PROMIENIOWANIE CIAŁWidma pierwiastków

PROMIENIOWANIE CIAŁ Widma pierwiastków

Fale elektromagnetyczne mają jednakową naturę i różnią się częstotliwościami. Zakresy częstotliwości fal elektromagnetycznych mają określone nazwy.

W widmie promieniowania elektromagnetycznego wyróżnia się:

- fale radiowe (o długości fal większej niż 30 cm) - mikrofale (o długości fal od 1 mm do 30 cm) - podczerwień (o długości fal od 800 nm do 1 mm) - światło widzialne (o długości fal od 400 nm do 800 nm)

- nadfiolet (inaczej ultrafiolet; o długości fal od 10 nm do 400 nm) - promieniowanie rentgenowskie (o długości fal od 0,001 nm do 10 nm) - promieniowanie gamma (o długości fal mniejszej niż 0,1 nm).

Wszystkie ciała emitują promieniowanie cieplne, czyli fale elektromagnetyczne. Jego częstotliwość zależy od temperatury ciała. Gdy temperatura jest niska promieniowanie cieplne jest niewidoczne.

Im wyższą temperaturę ma ciało, tym wyższa jest częstotliwość wysyłanego przez nie promieniowania.

Widmo – rozszczepione na poszczególne barwy promieniowanie.

Analiza widmowa – to określenie składu chemicznego substancji na podstawie charakterystycznych linii widmowych.

Spektroskopia – to nauka o powstawaniu i interpretacji widm.

Siatka dyfrakcyjna – to płytka, na której w równych odstępach, porównywalnych z długością fali światła, rozmieszczone są równoległe szczeliny lub nacięcia.

W świetle wysyłanym lub pochłanianym przez pierwiastki chemiczne występują linie widmowe.

Ze względu na wygląd wyróżnia się widmo:

- liniowe, które zawiera tylko pewne długości fali (składa się z oddzielnych linii o różnych barwach).

Widmo liniowe powstaje na skutek promieniowania rozrzedzonego gazu.

- ciągłe, które zawiera wszystkie długości fal z danego zakresu, w widmie ciągłym poszczególne barwy światła płynnie przechodzą z jednej w drugą. Źródłem promieniowania w widmie ciągłym są

zazwyczaj rozgrzane ciała stałe lub ciecze.

Ze względu na sposób powstawania widma rozróżnia się widmo:

-emisyjne, gdy dotyczy promieniowania wysyłanego przez ciała pobudzone do świecenia, ma postać jasnych prążków lub pasm (np. w świetlówce);

- absorpcyjne, gdy powstaje w wyniku pochłonięcia z promieniowania o widmie ciągłym fal o określonej długości; ma postać ciemnych prążków na ciągłym, jasnym tle.

Widmo światła białego składa się z wielu barw, poczynając od fioletu, o długości około 400 nm, a kończąc na czerwieni, o długości około 800 nm. Rozszczepić światło białe i uzyskać jedno widmo można uzyskać za pomocą pryzmatu lub siatki dyfrakcyjnej.

Widmo światła białego jest widmem ciągłym.

Jak działa siatka dyfrakcyjna?

Gdy jednobarwne światło (np. ze wskaźnika laserowego) przechodzi przez wąską szczelinę zachodzą zjawiska dyfrakcji (ugięcie fali, zmiana kierunku rozchodzenia się fali po napotkaniu krawędzi przeszkody) i interferencji (nakładanie się fal, w wyniku którego w jednych punktach przestrzeni dochodzi do wzmocnienia, a w innych do osłabienia fali), dzięki którym na ekranie można obserwować charakterystyczne prążki dyfrakcyjne.

Kąt pod jakim ugina się światło na szczelinie, zależy od długości jego fali. Zatem jeśli na szczelinę skierujemy wiązkę światła białego, zostanie ono rozdzielone na poszczególne barwy. Znacznie lepiej niż pojedyncza szczelina zjawisko to pozwala zaobserwować siatka dyfrakcyjna . Dzieje się tak ponieważ składa się ona z bardzo wielu wąskich szczelin.

Każda substancja w stanie gazowym emituje unikalny układ linii widmowych, który pozwala ją zidentyfikować.

Najprostszym widmem liniowym jest widmo wodoru (widmo emitowane przez rozgrzany jednoatomowy wodór H).

Widmo atomu wodoru składa się z linii widmowych.

JOHANN BALMER jako pierwszy w 1884 r. ustalił, że częstotliwość fali poszczególnych linii można opisać za pomocą wzoru:

f_n=c ∙ R ∙

(

)

gdzie:

f - częstotliwość fali odpowiadająca kolejnym widmom;

c – prędkość światła;

R - stała RYDBERGA ≈ 1,1∙ 10⁷ 1 m ^; n – kolejne liczby naturalne większe od 2.

Później odkryto, kolejne serie linii niewidocznych gołym okiem. Należą one do podczerwieni i nadfioletu. Ich częstotliwość można opisać za pomocą wzoru:

f_❑=c ∙ R ∙

(

)

Linie w serii nie numerujemy od n=1 ale od n=m+1.