Тема 11.3 Явление дисперсии

1. Понятие о дисперсии света

2. Разложение белого света призмой

3. Сложение спектральных цветов

4. Цвета тел

5. Виды спектров

6. Спектры излучения и поглощения. Закон Кирхгофа.

7. Приборы для получения и изучения спектров.

8. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

9. Спектр солнца, звёзд. Спектральный анализ.

1. Понятие о дисперсии света

Скорость

Длина волны

Абсолютный показатель

Вывод: Зависимость скорости распространения волн в среде от длины волны или частоты называется дисперсией.

2. Разложение белого света призмой

Если на призму направить белый свет, то в результате дисперсии разные длины волн преломляясь по разному попадают в разные места экрана и в результате получается сплошной спектр. В этом спектре цвета располагаются в порядке уменьшения длины волны. Из всех цветов спектра Ньютон выделил 7 и назвал основными спектральными цветами.

Резкой границы между цветами в спектре нет.

Ширина цветных полосок не одинаковая. Она увеличивается по мере уменьшения длины волны. Объясняется это тем, что показатель преломления стекла для коротких длин волн с уменьшением длины волны меняется в большей степени, чем у длинных. Появление радуги объясняется явлением дисперсии солнечного света в капельках воды и полном внутреннем отражении.

3. Сложение спектральных цветов

Если все 7 основных спектральных цветов снова собрать вместе, то получится белый свет. Если какого-то цвета недостаёт или изменена его интенсивность, то изображение будет окрашенным. Белый свет можно получить в результате сложения 3-х основных цветовых лучей: красного, зелёного и фиолетового.

Меняя интенсивность этих цветов при их сложении можно получить любой цвет. Это используется в цветных телевизорах и фотографиях.

4. Цвета тел

Цвет источника света зависит от его температуры, от химического состава и от того, через какую среду он проходит. Установлено, что чем выше температура источника, тем короче длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения, отсюда и цвет источника.

Цвет прозрачных тел зависит от того, какие длины волн, через это тело проходят, и каков спектральный состав света, направленного на это тело. Если тело пропускает определённую длину волны, то такое тело называется светофильтром.

Цвет непрозрачных тел зависит от того, какие длины волн поверхность отражает, а также от спектрального состава света, направленного на эту поверхность.

5. Виды спектров

Все спектры можно поделить на 3 вида:

- сплошной

- полосатый

- линейчатый

Сплошной получается от твёрдых тел, жидкостей, газов при большой степени сжатия.

Полосатый представляет собой отдельно широкие цветные полосы, разделённые тёмными промежутками, при детальном рассмотрении каждая цветная полоска состоит из близкорасположенных цветных линий. Такой спектр дают молекулы газообразного состояния вещества.

Линейчатый спектр представляет собой отдельные цветные полоски, разделённые тёмными промежутками, такой спектр дают отдельные атомы вещества. Установлено, что у атомов химических элементов свой неповторимый линейчатый спектр.

6. Спектры излучения и поглощения. Закон Кирхгофа.

Немецкий учёный Кирхгоф, детально изучая спектры атомов различных химических элементов, опытным путём установил закономерность, которую назвали законом Кирхгофа:

«Атомы химических элементов преимущественно поглощают те длины волн, которые сами могут излучать»

Рассмотрим опыты Кирхгофа

Направим свет свечи через трёхгранную призму на экран, в результате дисперсии на экране получим сплошной спектр. Внесём в пламя натрий. Оно окрасится в жёлтый цвет, и на месте жёлтого цвета в спектре появляются 2 яркие, близкорасположенные жёлтые полоски. На основании этого Кирхгоф делает вывод, что атомы натрия в основном излучают длины волн, соответствующие жёлтому цвету.

Пропустим свет дуги, через пары натрия, находящиеся в пламени свечи. В сплошном спектре дуги, видимом на экране, на месте ярких жёлтых полосок появляются тёмные полоски.

На основании этого делается вывод, что атомы натрия из спектра дуги поглощают длины волн соответствующие жёлтому цвету.

Вывод: Атомы химических элементов преимущественно поглощают те длины волн, которые сами могут излучать, это и есть закон Кирхгофа.

7. Приборы для получения и изучения спектров.

Для получения чётких спектров и их визуального излучения на практике используют спектроскопы. А для фотографирования спектров применяют спектрографы.

Данные приборы состоят из 3-х основных частей:

- трёхгранная призма (изготовлена из различных прозрачных веществ). Для получения видимой части спектра используют обычное стекло

- окуляр

- коллиматор

8. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Т.к. чувствительный глаз к разным длинам волн неодинаков, то объективно оценить энергию, приходящуюся на разные длины волн видимого диапазона, мы не в состоянии. На практике с этой целью можно использовать чувствительную термопару, покрытую слоем сажи.

Если чувствительный слой термопары поместить вблизи красного цвета, выше спектра, то термопара фиксирует излучение, т.к. длина волны у этого излучения больше чем у красного цвета, его назвали инфракрасным излучением (дл волны от 0,75 мкм до десятых долей мм).

Источник инфракрасного излучения является атомным веществом, за счёт инфракрасного излучения. В природе происходит теплообмен. Инфракрасные лучи глазом человека не воспринимаются, но они оказывают фотохимическое действие. Это позволяет производить съёмки в полной темноте.

Инфракрасные лучи широко используют в медицине. Если термопару поместить ниже фиолетового цвета, то она фиксирует излучение называемое ультрафиолетовым. Длина волны от 0,4 мкм до сотых долей мкм.

Ультрафиолетовые лучи глазом человека не воспринимаются, но оказывают биологическое действие на живые организмы. При однократной, большой дозе облучения на клетки живых организмов они оказывают губительное действие, могут вызвать в живых организмах необратимый процесс (лучевая болезнь). При малых дозах облучения рентгеновскими лучами лечат. В науке кристаллографии рентгеновские лучи используют для изучения кристаллических решёток твёрдых веществ. Длина волны рентгеновских лучей составляет тысячные и десятитысячные доли мкм.

Раздел 2. Физика атома и атомного ядра

Дата добавления: 2014-01-04