1 вариант

1. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относятся свечения:

1. раскаленной отливки металла; 2. лампы дневного света;

3. звезд; 4. некоторых глубоководных рыб.

А. 1, 3 – тепловое, 2, 4 – люминесцентные; Б. 1, 2, 3, 4 – только тепловые;

В. 1, 2, 3, 4 и тепловые и люминесцентные; Г. 1, 4 – тепловые, 2, 3 – люминесцентные.

2. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называется:

А. электролюминесценцией Б. катодолюминесценцией В. тепловым свечением

Г. хемилюминесценцией Д. фотолюминесценцией

3. Тела, состоящие из невзаимодействующих между собой возбужденных молекул, излучают

4. Для каких тел характерны полосатые спектры поглощения и испускания?

В. Для любых перечисленных выше тел Г. Для нагретых атомарных газов

Д. Для разреженных молекулярных газов

5. Непрерывные (сплошные) спектры дают тела, находящиеся

А. только в твердом состоянии при очень больших температурах;

Б. в газообразном молекулярном состоянии, в котором молекулы не связаны или слабо связаны

друг с другом;

В. в газообразном атомарном состоянии, в котором атомы практически не взаимодействуют

друг с другом;

Г. в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы

6. Вещество в газообразном атомарном состоянии дает:

А. непрерывный спектр излучения Б. линейчатый спектр излучения

В. полосатый спектр излучения Г. сплошной спектр поглощения

Д.полосатый спектр поглощения

7. Спектральный анализ позволяет определить:

А. химический состав вещества; Б. скорость движения тела; В. объем тела;

Г. массу тела; Д. температуру тела; Е. давление воздуха.

8 . На рисунке изображены фотографии спектров поглощения Na, H, Ca и неизвестного газа. По

виду спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит в заметном количестве

А. натрий (Na), водород (H), кальций (Ca); Б. водород (H) и кальций (Ca);

В. натрий (Na) и водород (H); Г. натрий (Na) и кальций (Ca

Физика 11 Тест « Виды излучения. Спектры»

2 вариант

1. Излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии

теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела, называется:

А. электролюминесценцией Б. фотолюминесценцией В. тепловым излучением

Г. катодолюминесценцией Д. хемилюминесценцией

2. Электролюминесценция – это излучение, возникающее за счет энергии

А. электронов, бомбардирующих поверхность излучающего твердого тела;

Б. электрического поля, которая сообщается электронам, соударяющимся с атомами

излучающегося тела;

В. электромагнитных волн, поглощенных атомами излучающего тела;

Г. выделяющейся при электрическом взаимодействии ионов излучающего тела

3. Возбужденные атомы сильно разряженных газов и ненасыщенных паров, не

взаимодействующие друг с другом, излучают спектры:

А. полосатые; Б. сплошные; В. линейчатые.

4. Твердые тела, состоящие из возбужденных постоянно взаимодействующих молекул и ионов.

излучают спектры:

А. полосатые; Б. сплошные; В. линейчатые.

5. Для каких тел характерны линейчатые спектры поглощения и испускания?

А. Для нагретых твердых тел Б. Для нагретых жидкостей

В. Для разреженных молекулярных газов Г. Для нагретых атомарных газов

Д. Для любых перечисленных выше тел

6. Вещество в газообразном состоянии, если газ состоит из молекул, слабо связанных друг с другом, дает:

А. линейный спектр поглощения Б. непрерывный спектр излучения

В. полосатый спектр излучения Г. линейчатый спектр излучения

Д.непрерывный спектр поглощения

7. Спектральный анализ – это

А. метод определения вида излучения (теплового, люминесцентного и т. п.) по виду спектра;

Б. метод определения химического состава вещества по его спектру;

В. анализ свойства призмы или дифракционной решетки;

Г. определение агрегатного состояния вещества по его спектру

8. На рисунке изображены фотографии спектров излучения H, He, Sr и неизвестного газа. По виду

спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит в заметном количестве

А. водород (H) и гелий (He); Б. водород (H), стронций (Sr) и гелий (He);

В. стронций (Sr) и водород (H); Г. стронций (Sr) и гелий (He)

В семнадцатом веке, обозначающее совокупность всех значений какой-либо физической величины. Энергии, массы, оптического излучения. Именно последнее зачастую имеется в виду, когда мы говорим о спектре света. Конкретно спектр света представляет собой совокупность полос оптического излучения разной частоты, часть из которых мы можем видеть повседневно в окружающем мире, часть же их недоступна для невооруженного глаза. В зависимости от возможности восприятия человеческим глазом, спектр света разделяют на видимую часть и невидимую. Последнюю, в свою очередь, - на инфракрасный и ультрафиолетовый свет.

Виды спектров

Существуют также разные виды спектров. Таких выделяют три, в зависимости от спектральной плотности интенсивности излучения. Спектры могут быть непрерывные, линейчатые и полосатые. Виды спектров определяют с помощью

Непрерывный спектр

Непрерывный спектр образуется нагретыми до высокой температуры твердыми телами или газами высокой плотности. Всем известная радуга семи цветов является прямым примером непрерывного спектра.

Линейчатый спектр

Также представляет виды спектров и исходит от любого вещества, находящегося в газообразном атомарном состоянии. Здесь важно отметить, что именно в атомарном, а не молекулярном. Такой спектр обеспечивает крайне низкое взаимодействие атомов друг с другом. Поскольку взаимодействия нет, атомы излучают волны перманентно одинаковой длины. Примером такого спектра является свечение газов, нагретых до высокой температуры.

Полосатый спектр

Полосатый спектр визуально представляет собой отдельные полосы, четко разграниченные достаточно темными промежутками. При этом каждая из этих полос не является излучением строго определенной частоты, а состоит из большого количества близко расположенных друг к другу световых линий. Примером таких спектров, как и в случае с линейчатым, является свечение паров при высокой температуре. Однако они создаются уже не атомами, а имеющими крайне тесную общую связь молекулами, что и обуславливает подобное свечение.

Спектр поглощения

Однако на этом виды спектров все-таки не заканчиваются. Дополнительно выделяют еще такой вид, как спектр поглощения. При спектральном анализе спектр поглощения - это темные линии на фоне непрерывного спектра и, по существу, спектр поглощения - это выражение зависимости от показателя поглощения вещества, который может быть более или менее высоким.

Хотя существует широкий диапазон экспериментальных подходов к измерению спектров поглощения. Наиболее распространенным является эксперимент, когда генерируемый пучок излучения пропускается через охлажденный (для отсутствия взаимодействия частиц и, следовательно, свечения) газ, после чего определяется интенсивность излучения, проходящего через него. Переданная энергия вполне может быть использована для вычисления поглощения.

Цель: показать практическую значимость спектрального анализа. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания.

В чем заключается сущность модели Томсона?

- Начертите и объясните схему опыта Резерфорда по рассеива­нию а-частиц. Что наблюдаем в этом опыте?

- Объясните причину рассеивания а-частиц атомами вещества?

- В чем сущность планетарной модели атома?

III . Изучение нового материала

Слово «спектр» в физику ввел Ньютон, использовавший его в своих научных трудах. В переводе с классической латыни слово «спектр» означает «дух», «приведение», что довольно точно отража­ет суть явления - возникновение праздничной радуги при прохожде­нии бесцветного солнечного света через прозрачную призму.

Все источники не дают свет строго определенной длины волны. Распределение излучения по частотам характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения.

Типы спектров

Спектры испускания

Совокупность частот (или длин волн), которые содержатся в из­лучении какого-либо вещества, называют спектром испускания. Они бывают трех видов.

Сплошной - это спектр, содержащий все длины волны опреде­ленного диапазона от красного с у к = 7,6 10 7 и до фиолетового

у ф = 4-10 11 м. Сплошной спектр излучают нагретые твердые и жид­кие вещества, газы, нагретые под большим давлением.

Линейчатый - это спектр, испускаемый газами, парами малой плотности в атомарном состоянии. Состоит из отдельных линий раз­ного или одного цвета, имеющих разные расположения. Каждый атом излучает набор электромагнитных волн определенных частот. Поэтому каждый химический элемент имеет свой спектр.

Полосатый - это спектр, который испускается газом в молеку­лярном состоянии.

Линейчатые и полосатые спектры можно получить путем нагрева вещества или пропускания электрического тока.

Спектры поглощения

Спектры поглощения получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы которого нахо­дятся в невозбужденном состоянии.

Спектр поглощения - это совокупность частот, поглощаемых данным веществом. Согласно закону Кирхгофа, вещество поглощает те линии спектра, которые и испускает, являясь источником света.

Открытие спектрального анализа вызвало живой интерес даже у публики, далекой от науки, что по тем временам случалось весьма не часто. Как всегда в таких случаях, досужие любители отыскали множество других ученых, которые якобы все сделали задолго до Кирхгофа и Бунзена. В отличие от множества своих предшественни­ков, Кирхгоф и Бунзен сразу же поняли значение своего открытия.

Они впервые отчетливо уяснили себе (и убедили в этом других), что спектральные линии - это характеристика атомов вещества.

После открытия Кирхгофа и Бунзена 18 августа 1868 г. француз­ский астроном Пьер-Жюль-Сезар Жансен (1824-1907) во время сол­нечного затмения в Индии наблюдал в спектре солнечной короны желтую линию неизвестной природы. Два месяца спустя английский физик Джозеф Норманн Локьер (1836-1920) научился наблюдать корону Солнца не дожидаясь солнечных затмений и при этом обна­ружил в ее спектре ту же желтую линию. Неизвестный элемент, ко­торый его испускал, он назвал гелием, т. е. солнечным элементом.

Оба ученых написали о своем открытии письма во Французскую академию наук, оба письма пришли одновременно и были зачитаны на заседании Академии 26 октября 1868 г. Такое совпадение порази­ло академиков, и они решили в честь этого события выбить памят­ную золотую медаль - с одной стороны профиль Жансена и Локьера, с другой - бог Апполон на колеснице и надпись: «Анализ солнечных протуберанцев».

На Земле гелий был открыт в 1895 г. Уильямом Рамзаем в мине­ралах тория.

Исследования спектров испускания и поглощения позволяет ус­тановить качественный состав вещества. Количественное содержа­ние элемента в соединении определяется путем измерения яркости спектральных линий.

Метод определения качественного и количественного состава вещества по его спектру называется спектральным анализом. Зная длины волн, испускаемых различными парами, можно установить наличие тех или иных элементов вещества. Этот метод очень чувст­вительный. Можно обнаружить элемент, масса которого не превы­шает 10~ 10 г. Спектральный анализ сыграл большую роль в науке. С его помощью был изучен состав звезд.

Благодаря сравнительной простоте и универсальности, спек­тральный анализ является основным методом контроля состава ве­щества в металлургии и машиностроении. С помощью спектрально­го анализа определяют химический состав руд и минералов. Спек­тральный анализ можно проводить как по спектрам поглощения, так и по спектрам испускания. Состав сложных смесей анализируется по молекулярному спектру.

IV . Закрепление изученного материала

- Линейчатые спектры излучения дают возбужденные атомы, ко­торые не взаимодействуют между собой. Какие тела имеют ли­нейчатый спектр излучения? (Сильно разряженные газы и не­насыщенные пары.)

- Какой спектр дают раскаленные добела металлы, расплавлен­ный металл? (Сплошной.)

- Какой спектр можно наблюдать с помощью спектроскопа от раскаленной спирали электрической лампы? (Сплошной.)

- В какой агрегатном состоянии в лабораториях спектрального анализа исследуют любое вещество для определения его эле­ментарного состава? (В газообразном.)

- Почему в спектре поглощения одного и того же химического элемента темные линии точно расположены в местах цветных линий линейчатого спектра излучения? (Атомы каждого хи­мического элемента поглощают только те лучи спектра, ко­торые они сами излучают.)

- Что определяется по линиям поглощения солнечного спектра? (Химический состав атмосферы Солнца.)

V . Подведение итогов урока

Домашнее задание

§ 54. вопросы для самоконтроля из учебника

Это совокупность частот, поглощаемых данным веществом. Вещество поглощает те линии спектра, которые и испускает, являясь источником света Спектры поглощения получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы которого находятся в невозбужденном состоянии

Collection.edu.ru/dlrstore/9da42253-f b6-b37f-a7c9379ae49f/9_123.swf collection.edu.ru/dlrstore/9da42253-f b6-b37f-a7c9379ae49f/9_123.swf collection.edu.ru/dlrstore/9276d80c-17e bed-8a5c19e34f0f/9_121.swf collection.edu.ru/dlrstore/9276d80c-17e bed-8a5c19e34f0f/9_121.swf Opera -

Навести очень большой телескоп на короткую вспышку метеора на небе почти невозможно. Но 12- го мая 2002 года астрономам повезло - яркий метеор случайно пролетел как раз там, куда была направлена узкая щель спектрографа на обсерватории Паранал. В это время спектрограф исследовал свет.

Метод определения качественного и количественного состава вещества по его спектру называется спектральным анализом. Спектральный анализ широко применяется при поисках полезных ископаемых для определения химического состава образцов руды. С его помощью контролируют состав сплавов в металлургической промышленности. На его основе был определен химический состав звезд и т. д.

В спектроскопе свет от исследуемого источника 1 направляется на щель 2 трубы 3, называемой коллиматорной трубой. Щель выделяет узкий пучок света. На втором конце коллиматорной трубы имеется линза, которая расходящийся пучок света преобразует в параллельный. Параллельный пучок света, выходящий из коллиматорной трубы, падает на грань стеклянной призмы 4. Так как показатель преломления света в стекле зависит от длины волны, то параллельный поэтому пучок света, состоящий из волн разной длины, разлагается на параллельные пучки света разного цвета, идущие по разным направлениям. Линза 5 зрительной трубы фокусирует каждый из параллельных пучков и дает изображение щели в каждом цвете. Разноцветные изображения щели образуют разноцветную полосу спектр.

Collection.edu.ru/dlrstore/aaf2f40a-ba0d-425a- bd b13b87/9_158.swf collection.edu.ru/dlrstore/aaf2f40a-ba0d-425a- bd b13b87/9_158.swf

Спектр можно наблюдать через окуляр, используемый в качестве лупы. Если нужно получить фотографию спектра, то фотопленку или фотопластинку помещают в том месте, где получается действительное изображение спектра. Прибор для фотографирования спектров называется спектрографом.

Новый спектрограф NIFS готовится к отправке в обсерваторию Gemini North (фото с сайта au)

Только азота (N) и калия (К) только магния (Mg) и азота (N) азота (N), магния (Mg) и другого неизвестного вещества магния (Mg), калия (К) и азота (N) На рисунке приведен спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения паров известных металлов. По анализу спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы А Б В Г

ВОДОРОДА (Н), ГЕЛИЯ (НЕ) И НАТРИЯ (NA) ТОЛЬКО НАТРИЯ (NA) И ВОДОРОДА (Н) ТОЛЬКО НАТРИЯ (NA) И ГЕЛИЯ (НЕ) ТОЛЬКО ВОДОРОДА (Н) И ГЕЛИЯ (НЕ) На рисунке приведен спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомов известных газов. По анализу спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы: А Б В Г

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: «ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРОСКОПА. НАБЛЮДЕНИЕ СПЕКТРА ПОГЛОЩЕНИЯ ОКСИГЕМОГЛОБИНА»

ЦЕЛЬ. Изучить теоретические основы спектрометрии, научиться получать спектры с помощью спектроскопа и анализировать их.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Спектроскоп, лампа накаливания, пробирка с кровью (оксигемоглобин), штатив, проволока с кусочком ваты, колбочка со спиртом, соль поваренная (хлористый натрий), спички.

ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Определение дисперсии света.

2. Ход лучей в спектроскопе.

3. Типы и виды спектров.

4. Правило Кирхгофа.

5. Особенности излучения и поглощения энергии атомами.

6. Понятие спектрометрии и спектроскопии.

7. Применение спектрометрии и спектроскопии в медицине.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Дисперсией световых волн называется явление, обусловленное зависимостью показателя преломления от длины волны.

Рис.1. Дисперсия света

Для многих прозрачных веществ показатель преломления возрастает с уменьшением длины волны, т.е. фиолетовые лучи преломляются сильнее красных, что соответствует нормальной дисперсии .

Распределение какого-либо излучения по длинам волн называется спектром этого излучения. Спектры, получаемые от светящихся тел, называются спектрами испускания. Спектры испускания бывают трех видов: сплошные , линейчатые и полосатые . Сплошной спектр, в котором спектральные линии непрерывно переходят одна в другую, дают накаленные

твердые, жидкие тела и газы при большом давлении.

Рис.2. Сплошной спектр испускания

Атомы нагретых разряженных газов или паров дают линейчатый спектр, состоящий из отдельных цветных линий. Каждый химический элемент имеет характерный для него линейчатый спектр.

Рис.3. Линейчатый спектр испускания

Полосатый (молекулярный спектр), состоящий из большого числа отдельных линий, сливающихся в полосы, дают светящиеся газы и пары.

Прозрачные вещества поглощают часть падающего на них излучения, поэтому в спектре, полученном после прохождения белого света через вещество, часть цветов исчезает, появляются тонкие линии или полосы.

Спектры, образованные совокупностью темных линий на фоне сплошного спектра раскаленных твердых, жидких или газообразных сред большой плотности, называются спектром поглощения .

Рис.4. Спектр поглощения

Согласно закону Кирхгофа, атомы или молекулы данного вещества поглощают свет тех же длин волн, которые они испускают в возбужденном состоянии.

Излучаемая атомами или молекулами энергия формирует спектр испускания, а поглощаемая - спектр поглощения. Интенсивность спектральных линий определяется числом одинаковых переходов электронов с одного уровня на другой, происходящих в секунду, и поэтому зависит от количества излучаемых (поглощающих) атомов и вероятности соответствующего перехода. Структура уровней и, следовательно, спектров зависит не только от строения одиночного атома или молекулы, но и от внешних причин.

Спектры являются источником различной информации. Метод качественного и количественного анализа вещества по его спектру называется спектральным анализом . По наличию в спектре определенных спектральных линий можно обнаружить малые количества химических элементов (до 10-8 г), чего нельзя сделать химическими методами.

ВНЕШНИЙ ВИД СПЕКТРОСКОПА

УСТРОЙСТВО СПЕКТРОСКОПА

Спектроскоп имеет следующие основные части (рис. 6):

1. Коллиматор К, представляющий собой трубку с объективом О 1 на одном конце и со щелью Щ на другом. Щель коллиматора освещается

лампой накаливания. Так как щель находится в фокусе объектива О1 , то лучи света, выйдя из коллиматора, падают на призму П параллельным пучком.

2. П – призма, в которой происходит преломление и разложение пучка лучей по их длине волны.

3. Зрительная труба Т состоит из объектива О 2 и окуляра Ок . Объектив О2 служит для того, чтобы фокусировать вышедшие из призмы П

параллельные цветные лучи в своей фокальной плоскости. Окуляр Ок представляет собой лупу, через которую рассматривается изображение, даваемое объективом О2 .

Рис. 2. Устройство спектроскопа и образование спектра.

Образование спектра в спектроскопе происходит следующим образом. Каждая точка щели спектроскопа, освещенная источником света, посылает в объектив коллиматора лучи, выходящие из него параллельным пучком. Выйдя из объектива, параллельный пучок падает на переднюю грань призмы П. После преломления на ее передней грани пучок разделяется на ряд параллельных монохроматических пучков, идущих по разным направлениям в соответствии с различным преломлением лучей разных длин волн. На рисунке 6 изображены всего два таких пучка - например, красного и фиолетового цвета определенных длин волн. После преломления на задней грани призмы П лучи выходят в воздух по-прежнему в виде пучков параллельных лучей, составляющих друг с другом некоторый угол.

Преломившись в объективе О2 , параллельные пучки лучей различных длин волн соберутся каждый в своей точке задней фокальной плоскости объектива. В этой плоскости получится спектр: ряд цветных изображений входной щели, число которых равно количеству различных монохроматических излучений, имеющихся в свете.

Окуляр Ок располагается так, чтобы полученный спектр находился в его фокальной плоскости, которая должна совпадать с задней фокальной плоскостью объектива О2 . В этом случае глаз будет работать без напряжения, т.к. от каждого изображения спектральной линии в него будут входить параллельные пучки лучей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что понимают под дисперсией света?

2. Что такое спектр?

3. Какой спектр называется непрерывным или сплошным?

4. Излучения каких тел дают полосатые спектры?

5. Какие тела при излучении дают линейчатый спектр? Что он из себя представляет?

6. Объясните образование спектров в спектроскопе.

7. Правило Кирхгофа.

8. Что называется спектральным анализом?

9. Применение спектрального анализа.

10. Какие тела называются белыми, черными, прозрачными?