На главую страницу

Физика → Методика → Экзамены → Ответы на билеты устных экзаменов → 23. Испускание и поглощение света атомами. Спектральный анализ


   23. Испускание и поглощение света атомами. Спектральный анализ

1. Виды спектров. 2. Спектральный анализ и его применение. 3. Распространенные ошибки.

Совокупность частот электромагнитных волн, которые присутствуют в излучении любого тела, называется спектром излучения.

Спектры бывают сплошные, линейчатые и полосатые.

Сплошные спектры дают все вещества, находящиеся в твердом или жидком состоянии. Сплошной спектр содержит волны всех частот видимого света и поэтому выглядит как цветная полоса с плавным переходом от одного цвета к другому в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый («Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»).

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном состоянии. Изолированные атомы всех веществ излучают свойственные только им наборы волн вполне определенных частот. Как у каждого человека свои личные отпечатки пальцев, так и у атома данного вещества свой, характерный только для него спектр. Линейчатые спектры излучения выглядят как цветные линии, разделенные промежутками. Природа линейчатых спектров объясняется тем, что у атомов конкретного вещества существуют только ему свойственные стационарные состояния со своей характерной энергией, а следовательно, и свой набор пар энергетических уровней, которые может менять атом, т. е. электрон в атоме может переходить только с одних определенных орбит на другие, вполне определенные орбиты для данного химического вещества.

Полосатые спектры создаются молекулами не связанными или слабо связанными друг с другом. Выглядят полосатые спектры подобно линейчатым, только вместо отдельных линий наблюдаются отдельные серии линий, воспринимаемые как отдельные полосы, разделенные темными промежутками.

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой же и поглощается, т.е. спектры излучения по набору излучаемых частот совпадают со спектрами поглощения. Поскольку атомам разных веществ соответствуют свойственные только им спектры, то существует способ определения химического состава вещества методом изучения его спектров. Этот способ называется спектральным анализом. Спектральный анализ применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче полезных ископаемых, для определения химического состава атмосфер планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и машиностроении.

Спектральный анализ электромагнитного излуче-ния звезд — единственный способ определения их химического состава. Кроме этого анализ спектров позволяет определять температуру звезд, скорость их движения.

Распространенные ошибки

1. Обычно абитуриенты правильно отвечают, что спектральный анализ — это метод определения химического вещества по его спектру. Но вот экзаменатор задает вопрос: «Имеется образец некоторого твердого вещества ,например стали. Как получить линейчатый спектр для определения химического состава этой стали?» Экзаменующиеся часто отвечают так: «Нужнор этот образец сильно нагреть, раскалить добела, чтобы он светился, а затем через спектроскоп рассматривать его спектр и сравнивать с известными спектрами.»

Такой ответ ошибочен, потому что нагретые тела дают не линейчатый, а сплошной спектр. Линейчатый спектр дают вещества в газообразном атомарном состоянии. Для получения линейчатого спектра твердого вещества нужно это вещество перевести в газообразное состояние (парообразное) и заставить этот газ испускать свет. Обычно с той целью используют дуговой разряд. Проба исследуемого вещества в измельченном виде, помещенная в плазму дуги, превращается в пар, происходит возбуждение и ионизация атомов.

Оставить комментарий
Сообщить об ошибке