빛의 확산

세 장의 엽서를 준비하고 가위를 사용하여 각 카드 중앙에 1페니 크기의 구멍을 뚫습니다. 플라스틱 덩어리로 각 카드를 위한 스탠드를 만들고 구멍이 일직선이 되도록 테이블 위에 일직선으로 붙입니다.

가장 멀리 있는 카드 구멍에 손전등을 비추고 가장 가까운 카드 구멍을 통해 살펴보세요.

무엇이 보이나요? 손전등에서 눈까지 빛이 이동하는 경로는 어떻습니까?

이제 빛의 경로를 차단하도록 가운데 카드를 옆으로 몇 센티미터 이동합니다. 지금 무엇이 보이나요? 빛은 어떻게 됐나요? 뒤로 당겨진 카드에 빛의 흔적이 보입니까?

빛은 직선으로 이동합니다. 세 개의 구멍이 모두 같은 선상에 있으면 이 선을 따라 손전등에서 빛이 퍼져 눈에 닿습니다.

가운데 카드가 이동하면 빛의 경로에 장애물이 나타나며 빛은 직선으로 이동하기 때문에 그 주위를 돌 수 없습니다. 카드는 카드가 눈으로 들어가는 것을 방지합니다.

스펙트럼 획득

실제로 눈에 보이는 것보다 흰색에 더 많은 것이 있습니다. 빨강, 주황, 노랑, 녹색, 파랑, 남색, 보라색 등 무지개의 모든 색상이 혼합되어 있습니다. 이러한 색상은 가시 스펙트럼을 구성합니다. 백색광을 구성 요소로 분리하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 여기 그 중 하나가 있습니다.

그릇에 물을 채우고 조명이 밝은 표면 위에 놓습니다. 거울을 안쪽에 놓고 큐벳의 한쪽 측면에 놓이도록 기울입니다.

거울이 가까운 표면에 반사되는 모습을 살펴보세요. 무엇이 보이나요? 이미지를 더 선명하게 만들려면 반사가 발생하는 곳에 흰색 종이를 놓으십시오.

빛은 파동으로 이동합니다. 바다의 파도와 마찬가지로 최대라고 불리는 마루와 최소라고 불리는 골이 있습니다. 하나의 최대값에서 다른 최대값까지의 거리를 파장이라고 합니다.

백색 광선에는 다양한 파장의 광선이 포함되어 있습니다. 각 파장은 특정 색상에 해당합니다. V 빨간색은 가장 긴 파장을 가지고 있습니다. 다음은 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 파란색 순입니다. 보라색은 파장이 가장 짧습니다.

백색광이 물을 통해 거울에 반사되면 여러 가지 색상으로 분해됩니다. 그들은 스펙트럼이라고 불리는 평행한 색상의 줄무늬 패턴을 갈라서 형성합니다.

그리고 CD 표면을 보세요. 무지개는 여기서 어디서 왔는가?

천장의 스펙트럼

유리잔에 물을 1/3 정도 채웁니다. 책을 매끄러운 표면에 쌓아 놓습니다. 스택은 손전등 길이보다 약간 높아야합니다.

유리를 책 더미 위에 올려서 그 일부가 책 가장자리를 약간 넘어 공중에 매달리도록 하세요. 하지만 유리는 떨어지지 않습니다.

손전등을 유리의 매달린 부분 아래에 거의 수직으로 놓고 미끄러지지 않도록 플라스틱 조각으로 이 위치에 고정합니다. 손전등을 켜고 방의 불을 끄십시오.

천장을 보세요. 무엇이 보이나요?
실험을 반복하되 이제 유리잔을 2/3 정도 채우세요. 무지개는 어떻게 변했나요?

손전등의 광선이 물이 채워진 유리잔에 약간의 각도로 떨어집니다. 결과적으로 백색광은 구성 요소로 분해됩니다. 서로 인접한 색상은 서로 다른 궤적을 따라 계속 진행되며 결국 천장에 도달하여 놀라운 스펙트럼을 제공합니다.

소개..........................................................................................................2

방사선 메커니즘...................................................................................................................3

스펙트럼의 에너지 분포................................................................................4

스펙트럼의 종류................................................................................................................6

스펙트럼 분석의 유형..........................................................................7

결론..........................................................................................................9

문학..........................................................................................................11

소개

스펙트럼은 빛을 구성 요소인 다양한 색상의 광선으로 분해하는 것입니다.

선 방출 또는 흡수 스펙트럼을 통해 다양한 물질의 화학적 조성을 연구하는 방법을 다음과 같이 부릅니다. 스펙트럼 분석.스펙트럼 분석에는 무시할 만한 양의 물질이 필요합니다. 속도와 민감도 덕분에 이 방법은 실험실과 천체물리학 모두에서 없어서는 안될 필수 요소가 되었습니다. 주기율표의 각 화학 원소는 그 원소만의 특징인 선 방출 및 흡수 스펙트럼을 방출하므로 이를 통해 물질의 화학적 조성을 연구할 수 있습니다. 물리학자 키르히호프(Kirchhoff)와 분젠(Bunsen)은 1859년에 처음으로 그것을 만들려고 시도했습니다. 분광기.빛은 망원경의 한쪽 가장자리에서 잘라낸 좁은 슬릿을 통해 전달되었습니다(슬릿이 있는 이 파이프를 콜리메이터라고 함). 콜리메이터에서 광선은 내부에 검은 종이가 늘어선 상자로 덮인 프리즘에 떨어졌습니다. 프리즘은 슬릿에서 나오는 광선을 편향시켰습니다. 결과는 스펙트럼이었습니다. 그 후 그들은 창문을 커튼으로 덮고 콜리메이터 슬릿에 불이 붙은 버너를 배치했습니다. 다양한 물질 조각을 촛불 불꽃에 교대로 도입하고 두 번째 망원경을 통해 결과 스펙트럼을 관찰했습니다. 각 요소의 백열등 증기는 엄격하게 정의된 색상의 광선을 생성하고 프리즘은 이러한 광선을 엄격하게 정의된 위치로 편향시키므로 어떤 색상도 다른 요소를 가릴 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 이는 물질의 스펙트럼을 사용하는 근본적으로 새로운 화학 분석 방법이 발견되었다는 결론으로 ​​이어졌습니다. 1861년 이 발견을 바탕으로 키르히호프는 태양 채층에 여러 원소가 존재함을 증명하여 천체 물리학의 기초를 세웠습니다.

방사선 메커니즘

광원은 에너지를 소비해야 합니다. 빛은 4*10 -7 - 8*10 -7 m 파장의 전자기파입니다. 전자기파는 하전 입자의 가속된 움직임에 의해 방출됩니다. 이 하전 입자는 원자의 일부입니다. 그러나 원자가 어떻게 구성되어 있는지 알지 못하면 방사 메커니즘에 대해 신뢰할 만한 말을 할 수 없습니다. 피아노 현에 소리가 없는 것처럼 원자 내부에는 빛이 없다는 것이 분명합니다. 망치로 두드려야 소리가 나기 시작하는 끈처럼 원자는 자극을 받아야만 빛을 낳습니다.

원자가 방출되기 시작하려면 에너지가 원자로 전달되어야 합니다. 방출할 때 원자는 받는 에너지를 잃으며, 물질이 지속적으로 빛나려면 외부에서 원자로 에너지가 유입되어야 합니다.

열복사.가장 간단하고 가장 일반적인 유형의 방사선은 열복사로, 빛을 방출하기 위해 원자가 손실한 에너지는 방출체의 원자 또는 (분자)의 열 운동 에너지로 보상됩니다. 체온이 높을수록 원자의 움직임이 빨라집니다. 빠른 원자(분자)가 서로 충돌하면 운동 에너지의 일부가 원자의 여기 에너지로 변환되어 빛을 방출합니다.

방사선의 열원은 태양과 일반 백열등입니다. 램프는 매우 편리하지만 비용이 저렴한 소스입니다. 램프에서 방출되는 전체 에너지의 약 12%만이감전

, 빛 에너지로 변환됩니다. 빛의 열원은 불꽃입니다. 그을음 입자는 연료 연소 중에 방출되는 에너지로 인해 가열되어 빛을 방출합니다.빛을 방출하기 위해 원자가 필요로 하는 에너지는 비열원에서 나올 수도 있습니다. 가스 방전 중에 전기장은 전자에 큰 힘을 전달합니다. 운동 에너지. 빠른 전자는 원자와 충돌을 경험합니다. 전자의 운동 에너지의 일부는 원자를 자극합니다. 여기된 원자는 광파의 형태로 에너지를 방출합니다. 이로 인해 가스 방전에는 빛이 동반됩니다. 이것이 전기발광이다.

음극발광.전자의 충격으로 인해 발생하는 고체의 빛을 음극발광이라고 합니다. 음극선 발광 덕분에 텔레비전의 음극선관 화면이 빛납니다.

화학발광.일부에게는 화학 반응, 에너지 방출과 함께 이 에너지의 일부는 빛 방출에 직접 소비됩니다. 광원은 차가운 상태로 유지됩니다(온도가 환경). 이 현상을 화학발광이라고 합니다.

광발광.물질에 입사된 빛은 부분적으로 반사되고 부분적으로 흡수됩니다. 대부분의 경우 흡수된 빛의 에너지는 신체의 가열만을 유발합니다. 그러나 일부 신체 자체는 입사되는 방사선의 영향으로 직접 빛나기 시작합니다. 이것이 광발광이다. 빛은 물질의 원자를 자극하고(내부 에너지를 증가시킴) 그 후에 스스로 빛을 발합니다. 예를 들어, 많은 크리스마스 트리 장식을 덮고 있는 야광 페인트는 조사된 후 빛을 발산합니다.

축광 중에 방출되는 빛은 일반적으로 글로우를 여기시키는 빛보다 긴 파장을 갖습니다. 이는 실험적으로 관찰할 수 있다. 형석(유기염료)이 담긴 용기에 광선을 비추면,

보라색 빛 필터를 통과하면 이 액체는 녹색-노란색 빛, 즉 보라색 빛보다 더 긴 파장의 빛으로 빛나기 시작합니다.

광발광 현상은 형광등에 널리 사용됩니다. 소련 물리학자 S.I. Vavilov는 가스 방전의 단파 복사 작용에 따라 밝게 빛날 수 있는 물질로 방전관의 내부 표면을 덮을 것을 제안했습니다. 형광등은 기존 백열등에 비해 약 3~4배 더 경제적입니다.

방사선의 주요 유형과 이를 생성하는 소스가 나열되어 있습니다. 가장 일반적인 방사선원은 열입니다.

• 지도 시간

친구 여러분, 금요일 저녁이 다가오고 있습니다. 이것은 매혹적인 황혼의 덮개 아래에서 분광계를 꺼내 떠오르는 태양의 첫 광선이 나올 때까지 밤새도록 백열등의 스펙트럼을 측정할 수 있는 멋진 친밀한 시간입니다. 해가 뜨면 스펙트럼을 측정하십시오.
왜 아직도 분광계가 없나요? 상관없습니다. 본론으로 가서 오해를 바로잡아 보겠습니다.
주목! 이 기사는 완전한 튜토리얼인 척하지는 않지만, 아마도 이 기사를 읽고 20분 안에 첫 번째 방사선 스펙트럼을 분해하게 될 것입니다.

남자와 분광기

제가 모든 단계를 직접 겪은 순서대로 말씀드리겠습니다. 최악부터 최고까지 말할 수도 있습니다. 누군가가 다소 심각한 결과에 즉시 초점을 맞추고 있다면 기사의 절반을 안전하게 건너뛸 수 있습니다. 글쎄요, 저처럼 손이 구부러진 사람들이나 단순히 호기심이 많은 사람들은 처음부터 제가 겪은 시련에 대해 읽는 데 관심을 가질 것입니다.
인터넷 산책 충분한 양스크랩 재료를 사용하여 분광계/분광기를 직접 손으로 조립하는 방법에 대한 자료입니다.
집에서 분광기를 구입하려면 가장 간단한 경우 CD/DVD 공백과 상자 등 많은 것이 필요하지 않습니다.
스펙트럼 연구에 대한 나의 첫 번째 실험은 이 물질에서 영감을 얻었습니다 - 분광학

사실 작가의 작업 덕분에 저는 DVD 디스크의 투과 회절 격자와 판지 티 박스로 첫 번째 분광기를 조립할 수 있었고, 그 이전에는 슬롯이 있는 두꺼운 판지 조각과 DVD 디스크의 투과 격자로 충분했습니다. 나를 위한.
결과가 훌륭하다고 말할 수는 없지만 첫 번째 스펙트럼을 얻는 것은 가능했습니다. 기적적으로 스포일러 아래에 저장되었습니다.

분광기 및 스펙트럼 사진

판지를 사용한 첫 번째 옵션

차 상자를 사용한 두 번째 옵션

그리고 캡처된 스펙트럼

내 편의를 위해 그가 수정한 유일한 것은 이 디자인 USB 비디오 카메라의 결과는 다음과 같습니다.

분광계의 사진

이 수정으로 인해 카메라를 사용하지 않아도 되었다고 바로 말씀드리겠습니다. 휴대전화, 그러나 한 가지 단점이 있었습니다. 카메라를 Spectral Workckbench 서비스의 설정으로 보정할 수 없었습니다(아래에서 설명함). 그래서 실시간으로 스펙트럼을 포착할 수는 없었지만, 이미 수집된 사진을 인식하는 것은 꽤 가능했다.

위의 지침에 따라 분광기를 구입하거나 조립했다고 가정해 보겠습니다.
이후 PublicLab.org 프로젝트에서 계정을 생성하고 SpectralWorkbench.org 서비스 페이지로 이동합니다. 다음으로 제가 직접 사용한 스펙트럼 인식 기술을 설명하겠습니다.
먼저 분광계를 교정해야 합니다. 이를 위해서는 형광등, 바람직하게는 대형 천장 조명의 스펙트럼 스냅샷을 얻어야 하지만 에너지 절약형 램프도 가능합니다.
1) 스펙트럼 캡처 버튼을 클릭합니다.
2) 이미지 업로드
3) 필드를 채우고, 파일을 선택하고, 새 교정을 선택하고, 장치를 선택하고(미니 분광기를 선택하거나 사용자 정의할 수 있음), 스펙트럼이 수직인지 수평인지 선택하여 스크린샷의 스펙트럼이 명확하게 보이도록 합니다. 이전 프로그램의 수평
4) 그래프가 있는 창이 열립니다.
5) 스펙트럼이 어떻게 회전하는지 확인하십시오. 왼쪽에는 파란색 범위, 오른쪽에는 빨간색 범위가 있어야 합니다. 그렇지 않은 경우 추가 도구를 선택합니다. 수평으로 뒤집기 버튼을 클릭하면 이미지가 회전했지만 그래프는 회전하지 않은 것을 볼 수 있으므로 추가 도구를 클릭합니다. 사진에서 다시 추출하면 모든 피크가 다시 실제 피크에 해당합니다.

6) 보정 버튼을 누르고 시작을 누른 다음 그래프에서 직접 파란색 피크를 선택하고(스크린샷 참조) LMB를 누르면 팝업 창이 다시 열립니다. 이제 완료를 누르고 가장 바깥쪽 녹색 피크를 선택해야 합니다. 페이지가 새로 고쳐지고 보정된 파장 이미지가 표시됩니다.
이제 연구 중인 다른 스펙트럼을 입력할 수 있습니다. 교정을 요청할 때 이전에 이미 교정한 그래프를 표시해야 합니다.

스크린샷

구성된 프로그램 유형

주목! 보정에서는 보정한 것과 동일한 장치를 사용하여 이후에 사진을 찍을 것이라고 가정합니다. 장치의 이미지 해상도를 변경하면 보정된 예의 위치를 ​​기준으로 사진의 스펙트럼이 크게 이동하면 측정 결과가 왜곡될 수 있습니다.
솔직히 에디터에서 사진을 조금 편집했어요. 어딘가에 빛이 있으면 주변을 어둡게 하고 때로는 스펙트럼을 약간 회전시켜 직사각형 이미지를 얻었지만 이번에도 스펙트럼 자체의 이미지 중심을 기준으로 파일 크기와 위치를 변경하지 않는 것이 좋습니다.
매크로, 자동 또는 수동 밝기 조정과 같은 나머지 기능은 스스로 알아내는 것이 좋습니다. 제 생각에는 그다지 중요하지 않습니다.
그런 다음 결과 그래프를 CSV로 전송하는 것이 편리합니다. 여기서 첫 번째 숫자는 분수(아마도 분수) 파장이고 쉼표로 구분된 것은 방사선 강도의 평균 상대 값입니다. 얻은 값은 예를 들어 Scilab에서 작성된 그래프 형태로 아름답게 보입니다.

SpectralWorkbench.org에는 스마트폰용 앱이 있습니다. 나는 그것들을 사용하지 않았습니다. 그래서 평가할 수가 없어요.

친구들, 무지개의 온갖 색깔로 다채로운 하루를 보내세요.

"스펙트럼"이라는 단어는 영국의 위대한 과학자 아이작 뉴턴이 태양 광선이 삼각 프리즘을 통과할 때 얻어지는 다양한 색상의 띠를 지칭하기 위해 사용했습니다. 이 밴드는 무지개와 매우 유사하며, 일상생활에서 스펙트럼이라고 가장 많이 불리는 것이 바로 이 밴드이다. 한편, 각 물질은 고유한 방출 또는 흡수 스펙트럼을 갖고 있으며 여러 번의 실험을 통해 관찰할 수 있습니다. 다양한 스펙트럼을 생성하는 물질의 특성은 다양한 활동 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 스펙트럼 분석은 가장 정확한 법의학 방법 중 하나입니다. 이 방법은 의학에서 매우 자주 사용됩니다.

당신은 필요합니다

• - 분광기;
• - 가스 버너;
• - 작은 세라믹 또는 도자기 숟가락;
• - 순수한 식탁용 소금;
• - 이산화탄소로 채워진 투명한 시험관;
• - 강력한 백열등;
• - 강력한 "경제적인" 가스등 램프.

지침

• 회절 분광기의 경우 CD, 작은 판지 상자 또는 판지 온도계 케이스를 가져갑니다. 상자 크기에 맞게 디스크 조각을 자릅니다. 상자 상단의 짧은 벽 옆에 접안렌즈를 표면에 대해 약 135° 각도로 놓습니다. 접안렌즈는 온도계 케이스의 일부입니다. 실험적으로 간격 위치를 선택하고 다른 짧은 벽에 구멍을 교대로 뚫고 밀봉합니다.
• 분광기 슬릿 반대편에 강력한 백열등을 놓습니다. 분광기 접안렌즈에서는 연속 스펙트럼을 볼 수 있습니다. 이러한 복사 스펙트럼 구성은 모든 가열된 물체에 대해 존재합니다. 방출선이나 흡수선이 없습니다. 자연적으로 이 스펙트럼은 무지개로 알려져 있습니다.
• 작은 세라믹이나 도자기 숟가락에 소금을 넣으세요. 분광기 슬릿을 라이트 버너 불꽃 위에 있는 어둡고 빛이 나지 않는 영역으로 향하게 합니다. 불에 소금 한 숟갈을 넣어줍니다. 불꽃이 진하게 물드는 순간 노란색, 분광기에서는 연구 중인 염(염화나트륨)의 방출 스펙트럼을 관찰할 수 있으며, 노란색 영역의 방출 선이 특히 명확하게 보입니다. 염화칼륨, 구리염, 텅스텐염 등에 대해서도 동일한 실험을 수행할 수 있습니다. 이것은 방출 스펙트럼의 모습입니다. 어두운 배경의 특정 영역에 밝은 선이 있습니다.
• 분광기의 작업 슬릿을 밝은 백열등을 향하게 합니다. 분광기의 작업 슬릿을 덮도록 이산화탄소로 채워진 투명한 시험관을 놓습니다. 접안렌즈를 통해 어두운 수직선과 교차하는 연속 스펙트럼을 관찰할 수 있습니다. 이것이 이산화탄소의 경우 소위 흡수 스펙트럼입니다.
• 켜져 있는 "경제적인" 램프를 분광기의 작업 슬릿으로 향하게 합니다. 일반적인 연속 스펙트럼 대신에 수직선 세트가 표시됩니다. 다양한 부품그리고 대부분 다른 색상을 가지고 있습니다. 이것으로부터 우리는 그러한 램프의 방출 스펙트럼이 눈에 감지되지 않지만 사진 촬영 과정에 영향을 미치는 기존 백열등의 스펙트럼과 매우 다르다는 결론을 내릴 수 있습니다.

발광 가스의 스펙트럼 유형은 다음에 따라 다릅니다. 화학적 성질가스

방출 스펙트럼

질문 5. 방출 스펙트럼. 흡수 스펙트럼

질문 4: 분산 적용

분산 현상은 프리즘 스펙트럼 기기(스펙트럼을 얻고 관찰하는 데 사용되는 분광기 및 분광기) 설계의 기초가 됩니다. 가장 간단한 분광기의 광선 경로가 그림 4에 나와 있습니다.

콜리메이터 렌즈의 초점에 위치한 광원에 의해 조명된 슬릿은 발산 광선의 빔을 이 렌즈로 보내고, 렌즈(콜리메이터 렌즈)는 평행 광선의 빔으로 변합니다.

프리즘에서 굴절된 이러한 평행 광선은 서로 다른 색상(즉, 서로 다른)의 광선으로 분할되며, 이는 초점면에서 카메라 렌즈(카메라 렌즈)에 의해 수집되고 슬릿의 단일 이미지 대신 전체 시리즈 의 이미지가 얻어집니다. 각 주파수에는 고유한 이미지가 있습니다. 이 이미지의 조합은 스펙트럼을 나타냅니다.. 스펙트럼은 돋보기로 사용되는 접안렌즈를 통해 관찰할 수 있습니다. 그러한 장치를 호출합니다. 분광기. 스펙트럼 사진을 촬영해야 하는 경우 사진판은 카메라 렌즈의 초점면에 배치됩니다. 스펙트럼을 촬영하는 장치를 이라고 합니다. 분광기.

만약 빛이 뜨거운 것에서 단단한 프리즘을 통과하면 프리즘 뒤의 화면에 연속 연속 방출 스펙트럼.

광원이 가스 또는 증기인 경우 스펙트럼 패턴은 크게 변화하다. 어두운 공간으로 구분된 밝은 선의 집합이 관찰됩니다. 이러한 스펙트럼을 지배하다. 선 스펙트럼의 예로는 나트륨, 수소, 헬륨의 스펙트럼이 있습니다.

각 가스나 증기는 고유한 특성 스펙트럼을 생성합니다. 따라서 발광 가스의 스펙트럼을 통해 우리는 그에 대한 결론을 내릴 수 있습니다. 화학 성분. 방사선원이 다음과 같은 경우 물질의 분자, 줄무늬 스펙트럼이 관찰됩니다.

세 가지 유형의 스펙트럼(연속형, 선형, 줄무늬형)이 모두 스펙트럼입니다. 배출.

방출 스펙트럼 외에도 다음이 있습니다. 흡수 스펙트럼, 이는 다음과 같이 얻어집니다.

광원의 백색광은 연구 대상 물질의 증기를 통과하여 스펙트럼을 연구하도록 설계된 분광기 또는 기타 장치로 전달됩니다.

이 경우 연속 스펙트럼의 배경에 특정 순서로 배열된 어두운 선이 표시됩니다. 그 수와 배열을 통해 연구 중인 물질의 구성을 판단할 수 있습니다.

예를 들어, 나트륨 증기가 광선의 경로에 있으면 나트륨 증기 방출 스펙트럼의 노란색 선이 위치해야 하는 스펙트럼 위치의 연속 스펙트럼에 어두운 띠가 나타납니다.

고려중인 현상은 Kirchhoff에 의해 설명되었습니다. 그는 주어진 원소의 원자가 같은 것을 흡수한다는 것을 보여주었습니다. 광파, 그들 스스로 방출하는.

스펙트럼의 기원을 설명하려면 원자의 구조를 알아야 합니다. 이러한 문제는 향후 강의에서 논의될 것입니다.

문학:

1. I.I. Narkevich 외 물리학 - 민스크: 출판사 “New Knowledge LLC”, 2004.

2. R.I.Grabovsky. 물리학 과정 - 상트 페테르부르크 - M. - 크라스노다르: Lan 출판사, 2006.

3. V.F.Dmitrieva. 물리학.-M.: 출판사 “ 대학원”, 2001.

4. A.N.Remizov. 물리학, 전자 및 사이버네틱스 과정 - M .: 출판사 "Higher School", 1982

5. LA Aksenovich, N.N. 물리학 - 민스크: 출판사 “Design PRO”, 2001.