Spekter, -liigid, spektraalaparaadid, spektraalanalüüs (0)

1 Hindamata

Häädemeeste Keskkool

Spekter , -liigid, spektraalaparaadid , spektraalanalüüs

Referaat
Koostaja : Tiiu Hanson
Häädemeeste 2010
Sisukord

Spekter, spektraalaparaadid, spektrite liigid 3

Spektraalanalüüs 6

Kasutatud kirjandus 9
Spekter, spektraalaparaadid, spektrite liigid.
17. sajandil hakati sõna "spekter" (inglise keeles spectrum) kasutama optikas, kus see tähendas värvuste skaalat , mida vaadeldi, kui valge valgus oli prismat läbides murdunud. Varsti hakati spektriks nimetama diagrammi, mis näitab valgustugevuse sõltuvust sagedusest või lainepikkusest. Max Planck avastas hiljem, et sagedus iseloomustab elektromagnetkiirguse energiat:
E = hν
kus E on footoni energia, h on Plancki konstant ja ν on valguse sagedus.
Sõna "spekter" hakati ilmse analoogia põhjal kasutama ka muud liiki lainete, näiteks helilainete kohta ning ka muude juhtude kohta, kus midagi lahutatakse sageduskomponentideks. Spekter on tavaliselt kahemõõtmeline diagramm, mis kujutab sageduskomponente teise mõõtme järgi. Mõnikord mõeldakse spektri all ka liitsignaali ennast: näiteks optiline spekter on need elektromagnetlained , mis on inimsilmale nähtavad.
Spektrite uurimist nimetatatakse spektroskoopiaks.

Elektromagnetlainete spekter on elektromagnetilise signaali võimsusspekter. Seda mõõdetakse spektroskoopia abil.
Optiline spekter on nähtava valguse elektromagnetlainete spekter.
Laiendatud spekter on telekommunikatsioonis üks signaali edastamise viis.
Laiemas tähenduses kasutatakse mingeid objekte iseloomustava füüsikalise suuruse väärtuste kogumit ja nende väärtuste jaotust paljudest sellistest objektidest koosnevas süsteemis. Näiteks gaasi molekulide puhul saab rääkida kiiruse spektrist, erineva massiga osakeste puhul massispektrist.

Spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lainepikkuste või sageduste järgi.
Spektraalaparaadid. Spektreid saadakse ja uuritakse spektraalaparaatidega. Need lubavad kindlaks teha valguse spektri. Selleks peavad nad selgelt eristama erineva lainepikkusega laineid .
Spektraalaparaadi põhiosaks on prisma või difraktsioonivõre. Seal eralduvad erinevate lainepikkustega valguslained üksteisest.
Prismaspektariaalaparaadi ehituses suunatakse uuritav valgus aparaadi ossa, mida nimetatakse kollimaatoriks. See on toru, mille ühes otsas paikneb sisenemispilu, teises koonduv lääts.
Kollimaator on vajalik paralleelse valgusvihu saamiseks.Kui koonduvale läätsele langeb paralleelne valgusvihk , siis koondub see läätse fookuses . Kui aga valgusallikas asub läätse fookuses, väljub läätsest paralleelne valgusvihk. Kollimaatoris on valgusallikaks pilu, mille kaudu valgus siseneb spektraalaparaati. Pilu asub läätse fookuses ja kollimaatorist väljub paralleelne valgusvihk, mis suunatakse prismale.
Prismas toimub valguse dispersioon, see tähendab, et erineva värvusega valgusvihud hakkavad levima erinevais suundades. Kuna prismale langesid kõik valguslained ühesuguse nurga all (paralleelne valgusvihk), siis väljuvad prismast erivärvilised paralleelsed valgusvihud. Need koondatakse läätsega ühte tasandisse, mis asub läätsest fookuskaugusel. Seda tasandit nimetatakse fokaaltasandiks. Fokaaltasandis tekkiva spektri vaatlemiseks on seal mattklaas. Spektri jäädvustamiseks võib mattklaasi asemele panna fotoplaadi või filmi. Sellist spektraalaparaati nimetatakse spektrograafiks.
Kui spektrit ei fotografeerita, vaid registreeritakse mõnel muul viisil (näiteks elektriliselt), siis nimetatakse aparaati spektromeetriks. Kui teise läätse asemel kasutatakse pikksilma , kutsutakse aparaati spektroskoobiks.
Sprektite liigid. Erinevad ained kiirgavad erineva koostisega valgust, kusjuures valguse koostis oleneb aine olekust (gaasiline, vedel, gaasiline), rõhust, temperatuurist. Ainete kiirgust iseloomustavad kiirgusspektrid . Neid võib jaotada kaheks liigiks : pidev- ja joonspektreiks.
Pidevspekter on selline, kus on esindatud kõik lainepikkused. Selles pole tühje kohti ja spektograafi mattklaasile tekib vikerkaarevärviline riba. Katsed näitavad, et pideva spektri annavad kõrge temperatuurini kuumutatud tahked kehad ja vedelikud ning tihedad hõõguvad gaasid. Pidevusspekter on näiteks Päikese või hõõglambi valgusel. Pidevspektri kuju oleneb aine temperatuurist. Mida kõrgem on temperatuur, seda rohkem valgust kiiratakse. Samuti on pidevspektri maksimum seda lühemate lainepikkuste pool, mida kõrgem on tema temperatuur.
Joonspekter koosneb erivärvilistest joontest tumeda taustal. Neid jooni nimetatakse kiirgusjoonteks. Iga aine kiirgab valgust ainult kindlail lainepikkustel, mis on iseloomulik just sellele ainele. Kiirgusjoonte arv ja intensiivsus iseloomustab just seda ainet. Joonspekter on aine „sõrmejälg“, seda ei saa teistega segi ajada. Kui pidevspektrer meenutab meremüha, siis joonspektrile vastaks laulja hääl, mida on hõlpus ära tunda.
Joonspektri annavad kõik ained gaasilises olekus madalal rühul. Joonspektri annab näiteks elavhõbeda aurudega täidetud kvartslamp.
Lisaks valguse kiirgamisele ained ka neelavad valgust. Neeldumise olenevust valguse lainepikkusest kirjeldab neeldumisspekter . See näitab millise ,lainepikkusega valguslaineid antud aine ainult neelab.
Kui valge valgus suunata spektriaalriista külma, mittehelenduva gaasi, ilmnevad pideva spektri taustal tumedad jooned. Külm gaas neelab just selliste lainepikkustega valguslaineid, milliseid ta kuumutatult ise kiirgab. Neeldumisspekter on kiirgusspektri „ negatiiv“. Neeldumisspekter võib olla ka pidev. Näiteks purpurklaas nelab roheks-kollast valgust ja laseb läbi vaid sinist-violetset ning punast valgust.
Spektraalanalüüs
Spektraalanalüüs põhineb asjaolul, et iga keemilise elemendi aatom kiirgab ja neelab ainult temale iseloomulike sagedustega elektromagnetilisi laineid. Kvantteooria seletab seda sellega, et aatomis võivad elektronid olla vaid teatud kindlate energiateg olekutes. Elektroni üleminekul suurema energiaga olekust (kõrgemalt energeetiliselt nivoolt) väiksema energiaga olekusse (madalamale energianivoole) kiirgab aatom kvandi, mille sageduse saab arvutada seosest: 1E2EnEmEnE
hEhEEmnnmΔ=−=υ, kus on Plancki konstant. Sellele sagedusele vastab lainepikkus hυλc= (c on valguse kiirus).
Kuna keemiliste elementide aatomid erinevad üksteisest prootonite ja elektronide arvu poolest, siis on igal elemendil teistest erinevad lubatud energianivood ja erinevad elektronide üleminekutõenäosused ühelt energianivoolt teisele. Järelikult annavad erinevate elementide aatomid erinevat spektrit. Ülalöeldu on täpselt õige ainult juhul, kui aatomid on üksteisest isoleeritud (puudub vastasmõju aatomite vahel). Kui muutub aine olek, võib muutuda ka kiirgusspektri tüüp. Näiteks tahkes või vedelas olekus hõõgumiseni kuumutatud kehad kiirgavad pidevat spektrit ja seetõttu ei saa spektri järgi teha mingisuguseid järeldusi nende keemilise koostise kohta. See on tingitud sellest, et vedelikes ja tahketes kehades on aatomid üksteisega tugevalt seotud ning elektronide energia võib seetõttu muutuda praktiliselt pidevalt.
Ainult gaasilises olekus annavad erinevad aatomid erineva spektri, nn. joonspektri, mille põhjal on võimalik teha järeldusi gaasi keemilise koostise kohta (kvalitatiivne analüüs).
On välja töötatud ka kvantitatiivse spektraalanalüüsi meetodid, mis võimaldavad määrata meid huvitava elemendi kontsentratsiooni uuritavas segus, lähtudes spektrijoonte intensiivsusest. Selline ülesanne on üsna keeruline, sest spektrijoonte intensiivsus ei sõltu ainult kontsentratsioonist, vaid ka teistest kiirgava gaasi olekut kirjeldavatest füüsikalistest parameetritest ehk lihtsamalt – aatomite ergastamise viisist. Spektrite uurimisel suure lahutusvõimega spektraalaparaatidega ilmneb veel spektrijoonte peenstruktuur, mis sõltub tugevasti kiirgava aine füüsikalistest parameetritest (Zeemani ja Starki efekt). Spektreid mõjutab samuti Doppleri efekt. Eelöeldust jäereldub, et spektraalanalüüs võimaldab määrata kiirgusallika keemilist koostist ja teha küllalt olulisi järeldusi kiirgusallika füüsikalise oleku kohta.
Kui kiirgav gaas ei koosne mitte üksikutest aatomitest, vaid molekulidest, siis tekib nn. ribaspekter .
Kui valgus läbib gaase , siis toimub samade lainepikkuste neeldumine , mida gaasi aatomid kiirgaksid ( Kirchoffi seadus) ja tekib neeldumisspekter. Ka neeldumisspektrite põhjal võib teha spektraalanalüüsi. Kvalitatiivse spektraalanalüüsi tegemiseks tuleb spektraalriist (monokromaator УМ-2) enne kaliibrida, s.t. seada vastavusse monokromaatori trumli näit ja lainepikkus. Kaliibrimine peab toimuma tuntud spektriga kiirgusallika järgi, kusjuures ta peaks omama tugevaid kiirgusjooni kogu nähtava spektri ulatuses. Kõige paremini vastab nendele nõuetele elavhõbe, mida kasutame kaliibrimiseks ka käesolevas töös. Elavhõbeda spektri tugevamad jooned on kergesti äratuntavad: kollane kaksikjoon (dublett) ja 577,0 nm, roheline 546,1 nm ja sinine 435,8 nm. Edasi tekib algajal sageli raskusi, sest tabelites tavaliselt rohelisena märgitud joont 491,6 nm peetakse siniseks ja sinisena märgitud joont 435,8 nm violetseks. Seejuures jäävad tõelised violetsed jooned 407,8 ja 404,7 nm märkamata. 0,579=λ ja 577,0 nm, roheline 546,1 nm ja sinine 435,8 nm. Edasi tekib algajal sageli raskusi, sest tabelites tavaliselt rohelisena märgitud joont 491,6 nm peetakse siniseks ja sinisena märgitud joont 435,8 nm violetseks. Seejuures jäävad tõelised violetsed jooned 407,8 ja 404,7 nm märkamata. Spektraaljoonte tabelites märgitakse joonte juurde suhteline intensiivsus. Neid suhtelisi intensiivsusi ei tohi liialt usaldada, sest intensiivsus sõltub tugevasti lambi töörežiimist ja spektri registreerimise viisist (näiteks silma ja fotoelemendi spektraalne tundlikkus ei lange kokku).
Kaliibrimis- ehk dispersioonikõvera koostamisel tuleb lähtuda asjaolust, et see kõver on alati sujuv ja kõverus ühemärgiline. See asjaolu võimaldabki ära tunda kõik elavhõbeda spektri jooned. Kaliibrimise õigsuse tunnuseks ongi kõvera sujuvus ja kõigi punktide paiknemine kõveral. Põhimõtteline dispersioonkõvera kuju on toodud joonisel
Kasutatud kirjandus
Raamatud:

Voolaid, Enn. Füüsika XI klassile „ Optika “, Tallinn „Koolibri“, 1995.

Internet :

http://et.wikipedia.org/wiki/Spekter

http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:y8VEfeBvGBYJ:parsek.yf.ttu.ee/inst/materjalid%3Fmis%3DPraktikumid%252FKaasaegne%252F19.pdf+spektraalanal%C3%BC%C3%BCs&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEESh9XqIdDojasXWjfO8ShhZLoMmpkn52iBrRQ2GHfAYrhqYjrCehUj5yx5z1HamW287O75tq5Wc_EuRhAwjPbVF6eZ8H6u8dlj1uP8p0Huiaky_r6KSG0pSGMXl-jlu3ldZOke3p&sig=AHIEtbSHkttiuyQd0MRxUupuPtvQoZFU6Q

.DOCX Laadi alla originaalfail 8 lk · .docx · 34 allalaadimist

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #1

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #2

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #3

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #4

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #5

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #6

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #7

Spekter--liigid-spektraalaparaadid-spektraalanalüüs #8

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 8 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2012-02-28 Kuupäev, millal dokument üles laeti

34 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

Stella107 Õppematerjali autor

spekter spekterliigid spektraalaparaadid spektraalanalüüs referaat

Kasutatud allikad

Sarnased õppematerjalid

doc

Kiirgus-ja neeldumisspektrid ning nende uurimine

Väiksema lainepikkusega valguslained murduvad enam läbiminekul klaasprismast. Tekib värviline valgusspekter. Kui koondada spektrivärvustega kiired läätse abil, saame ekraanil valge valguslaigu. See katse näitab, et valgus ei omanda värvust mitte prisma värvitu klaasi toimel, vaid, et värvilised valgused on koostisosadena valges valguses olemas. Valge valgus koosneb värvilistest valgustest; selle silma langemisel tekib värvusetu nägemisaisting. Spekter tekib seetõttu, et valges valguses sisalduvad värvilised valgused murduvad erineval määral: punane murdub kõige vähem, violetne kõige enam. Kui juhtida spektrivalgus läbi prisma, siis värvilised valgusvihud küll murduvad, kuid ei lagune enam teiste värvustega kiirteks. Seega on spektrivärvused puhtad värvused. Valguse aistingu põhjustavad elektromagnetlained pikkusega 380760 nm. Spektrite jaotamine: kiirgus-ja neeldumisspekter

Optika

docx

Geomeetrilise optika põhiseadused

kiiremini liikuma aine aatomid. Osa sellest energiast läheb elektronide ergastamiseks. Luminestsentsi korral antakse aga ergastav energia enamasti otse elektronidele. Teame, et mingi keha liigutamiseks on vaja anda talle kineetilist energiat, mis on võrdeline keha massiga. Kuna aatomid on palju massiivsemad elektronidest, siis on selge, et aatomite energia suurendamiseks on palju rohkem välist energiat vaja kui elektroni energia suurendamiseks. Spektraalanalüüs Kui spektrid on erinevate aatomite ja molekulide jaoks erinevad, siis peaks saama neid kasutada ainete keemilise koostise analüüsimiseks. Nii ka tehakse. Vastavat uurimismeetodit nimetatakse spektraalanalüüsiks. Joonspektri annavad kõik gaasilised ained madalal rõhul. Joonspektri annab näiteks päevavalguslamp, mis on täidetud elavhõbeda auruga. Selle lambi spektris on tegelikult lisaks spektrijoontele ka pideva spektriga taust ehk foon. Spektris olev kiirgusjoonte arv ja intensiivsus

Füüsika

doc

Valguse peegeldumine/dispersioon

Dispersioonikõver- tüüpiline murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest. 11. Vikerkaare tekkimine, joonis valguskiire murdumise ja täieliku peegelduse kohta vihmapiisas? Vikerkaar tekib sellepärast, et valguslained murduvad ja peegelduvad vihmapiisas.Päikesevalgus murdub piisas, peegeldub selle tagaküljelt ja väljub siis vihmapiisast. Tänu dispersioonile väljuvad erineva lainepikkusega valguslained piisast erinevais suundades. 12. Mida iseloomustab spekter ja millised on spektrite liigid? Valguse spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lainepikkuste või sageduste järgi. Aine kiirgusspekter iseloomustab aine kiirgust. Spektrite liigid: pidevspekter, joonspekter, neeldumisspekter 13. Pidev-, joon- ja neeldumisspektri mõiste ja mis tingimustel nad tekivad? Pidevspekter on selline, kus on esindatud kõik lainepikkused, selles pole tühje kohti ja spektrograafi mattklaasile tekib vikerkaare värviline riba

Füüsika

doc

Aine ehitus

Konspekt 1. Mõisted Aatomifüüsika teadusharu, mis uurib aatomi ehitust ja omadusi Energiatase energia, mis vastab aatomi statsionaarsele olekule Peakvantarv (n) määrab elektroni kõige tõenäosema kauguse tuumast (elektronkihi numbrid) Põhiolek olek, kus elektroni energia on minimaalne Ergastatud olek olek, kus elektroni energia on suurem kui põhiolekus Pidevspekter spekter, kus üks värvus läheb sujuvalt üle teiseks värvuseks; elektromagnetilise kiirguse sagedus muutub pidevalt Joonspekter spekter, kus üksikud värvilised jooned on tumedal taustal (kiirgusspekter) või üksikud tumedad jooned on pideva spektri taustal (neeldumisspekter) Spektroskoop aparaat, mis koosneb skaalaga varustatud pikksilmast ja millega vaadeldakse spektrit Spektrograaf aparaat, kus spektrid jäädvustatakse fotoplaadile või filmile

Füüsika

doc

Kiired ja spektrid

Soojuskiirguseks nimetatakse sellist kiirgust, mida keha emiteerib ainuüksi soojusenergia arvel. See on ka üks soojusülekande vormidest (lisaks soojusjuhtivusele ja konvektsioonile). soojuskiirguse intensiivsus ja spekter keha temperatuurist. Madalatel temperatuuridel (mõnisada kraadi) on hõõgumine vaevumärgatav ja on punaka tooniga. Temperatuuri tõstmisel soojuskiirguse intensiivsus kasvab ja kiirgav keha omandab alguses kollaka (hõõglamp, 3000°), seejärel valge (Päike, 6000°) ja lõpuks sinaka tooni (alates ca 8000°). Küll aga järeldub üldistest termodünaamilistest kaalutlustest, et iga keha peab alluma Kirchhoffi seadusele: termilise tasakaalu tingimustes on keha kiirgamisvõime ja

Füüsika

docx

Dispersioon, spekter, spektraalanalüüs

DISPERSIOON, SPEKTER, SPEKTRAALANALÜÜS Valguse dispersioon nim. aine abs. murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest (või sagedusest). ·Valge valguse läbiminekul läbi kolmnurkse klaasprisma lahutub valge valgus koostisosadeks ja tekib spekter. ·Aine abs. murdumisnäitaja on seda suurem, mida väikesem on valguse lainepikkus. Spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lainepikkuste või sageduste järgi. ·Spektreid saadakse ja uuritakse spektraalaparaatidega: 1. Spektroskoop valgus realiseeritakse visuaalselt (silmaga). 2. Spektrograaf valgus realiseeritakse fotograafiliselt. 3. Spektromeeter valgus realiseeritakse elektriliselt. ··Spektreid jaotatakse oma tekkepõhjuse järgi kiirgus ja neeldumisspektriteks.

Füüsika

doc

Valguse murdumine

suhet esimese keskkonna absoluutsesse murdumisnäitajasse. · Ainete suhtelised murdumisnäitajad õhu suhtes on praktiliselt võrdsed nende absoluutsete murdumisnäitajatega( sest valguse kiirus õhus erineb väga vähe valguse kiirusest vaakumis. *VALGUSE DISPERSIOON 1. murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest: · Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest (või sagedusest) nim. dispersiooniks. · Valguse spekter näitab millstest koostisosadest valgus koosneb. · Prisma ei muuda valget valgust vaid lahutab selle koostisosadeks. · Aine murdumisnäitaja on seda suurem mida väiksem on valguse lainepikkus. · Peaaegu kõigi ainete murdumisnäitaja väheneb valguse lainepikkuse suurenedes. 2. vikerkaar: · Vikerkaar tekib siis kui kusagil sajab vihma ja Päike paistab. · Vikerkaar tekib, kuna valguslained murduvad ja peegelduvad vihmapiiskades.

Füüsika

docx

Spektraalanalüüs, spektroskoop ja spektomeeter

Varsti hakati spektriks nimetama diagrammi, mis näitab valgustugevuse sõltuvust sagedusest või lainepikkusest. Max Planck avastas hiljem, et sagedus iseloomustab elektromagnetkiirguse energiat: E = h kus E on footoni energia, h on Plancki konstant ja on valguse sagedus. Sõna "spekter" hakati ilmse analoogia põhjal kasutama ka muud liiki lainete, näiteks helilainete kohta ning ka muude juhtude kohta, kus midagi lahutatakse sageduskomponentideks. Spekter on tavaliselt kahemõõtmeline diagramm, mis kujutab sageduskomponente teise mõõtme järgi. Mõnikord mõeldakse spektri all ka liitsignaali ennast: näiteks optiline spekter on need elektromagnetlained, mis on inimsilmale nähtavad.

Füüsika

Rohkem sarnaseid