётку, то на экране получится хорошо известный нам спектр. Спектр, который вы видите ниже, называется непрерывным спектром. Он представляет собой сплошную полосу, состоящую из разных цветов, плавно переходящих друг в друга.

Непрерывный (сплошной) спектр — разновидность спектра, в которой присутствуют все длины волн видимого диапазона (от красной границы до фиолетовой).

Излучения, обладающие непрерывным спектром:

Пример №1. Будет ли излучать свет в непрерывном спектре спираль работающей электроплиты?

В данном случае да, поскольку спирать — твердое тело, нагретое до высокой температуры.

Линейчатый спектр и его виды

Картина резко меняется, когда мы наблюдаем свечение, излучаемое разреженными газами. Спектр перестает быть непрерывным: в нём появляются разрывы, которые увеличиваются по мере разрежения газа. В предельном случае чрезвычайно разреженного атомарного газа спектр становится линейчатым.

Линейчатый спектр — спектр, который состоит из отдельных достаточно тонких линий.

Линейчатый спектр бывает двух видов:

Спектр испускания

Предположим, что газ состоит из атомов некоторого химического элемента и разрежен настолько, что атомы почти не взаимодействуют друг с другом. Раскладывая в спектр излучение такого газа (нагретого до очень высокой температуры), мы сможем наблюдать такую картину, как на картинке ниже.

Спектр испускания — линейчатый спектр, который состоит из тонких изолированных разноцветных линий, соответствующих тем длинам волн света, который излучается атомами.

Любой атомарный разреженный газ излучает свет с линейчатым спектром. Но наибольшую важность имеет то, что для любого химического элемента спектр испускания является уникальным. Поэтому по нему можно устанавливать, какой химический элемент находится перед нами. Он является своего рода идентификатором.

Поскольку газ разрежен и атомы мало взаимодействуют друг с другом, мы можем сделать следующий вывод:

Свет излучают атомы сами по себе. Следовательно, каждый атом характеризуется дискретным, строго определённым набором длин волн излучаемого света. У каждого химического элемента этот набор свой.

Спектр поглощения

Атомы излучают свет в процессе перехода из возбуждённого состояния в основное. Но вещество может не только излучать, но и поглощать свет. При поглощении света атом совершает обратный процесс — он переходит из основного состояния в возбуждённое.

Снова рассмотрим разреженный атомарный газ, но теперь в охлажденном состоянии (при довольно низкой температуре). Свечения газа в этом случае мы не увидим. В не нагретом состоянии газ не излучает свечение, так как атомов в возбуждённом состоянии оказывается для этого слишком мало.

Если сквозь охлажденный газ пропустить свет с непрерывным спектром, мы увидим следующую картину (см. рисунок ниже).

Спектр поглощения — темные линии на фоне непрерывного спектра, соответствующие тем длинам волн света, которые поглощаются атомами и излучаются впоследствии при сильном нагревании.

Объясним, откуда берутся темные линии. Под действием падающего света газовые атомы переходят в возбуждённое состояние. При этом оказывается, что для возбуждения атомов нужны не любые длины волн, а лишь некоторые, строго определённые для данного вида газа. Именно эти длины волн газ поглощает из падающего на него света.

Внимание! Газ поглощает те длины волн, которые излучает сам. Поэтому, цветные линии на спектре испускания соответствуют темным линиям на спектре поглощения. Если их сложить, можно получить непрерывный спектр.

На рисунке ниже сопоставлены спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.

Глядя на спектры испускания и поглощения, ученые XIX века пришли к выводу, что атом не является неделимой частицей и обладает некоторой внутренней структурой. Ведь что-то внутри атома должно обеспечивать процессы излучения и поглощения света.

Кроме того, уникальность атомных спектров говорит о том, что этот механизм различен у атомов разных химических элементов. Поэтому атомы разных химических элементов должны отличаться по своему внутреннему устройству.

Спектральный анализ

Использование линейчатых спектров в качестве идентификаторов химических элементов лежит в основе спектрального анализа.

Спектральный анализ — метода исследования химического состава вещества по его спектру.

Идея спектрального анализа заключается в следующем. Спектр излучения исследуемого вещества сопоставляется с эталонными спектрами химических элементов. Затем делается вывод о присутствии или отсутствии различных химических элементов в исследуемом образце. При определённых условиях посредством спектрального анализа можно определить химический состав не только качественно, но и количественно.

В результате наблюдения различных спектров были открыты новые химические элементы. Первыми из таких элементов были цезий и рубидий. Названия эти элементы получили по цвету линий своего спектра. Так, в спектре цезия больше всего выражены две линии небесно-синего цвета, который на латинском языке звучит как caesius. Рубидий же даёт две отчетливые линии рубинового цвета.

В 1868 году в спектре солнечного света были обнаружены линии, не соответствующие ни одному из известных химических элементов. Этот элемент был назван гелием (от греческого гелиос — солнце). Впоследствии гелий был найден в атмосфере нашей планеты. Спектральный анализ излучения Солнца и других звезд показал, что все входящие в их состав входят элементы имеются и на Земле. Таким образом, оказалось, что все объекты Вселенной собраны из одного и того же набора элементов.

Пример №2. Какую картинку можно получить, если провести спектральный анализ вещества, состоящего из двух химических элементов?

Спектры испускания и спектры поглощения будут накладываться друг на друга. В итоге можно будет получить спектр испускания, в котором будут присутствовать все длины волн, соответствующие тем, что испускаются первым и вторым химическим элементом. В спектре поглощения эти же длины волн будут отсутствовать.

На рисунке приведены спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомарных паров известных элементов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы

а) азота (N), магния (Mg) и другого неизвестного вещества

в) только магния (Mg)

г) только магния (Mg) и азота (N)

Алгоритм решения

Решение

Если спектр поглощения неизвестного газа содержит все линии, которые есть на спектре известного элемента, то этот газ содержит этот элемент.

Видно, что спектр поглощения неизвестного газа включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения магния. Следовательно, этот газ содержит магний.

Видно, что спектр поглощения неизвестного газа включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения азота. Следовательно, этот газ также содержит азот.

Но кроме линий, соответствующих азоту и магнию, на спектре поглощения газа наблюдаются другие линии. Следовательно, газ содержит как минимум еще один элемент.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

На рисунке приведены спектр поглощения разреженных атомарных паров неизвестного вещества (в середине) и спектры поглощения паров известных элементов (вверху и внизу). По анализу спектров можно утверждать, что неизвестное вещество содержит

а) только натрий (Na) и водород (Н)

б) только водород (Н) и гелий (Не)

в) водород (Н), гелий (Не) и натрий (Na)

г) натрий (Na), водород (H) и другие элементы, но не гелий (He)

Алгоритм решения

Решение

Если спектр поглощения неизвестного газа содержит все линии, которые есть на спектре известного элемента, то этот газ содержит данный элемент.

Видно, что спектр поглощения неизвестного вещества включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения водорода и натрия. Но линий, соответствующих спектру поглощения гелия, в нем нет. Следовательно, это вещество содержит водород, натрий, но не содержит гелий.

Кроме линий, соответствующих водороду и натрию, на спектре поглощения вещества наблюдаются другие линии. Следовательно, оно содержит как минимум еще один элемент.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

На рисунках А, Б и В приведены спектры излучения паров кальция Ca, стронция Sr и неизвестного образца.

Можно утверждать, что в неизвестном образце

а) не содержится стронция

б) не содержится кальция

в) содержатся кальций и ещё какие-то элементы

г) содержится только кальций

Алгоритм решения

Решение

Если спектр излучения неизвестного образца содержит все линии, которые есть на спектре излучения известного элемента, то этот образец содержит данный элемент.

Видно, что спектр излучения неизвестного образца включает в себя все линии, которые есть в спектре излучения стронция. Но линий, соответствующих спектру излучения кальция, в нем нет. Следовательно, этот образец не содержит кальций.

Кроме линий, соответствующих стронцию, на спектре излучения неизвестного образца наблюдаются другие линии. Следовательно, он содержит как минимум еще один элемент.

Из всех перечисленных утверждений верным является только одно — образец не содержит кальция.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Вопросы § 50

Физика А.В. Перышкин

1.Как выглядит сплошной спектр? Какие тела дают сплошной спектр? Приведите примеры.

Сплошной спектр представляет собой по­лосу, состоящую из всех цветов радуги, плавно переходящих друг в друга.

Сплошной спектр получается от света твер­дых и жидких тел (нить электрической лампы, расплавленный металл, пламя свечи), с температу­рой несколько тысяч градусов Цельсия. Его также дают светящиеся газы и пары при высоком дав­лении.

2. Как выглядят линейчатые спектры? От каких источников света получаются линейчатые спектры?

Линейчатые спектры состоят из отдельных линий определенных цветов.
Линейчатые спектры характерны для светя­щихся газов малой плотности.

3. Каким образом можно получить линейчатый спектр испускания натрия?

Для этого надо пропустить свет от лампы накаливания через сосуд с парами натрия. В ре­зультате этого в сплошном спектре света от лампы накаливания появятся узкие черные линии, в том месте где находятся желтые линии в спектре ис­пускания натрия.

4. Опишите механизм получения линейчатых спектров поглощения.

Линейчатые спектры поглощения получают при пропускании сквозь газы малой плотности свет от более яркого и более горячего источника.

5. В чём заключается суть закона Кирхгофа, касающегося линейчатых спектров испускания и поглощения?

Закон Киргофа гласит, что атомы данного элемента поглощают и излучают световые волны на одних и тех же частотах.

6. Что такое спектральный анализ и как он проводится?

Метод определения химического состава ве­щества по его линейчатому спектру называется спектральным анализом.

Исследуемое вещество в виде порошка или аэрозоля помещают в высокотемпературный источ­ник света — пламя или электрический разряд, из-за чего оно переходит в состояние атомарного газа и у него возбуждаются атомы, которые испускают или поглощают электромагнитное излучение в строго определенном диапазонах частот. Затем получен­ную с помощью спектрографа фотографию спектра атомов анализируют.

По расположению линий в спектре узнают из каких элементов состоит данное вещество.

Сравнивая относительные интенсивности ли­ний спектра оценивают количественное содержание элементов.

7. Расскажите о применении спектрального анализа.

Спектральный анализ применяется в метал­лургии, машиностроении, атомной индустрии, гео­логии, археологии, криминалистике и др. сферах. Особенно интересно использование спектрального анализа в астрономии, с помощью него определяют химический состав звезд и атмосфер планет, их температуру. По смещениям спектральных линий галактик научились определять их скорость.

Источник