Что можно определить зная спектр излучения

Что можно определить, зная спектр излучения (поглощения) вещества?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

Все категории
экономические 43,679
гуманитарные 33,657
юридические 17,917
школьный раздел 612,708
разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Обратная связь
Правила сайта

Найди верн (-ое, -ые) утверждени (-е, -я):

А. исследуя линейчатый спектр излучения и поглощения вещества, можно определить, из каких элементов оно состоит;
Б. линейчатый спектр излучения дают вещества, находящиеся в атомарном газообразном состоянии.

Проголосовало 51 чел

Варианты ответов

Комментарии

МаргаритаПрофи (801) 3 года назад

я думаю А и Б

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Спектр. Лазеры.

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

Сплошной — это спектр, содержащий все длины волн определенного диапазона от красного с λ ≈ 7,6 . 10 -7 м до фиолетового с λ ≈ 4 . 10 -7 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 цвета (длины волны, частоты), 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.

Исследование 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 в веществе.

Этот метод очень чувствителен. Отдельные линии в спектрах различных элементов могут совпадать, но в целом спектр каждого элемента является его индивидуальной характеристикой. Спектральный анализ сыграл большую роль в науке. С его помощью был изучен состав Солнца и звезд.

В спектре Солнца (1814) были открыты фраунгоферовы темные линии.

Солнце — раскаленный газовый шар (Т ≈ 6000 °С), испускающий сплошной спектр. Солнечные лучи проходят через атмосферу Солнца, где Т ≈ 2000— 3000 °С.

Корона поглощает из сплошного спектра определенные частоты, а мы на Земле принимаем солнечный спектр поглощения. По нему можно определить, какие элементы присутствуют в короне Солнца.

Он помог обнаружить все земные элементы, а также неизвестный элемент, который назвали гелий. Через 26 лет (1894) открыли гелий на Земле. Благодаря спектральному анализу открыто 25 элементов.

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 производить как по спектрам испускания, так и по спектрам поглощения.

Состав сложных смесей анализируется по молекулярному спектру.

ЛАЗЕРЫ

В 1917 г. А. Эйнштейн предсказал возможность перехода атома с высшего энергетического состояния в низшеепод влиянием внешнего воздействия — вынужденного излучения. В 1940 г. В. А. Фабрикант указал на возможность использования вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн. Отечественные ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и независимо американец Ч. Таунс изобрели квантовый оптический генератор (1954) и получили Нобелевскую премию.

ЛАЗЕРЫ

Фотон, имеющий энергию hv, возбуждает атом и переводит электрон в состояние с более высокой энергией. Электрон произвольно возвращается в первоначальное состояние, испуская фотон энергией hv.

Вынужденное излучение

Падающий фотон с энергией hv взаимодействует с атомом, находящимся в возбужденном состоянии, и стимулирует его высвечивание. Возникают два фотона с энергией hv каждый, которые движутся в одном направлении и одной фазе.

Вынужденное излучение

Населенность уровней

В условиях теплового равновесия большая часть атомов обладает минимумом энергии, населенность верхних уровней меньше населенности нижних. Под влиянием энергетических воздействий (повышение температуры, освещение) возбуждение атомов возрастает и населенность верхних уровней увеличивается, но получить распределение частиц но уровням, при котором населенность верхних уровней больше, чем нижних, таким способом невозможно, так как увеличение населенности верхних уровней способствует увеличению спонтанных переходов на нижний уровень. Атомы могут находиться в возбужденном состоянии 10 -8 с.

Чтобы получить когерентное излучение в результате вынужденного испускания, необходимы два условия:

1. Населенность верхних уровней должна быть больше, чем нижних.

2. Один из верхних уровней с состоянием Е₂ должен быть метастабильным, т. е, электроны в нем должны находиться не

10 -8 с, а порядка 10 -5 —10 -3 с. Уровень с состоянием Е₂ метастабильный. Если вещество (например, кристалл рубина) длительное время освещать, то произойдет очень плотное заселение метастабильных уровней. При наличии уровня с состоянием Е₂ возможны спонтанные переходы из состояния Е₃ не только в основное состояние Е₁, но и на метастабильный уровень с состоянием Е₂

Оба перехода сопровождаются выделением энергии. Большое различие во временах жизни в состояниях Е₂ и Е₃приводит к тому, что под действием возбуждающих фотонов с энергией атомы переходят в состояние Е₃, а затем самопроизвольно — в состояние Е₂. Без излучения света (энергия поглощается кристаллом) и происходит накопление атомов на метастабильном уровне с состоянием Е₂_. Для создания в лазере инверсной населенности используют Al₂O₃, смесь гелия (15%), неона (85%) и другие вещества. Переход из состояния Е₂ в состояние Е₃ под действием внешней электромагнитной волны сопровождается излучением, что и используется в лазерах.

Свойства лазерного излучения

Малый угол расхождения пучка света,
Исключительная монохроматичность.
Самые мощные источники света—10 14 Вт/с, Солнце— 7 . 10 3 Вт/с.
КПД около 1%.

В настоящее время лазеры применяются:

Медицина (в физиотерапии, лазерные скальпели в микрохирургии, для лечения глаз)
Лазерная резка и сварка металлов
Оптические системы наводки в военных и локационных целях
При изучении оптических явлений
Лазерный термоядерный синтез и т.д.

Излучение атома и плазмы

Рыков, Е. А. Излучение атома и плазмы / Е. А. Рыков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 15 (119). — С. 95-97. — URL: https://moluch.ru/archive/119/33086/ (дата обращения: 16.03.2024).

В статье рассматривается излучение атома и на его основе рассматривается излучение плазмы газового разряда. Применение излучения атомов и молекул в области построения спектров излучения и анализ с его помощью.

Ключевые слова: излучение атома, механизмы плазменного излучения, методы спектрального анализа, спектры излучения, формула Ридберга

Сегодня, в любой области науки и производства используется спектральный анализ, основанный с помощью излучения атома вещества. Спектральный анализ позволяет существенно повысить точность определения состава вещества без внесения каких-либо вспомогательных тел.

Возникновение атомного спектра характеризуется поглощением излучения или его испусканием, состоящий в совокупности из единичных спектральных линий свободных атомов газа [2]. Такой спектр характеризуется отдельным параметром — частотой излучения, которая в свою очередь равняется энергии межуровневым переходом атома:

Фактически все спектры излучения атома располагаются в видимых и ультрафиолетовых областях, длина волны которых достигает от 200 до 1190 нм.

Возбудить атом для получения излучения можно разными способами, в основном это сообщение энергии через тепловое столкновение или электронным ударом. За время нахождения в возбужденном состоянии атом теряет большую долю своей энергии на испускание кванта электромагнитного излучения.

Также как и в излучении в атоме, в плазме излучение характеризуется интенсивностью процессов испускания или поглощения электромагнитной энергии [1]. Спектральная излучательная способность представляет собой распределение фотонов по длине волны, создаваемых в единице объема плазмы.

Одним из главных видов потерь плазмы как раз и является ее излучение. Данный вид получения энергии довольно широко используют в данное время в промышленности.

Способы (механизмы) плазменного излучения можно разделить на следующие, которые описываются либо собственными свойствами отдельных заряженных частиц, в иных случаях нейтральных, которые образуют плазму, либо свойствами коллективного взаимодействия — колебательно-волновыми [1]. Существует несколько основных видов индивидуального излучения отдельных частиц, такие как:

− излучение линейчатого характера, получаемое при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой, один из самых используемых излучений плазмы для исследования;

− излучение фоторекомбинационного характера возникает, если электрон с определенной энергией может поглотиться на одном из энергетических уровней, происходит некий захват частиц, или рекомбинация;

− тормозное излучение свободного электрона в поле иона;

− циклотронное излучение электрона при его вращении в магнитном поле.

Эти виды плазменного излучения основываются на ускорении частиц во внешних электрических или магнитных полях. Так как все заряженные частицы в плазме двигаются по нелинейным траекториям, они характеризуются некой угловой скоростью поворота, что позволяет в свою очередь иметь представление о характерной частоте плазменного излучения. Зная все эти величины можно определить интенсивность по следующей формуле:

где w — угловая скорость.

Большой вклад в резкое отличие интенсивности общей картины от интенсивности отдельных характерных частот вносит род поля, которое в свою очередь вызывает ускорение заряженных частиц. Спектр можно назвать дискретным, если электрон находится в состоянии периодического вращения, если нет, то спектр будет непрерывным. В случае фоторекомбинационного излучения в непрерывном спектре присутствуют резкие скачки на определенных длинах волн, которые зависят от состава излучаемого вещества. В этих скачках происходит рекомбинация электрона на один из энергетических уровней иона. В случае излучения линейчатого характера из-за низкой скорости передвижения атомов и ионов дискретность спектра не нарушается. Так как в данном излучении низкие скорости, то доплеровские сдвиги относительно малы, в ином случае, если скорость передвижения гораздо больше, например, в циклотронном излучении, то и сдвиги будут увеличиваться. Такие сдвиги в свою очередь сводят высокие гармоники в один непрерывный спектр.

Как говорилось раньше, линии интенсивности зависят от рода вещества, его атома, который определяется зарядом ядра и количеством окружающих его электронов. Спектры элементов, имеющих равное количество валентных электронов, близки по значениям друг с другом.

Определить длину световой волны можно при помощи следующей формулы, или называемой формулой Ридберга:

где 1,09710 7 м –1 — постоянная Ридберга, = 3.29110 15 .

Численные значения 1, 2, 3… — определяют серию, а n — целочисленное значение, начинающееся с (), оно определяет отдельные линии этой серии. Эти серии распределяются на несколько видов, в зависимости от численного значения: серия Лаймана (m = 1; n = 2, 3, 4…), они расположены в ультрафиолетовой области спектра; серия Бальмера (m = 2; n = 3, 4, 5…), диапазон видимой области. Переходы, которые происходят на высших уровнях, называют серии Пашена и Брэккета (m = 3 и m = 4 соответственно), они расположены в области инфракрасного излучения. В целом можно получить следующую картину возможного излучения, в частности для атома водорода, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Спектральные линии атома водорода

Теория Бора полностью описывает возникающий спектр атома водорода, каждая линия которого относится к излучению возникающего вследствие перехода атома из возбужденного в состояние, расположенное ниже данного [2].

Все состояния могут быть представлены одной формулой, именуемой формулой Бальмера:

В связи с излучением атомов в науке был введен новый спектр и анализ на его основе.

Полная картина разделения методов спектрального анализа представлена на рис. 2.

$C:\Users\u5_yu.petrova\Documents\Безымянный.jpg$

Рис. 2. Классификация методов спектрального анализа

Контур спектра представляется в виде суммарного распределения интенсивностей, в зависимости от длины волны. Характеризуется шириной спектральной линии и ее сдвигом. Любые возбужденные атомы не имеют точного значения, они размыты. Определяется приращением длин волн (или частот) в середине максимального значения интенсивности.

Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы, М.: Высшая школа, 1988.
Гарифзянов А. Р. Атомно-абсорбционная спектроскопия. К.: Казанский федеральный университет, 2009.

Основные термины (генерируются автоматически): спектральный анализ, плазменное излучение, длина волны, излучение атома, атом, излучение, излучение атомов, линейчатый характер, непрерывный спектр, серия.

Ключевые слова

спектры излучения, излучение атома, механизмы плазменного излучения, методы спектрального анализа, формула Ридберга

излучение атома, механизмы плазменного излучения, методы спектрального анализа, спектры излучения, формула Ридберга

Что можно определить зная спектр излучения