Дисперсия и поглощение света (СР).

План

Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия.

Поглощения (или абсорбция)

Спектры. Виды спектров.

4. Спектральный анализ.

Дисперсия света. Зависимость показателя преломления света от частоты или длины волны (А, также, скорости света) называют Дисперсией света.

Если узкий пучок белого света направить на одну из граней трехгранной призмы, то преломляясь в призме, пучок дает на экране вытянутое изображение щели с ярким радужным чередованием цветов — спектр. Ньютон условно разделил сплошной спектр на семь участков разных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Выводы, которые сделал И. Ньютон: 1. белый свет имеет сложную структуру и состоит из света разных цветов 2. свет разного цвета характеризуется различными показателями преломления в данной среде.

Наибольший показатель преломления в стекле имеют фиолетовые лучи, наименьший — красные. Разница в показателях преломления обусловлена разницей в скоростях распространения волн. Том, что свет разного цвета имеет разную скорость распространения в данной среде.

Знание сложной структуры белого света дает возможность объяснить происхождение различных красок в природе, цвета разных тел. Цвет непрозрачного тела определяется смесью лучей тех цветов, которые оно отражает. Цвет прозрачного тела определяется составом того света, проходящего сквозь него. Если, например, трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, то зеленый цвет стекла обусловлен тем, что оно пропускает лучи только зеленого цвета, а остальные поглощает.

Физическими величинами, которые характеризуют дисперсию света в разных частях спектра, являются производные или . Такие величины определяют скорость изменения показателя преломления с длиной волны или частотой. Между ними существует зависимость =.

Опыты показывают, что зависимость n от v (или λ) присуща всем веществам, а в вакууме дисперсии нет. Скорость света в вакууме для света любой части одинакова. Поэтому дисперсия света в веществе связана с зависимостью фазовой скорости света в ней от частоты .

Дисперсию света в прозрачной среде называют Нормальной, если с ростом частоты показатель преломления для рассматриваемой вещества возрастает (газы, вода, стекло, кварц и другие в видимой области), т. е. и соответственно > 0 (или <0) При нормальной дисперсии абсолютное значение увеличивается при переходе от длинных волн к коротким.

Поглощением (или абсорбцией) света называется потеря энергии световой волны, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в различные виды внутренней энергии вещества или в энергию вторичного излучения света другого направления и спектрального состава. Поглощение света может приводить к нагреву, ионизации или возбуждения атомов и молекул вещества, в фотохимических процессов, к деформации и др.. Кроме того, поглощение может сопровождаться рассеянием и индуктивной излучением (лазерным).

Закон изменения интенсивности при поглощении можно записать так — закон Бугера (1729 год-установил экспериментально, теоретически виви и проанализировал Ламберт — 1760 г.), где к- коэффициент поглощения зависит только от длины волны, химической природы и состояния вещества. Если выбрать толщину слоя , то . Следовательно, коэффициент поглощения равен обратной величине толщины на которой интенсивность света уменьшается в е раз.

Как показали опыты, при поглощении света молекулами газов или молекулами вещества, растворенного в непоглощающих растворителе, коэффициент поглощения пропорционален концентрации раствора С: к = к0С, — закон Бэра; где К0 — устойчивое коэффициент, не зависит от концентрации. Физический смысл этого закона заключается в том, что поглощающая способность молекулы не зависит от других молекул. Это справедливо лишь для растворов малой концентрации и непоглощающих растворителя

Спектры излучения. Энергия света, излучаемого источниками, между волнами разных длин распределена неодинаково. Приборы, с помощью которых исследуют спектры источников света, называют спектральными аппаратами. Основная часть спектрального аппарата обычно — призма или дифракционная решетка.

Основными характеристиками спектральных приборов является угловая дисперсия , линейная дисперсия и разрешение .

Линейной дисперсией называется физическая величина, определяющая длину какого-то участка спектра в фокальной плоскости камеры, приходящаяся на единицу длины волны: (Нм / мм)

Угловая дисперсия: =

Зная угловую дисперсию, можно определить линейную дисперсию , где - фокусное расстояние объектива выходного коллиматора.

В спектре солнечного света есть все длины волн, поэтому его называют непрерывным (или сплошным) спектром.

Опыт показывает, что спектры твердых тел и жидкостей, нагретых до высокой температуры, непрерывные. Высокотемпературная плазма также непрерывный спектр. А спектры всех веществ в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии состоят из разноцветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Это так называемые линейчатый спектры. Изолированные атомы каждого химического элемента излучают волны только определенной частоты. Молекулы образуют спектры, состоящие из отдельных полос, разделенных темными промежутками — полосатые спектры. Характер линейчатого или полосатого спектров связан со строением атома или молекулы, поэтому с помощью спектрального анализа определяют химический состав вещества.

Спектры поглощения. Различные вещества поглощают свет неодинаково, т. е. в зависимости от его частоты. Спектр поглощения образуют темные линии на фоне непрерывного спектра. Невипроминюючий газ, через который пропускают белый свет, интенсивно поглощает световые волны именно тех частот, которые он излучает в нагретом состоянии.

Спектральный анализ. Одним из особо важных методов определения химического состава вещества с высокой точностью и чувствительностью есть Спектральный анализ. Он позволяет исследовать спектры излучения (эмиссионные спектры) поглощения (абсорбционные спектры).

Спектральный анализ проводят в следующей последовательности. 1. Получают спектры материала, анализируют. 2. Определяют длины волн спектральных линий и идентифицируют их с помощью таблиц и атласов спектров, т. е. определяют, какие химические элементы и химические соединения присутствуют в пробе — качественный анализ. 3. Измеряют интенсивности спектральных линий и сравнивают с градуировочному графику — количественный анализ.

Эмиссионный спектральный анализ. Вещество с помощью источника света (высокотемпературный горелка, дуга или искра) переводят в газообразное состояние. Спектр излучения источника света и пробы анализируют с помощью спектрального аппарата, в котором происходит отделение волн с различной длиной, то есть получают спектр излучения отдельных атомов (линейчатый спектр). Спектры можно рассматривать визуально (в спектроскоп) или фотографировать (в спектрографах).

Проводя качественный анализ, по положению линии в спектре определяют длину ее волны, а с помощью специальных таблиц — принадлежность определенному химическому элементу.

В количественном анализе — по почернению на фотографии спектра определяется интенсивность спектральной линии (которая зависит от концентрации элемента в пробе). Измеренную интенсивность сравнивают с эталонным градуировочному графику, который построен на основе зависимости интенсивности определенной линии от определенного количества данного вещества.

Абсорбционный спектральный анализ. Пробу, химический состав которой нужно определить, располагают между источником света с непрерывным спектром излучения и спектральным аппаратом и затем изучают полученный спектр, на котором интенсивность определенных линий уменьшилась. Спектры поглощения получают с помощью спектрофотометров.

Спектральный анализ позволяет определить очень небольшие количества химических элементов, в % А в отдельных случаях — до %. Точность спектрального анализа зависит от состава и структуры вещества, анализируется, и может достигать (1-3)% относительно величины, определяемой.

Атомный спектральный анализ применяют для анализа сверхчистых металлов, в геохимии, биологии, промышленности ядерных и сверхпроводящих материалов.

Спектры поглощения используют в астрофизике для определения химического состава небесных тел (Солнца, звезд и т. д.).

Инфракрасная и ультрафиолетовая части спектра. Электромагнитные волны, длина которых больше 0,76 мкм называют Инфракрасными. Энергия излучения электрической дуги и лампы накаливания максимальна в инфракрасной части спектра. Инфракрасные лучи не воспринимаются глазом (часто эти лучи называют тепловым), их обнаруживают по тепловой и химической действием, используют для сушки овощей, фруктов. С помощью специальных оптических приборов изображения предметов в инфракрасных лучах превращают в видимое, что позволяет видеть в темноте.

Электромагнитные волны, длина которых менее 0,38 мкм, называют Ультрафиолетовыми. Эти лучи высокой химической активностью, в больших дозах разрушительно действует на сетчатку глаза и кожу. Высоко в горах, где ультрафиолетовое излучение Солнца почти не поглощается разреженными слоями атмосферы, нужно защищать глаза темными очками. Ультрафиолетовые лучи убивает бактерии.

• Основные технологические понятия определения
• Классификация основных процессов промышленных предприятий
• Созревание рыбы при посоле стадии
• Реологические характеристики пищевых продуктов
• Дегустация как метод контроля качества
• Виды и формы контроля качества пищевых
• Клиент для комментариев WordPress

Реферати :

• молоко и сливки сухие. общие технические условия
• задача планирования производства
• реферат на тему шпоночные соединения
• санитарные правила на молочно-товарных ферм
• тум-1200 для молока
• схема тум-1200 для молока
• электромагнитная индукция правило ленца
• изучение конструкций и определение параметров зубчатого цилиндрического редуктора
• начем основана методика в весовом