Теория:
Спектроскоп и спектрограф
Спектроскоп — оптический прибор для наблюдения спектра излучения.
Спектрограф — прибор для регистрации излучения с помощью фотоматериалов или электронно-оптических преобразователей.
Внешний вид и устройство одного из таких приборов — двухтрубного спектроскопа — показано на рисунке \(1\).
Рис. \(1\). Устройство спектроскопа
Рис. \(2\). Схематичное изображение хода луча в спектроскопе
На рисунке \(2\) показано схематичное изображение хода луча в спектроскопе с целью получения визуальной картинки спектра, где отражены свойства линзы фокусировать лучи и призмы — их преломлять в зависимости от показателя преломления.
Типы спектров
Спектры классифицируют следующим образом.
\(1.\) Спектры излучения:
- непрерывные (применительно к описанию визуальной картины спектра обозначает наличие всех длин волн видимого спектра, что определяет другое название такого вида спектра — сплошной);
- линейчатые (обозначает наличие в спектре визуального изображения света с конкретной длиной волны (частотой));
- полосатые (обозначает наличие на визуальной картине спектра совокупности большого числа близко расположенных полос).
\(2.\) Спектры поглощения.
Рассмотрим виды спектров.
Спектр сильно сжатых газов, которые нагреты до высокой температуры, является непрерывным (рис. \(3\)). Данный факт обусловлен незначительным различием при данных физических условиях между молекулярными силами взаимодействия в жидких, твердых и газообразных веществах.
Рис. \(3\). Непрерывный спектр
Спектр излучения нагретых до высокой температуры газообразных веществ выглядит на фотографии в виде линии, что и обуславливает его название — линейчатый. Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах.
Рис. \(4\). Линейчатый спектр
На рисунке мы видим спектр атомов натрия и не видим спектр атомов хлора, хотя нагревали поваренную соль. Для свечения атомов хлора необходимо больше энергии, чем для свечения атомов натрия. Поэтому спектр излучения атомов натрия яркий, а спектр атомов хлора не наблюдается .
Каждому химическому элементу присущ свой спектр излучения.
Для получения спектра поглощения исследуемое вещество, атомы и молекулы которого находятся в невозбужденном состоянии, облучается белым светом, который даёт сплошной спектр.
Рис. \(5\). Спектр поглощения
В середине \(XIX\) в. к такому же выводу пришёл Г. Кирхгоф, сформулировав закон для всех химических элементов: атомы элементов поглощают те же длины волн, которые они излучают.
Источники:
Рис. 1. Устройство спектроскопа.Poul la Cour & Jacob Appel, Public domain, via Wikimedia Commons. 2021-08-30.
Рис. 2. Схематичное изображение хода луча в спектроскопе.
Рис. 3. Непрерывный спектр.
Рис. 4. Линейчатый спектр.
Рис. 5. Спектр поглощения.