Полосатые и линейчатые спектры

11 класс

Пройдите тест по явлению ЭМИ!

Пройдите тест по природе света!

Электродинамика       

             Магнитное поле

                        Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Вихревое поле

                        Сила Ампера. Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель. Сила Лоренца

                        Электромагнитная индукция. Открытие ЭМИ. Магнитный поток

                        Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля

Магнитные свойства вещества

                         Уравнения Максвелла*

             Механические колебания

                        Свободные и вынужденные колебания. Условия возникновения колебаний

                        Динамика колебательного движения. Энергия колебательного движения

                        Сложение гармонических колебаний. Резонанс. Автоколебания

             Электромагнитные колебания

                        Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур

                        Переменный электрический ток. Активное, ёмкостное, индуктивное сопротивление в цепи переменного тока

                        Электрический резонанс. Мощность в цепи с активным сопротивлением

                        Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. Производство, передача и использование электрической энергии

             Механические волны

                        Механические волны.  Длина волны. Скорость волны. Свойства волн

                        Звуковые волны. Звук. Эффект Допплера

             Электромагнитные волны

                        Электромагнитные волны. Экспериментальное обнаружение и свойства электромагнитных волн

                        Изобретение радио А.С. Поповым. Принцип радиосвязи. Модуляция и детектирование. Простейший детекторный приёмник

                        Распространение радиоволн. Радиолокация. Телевидение. Развитие средств связи

Оптика

             Геометрическая оптика

                        Развитие взглядов на природу света

                        Основные понятия геометрической оптики. Фотометрия

                        Принцип Гюйгенса и Ферма. Закон отражения. Закон преломления света. Полное отражение

                         Плоское зеркало. Сферическое зеркало

                                                                    Задачи на сферическое зеркало

             Линза 

                        Линза. Формула тонкой линзы

                        Построение изображений, даваемой линзой

                        Оптические приборы

             Волновая оптика

                        Скорость света

                        Дисперсия света. Интерференция света

                        Дифракция света. Дифракционная решётка

                        Поляризация света

Основы теории относительности

                        Законы электродинамики и принцип относительности

                        Постулаты теории относительности. Релятивисткой закон сложения скоростей

                        Зависимость массы тела от скорости его движения. Связь между массой и энергией

Основы квантовой физики

             Излучения и спектры

                        Виды излучений. Источники света

                        Спектры и спектральный анализ

                        Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение

                        Шкала электромагнитных излучений

             Световые кванты

                        Физические истоки квантовой теории

                        Теория фотоэффекта. Применение фотоэффекта

                        Фотоны. Давление света. Гипотеза де Бройля

             Атомная физика

                        Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома

                        Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору

                        Атом водорода в квантовой механике

                        Вынужденное излучение света. Лазеры

                        Открытие радиоактивности. Альфа-, Бета-, гамма- излучения

                         Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений

                        Радиоактивные превращения

                        Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Изотопы

             Ядерная физика

                        Открытие нейтрона. Состав ядра атома

                        Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Ядерные спектры

                        Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций

                        Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор

                        Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии

                        Получение радиоактивных изотопов и их применение. Биологическое действие радиоактивныхизлучений

             Физика элементарных частиц

                        Стандартная модель элементарных частиц

                        Открытие позитрона. Античастицы

             Современная физическая картина мира

                        Современная физическая картина мира

Строение Вселенной

             Строение Вселенной

                        Солнечная система

                        Звёзды и источники их энергии. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звёзд

                        Наша галактика и другие галактики

                        Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной

                        Применимость законов физики для объяснения природы космических объектов

                        «Красное смещение» в спектрах галактик

                        Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной

                        Наблюдение солнечных пятен, звёздных скоплений, туманностей и галактик

Медиаматериалы

Магнитное поле

Дисперсия света

Виды излучений и спектры

Загадки спектра

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение

 

 

Примерные темы проектов

Информация о материале
  • Вы здесь:  
  • Главнаяarrow.png
  • 11 класс

1.

—>

Спектр излучения — это электромагнитное излучение всякого нагретого тела, наблюдаемое с помощью спектральных приборов.

Спектр поглощения — спектр, получающий при прохождении и поглощении электромагнитного излучения в веществе.

Спектральный анализ — метод исследования химического состава и физических характеристик небесных объектов, основанный на изучении их спектров.

Спектрограмма — фотографический снимок спектра небесного тела или график зависимости интенсивного изучения в зависимости от длины волны или частоты.

2.

—>

Непрерывный (сплошной) спектр испускают все твёрдые тела, расплавленные металлы, светящиеся газы и пары, находящиеся под очень большим давлением.

Линейчатый спектр образуется при нахождении газа в атомарном состоянии и когда его давление мало отличается от нормального.

Спектральными линиями называют узкие участки спектра, на которых интенсивность излучения усилена либо ослаблена.

3.

—>

  • а) по спектру можно определить температуру звезды;
  • б) по спектру можно определить химический состав звезды;
  • в) по спектру можно определить характер рельефа поверхности планеты;
  • г) по спектру можно определить звёздную величину и светимость звезды.

4.

—>

Непрерывный спектр образует фотосфера, спектр поглощения — атмосфера.

5.

—>

Закон смещения Вина записывается в виде формулы:

astronom_urok18_5-1.png

где буквами обозначены: λ — длина волны, которой соответствует максимум в распространении энергии; T — абсолютная температура; b — постоянная Вина.

Закон Вина можно применять не только для оптического диапазона электромагнитного излучения, но и для любого другого диапазона волн.

Мощность излучения абсолютно чёрного тела определяется законом Стефана—Больцмана, который записывается следующим образом:

astronom_urok18_5-21.png

где буквами обозначены: ε — мощность излучения единицы поверхности нагретого тела; σ — постоянная Стефана—Больцмана; T — абсолютная температура.

При движении источника излучения относительно относительно наблюдателя возникает эффект Доплера. Сущность эффекта состоит в следующем: если источник излучения движется по лучу зрения наблюдателя со скоростью v (лучевая скорость), то вместо длины волны λ(0) (её излучает источник) наблюдатель фиксирует длину волны λ.

Лучевой скоростью называют проекцию пространственной скорости небесного объекта на луч зрения (на направление от объекта к наблюдателю).

Лучевая скорость связана со сдвигом спектральных линий формулой

astronom_urok18_5-3.png

где λ — длина волны, которую излучает источник; Δλ — разность между λ и λ; υr — лучевая скорость; c — скорость света.

6.

—>

astronom_urok18_6.png

7.

—> Присоединяйтесь к Telegram-группе @superresheba_11, делитесь своими решениями и пользуйтесь материалами, которые присылают другие участники группы!

Содержание:

Если солнечный свет проходит через стеклянную призму либо дифракционную решетку, тогда появляется хорошо известный всем непрерывный спектр (рисунок <math><mn>1</mn></math>).

Рисунок <math><mn>1</mn></math>. Непрерывный спектр

Определение 1

Спектр называют непрерывным, поскольку в нем есть все длины волн видимого диапазона, начиная от красной границы и заканчивая фиолетовой. Для нас непрерывный спектр предстает в виде разноцветной сплошной полосы.

Непрерывный спектр существует не только в солнечном излучении, но и, к примеру, в свете электрической лампы. Как оказалось, любое твердое и жидкое тело (и даже плотный газ), нагретое до высокой температуры, дает излучение непрерывного спектра.

Ситуация меняется при наблюдении свечения разреженных газов. Спектр перестает быть непрерывным, так как в нем возникают разрывы, которые увеличиваются по мере разрежения газа. В предельном случае чрезмерно разреженного атомарного газа спектр превращается в линейчатый, то есть состоящий из отдельных довольно тонких линий.

Рассмотрим <math><mn>2</mn></math> вида линейчатых спектров излучения: испускания и поглощения.

Спектр испускания

Допустим, газ состоит из атомов какого-то химического элемента и разрежен настолько, что атомы практически не взаимодействуют друг с другом. Раскладывая в спектр излучение данного газа (нагретого до довольно высокой температуры), мы наблюдаем примерно такую картину, как на рисунке <math><mn>2</mn></math>.

Рисунок <math><mn>2</mn></math>. Линейчатый спектр испускания

Определение 2

Данный линейчатый спектр, который образован тонкими изолированными цветными линиями, называют спектром испускания.

Всякий атомарный разреженный газ издает свет с линейчатым спектром. Кроме того, для всякого химического элемента спектр испускания уникальный, поскольку играет роль «удостоверения личности» данного элемента. Набор линий спектра испускания однозначно говорит, какой химический элемент перед нами.

Так как газ разрежен и атомы слабо взаимодействуют друг с другом, делаем заключение, что свет излучают атомы сами по себе. Поэтому атом характеризуется дискретным, строго определенным набором длин волн испускаемого света. Каждый химический элемент, как мы уже отметили, имеет свой набор.

Нужна помощь преподавателя?Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Спектр поглощения

Атомы испускают свет, переходя из возбужденного состояния в основное. Однако вещество может не только испускать, но и поглощать свет. Атом, поглощий свет, совершает обратный процесс – преобразуется из основного состояния в возбужденное.

Вновь рассмотрим разреженный атомарный газ, но уже в холодном состоянии (то есть при довольно низкой температуре). Свечения газа происходить не будет, поскольку в не нагретом состоянии газ не излучает свет, атомов в возбужденном состоянии оказывается для этого очень мало.

Если сквозь холодный газ проходит свет с непрерывным спектром, тогда появляется картина, как на рисунке <math><mn>3</mn></math>.

Рисунок <math><mn>3</mn></math>. Линейчатый спектр поглощения

Определение 3

На фоне непрерывного спектра ниспадающего света возникают темные линии, образующие так называемый спектр поглощения.

Откуда эти линии появляются?

Под воздействием ниспадающего света атомы газа преобразуются в возбужденное состояние. Причем для возбуждения атомов пригодны не любые длины волн, а только некоторые, строго определенные для этой разновидности газа. Как раз эти длины волн газ и «забирает себе» из света.

Необходимо отметить, что газ изымает из непрерывного спектра точно те самые длины волн, которые издает сам! Темные линии в спектре поглощения газа точно соответствуют ярким линиям его спектра излучения. На рисунке <math><mn>4</mn></math> сопоставляются спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.

Рисунок <math><mn>4</mn></math>. Спектры поглощения и испускания для паров натрия

Совпадение линий впечатляет, не так ли?

Рассматривая спектры поглощения и испускания, ученые-физики XIX в. сделали вывод, что атом – это делимая частица и имеет некоторую внутреннюю структуру. На чем-то же должен работать механизм излучения и поглощения света внутри атома!

Помимо этого, уникальность атомных спектров означает то, что данный механизм различается у атомов различных химических элементов. Значит, атомы различных химических элементов должны отличаться по своей внутренней структуре.

Спектральный анализ

Определение 4

Применение линейчатых спектров как уникальных «паспортов» химических элементов заложено в спектральном анализе – методе исследования химического состава вещества по его спектру.

Идея спектрального анализа несложная: спектр излучения анализируемого вещества сопоставляется с эталонными спектрами химических элементов, после чего делается заключение о наличии или отсутствии того или иного химического элемента в этом веществе. При определенных обстоятельствах методом спектрального анализа определяют качественный и количественный состав химического элемента.

В конце наблюдения разных спектров появились новые химические элементы.

Первыми такими элементами были цезий и рубидий. Они были названы по цвету линий своего спектра (в спектре цезия ярко выражены <math><mn>2</mn></math> линии небесно-синего цвета, по-латыни называемого “caesius”; рубидий, в свою очередь, испускает <math><mn>2</mn></math> характерные линии рубинового цвета).

В <math><mn>1868</mn></math>-м г. в спектре солнечного света ученые обнаружены линии, не соответствующие ни одному из открытых на то время химических элементов. Новый элемент назвали гелием (от греческого “гелиос” означает “солнце”). В дальнейшем гелий обнаружили в атмосфере Земли.

Нужно отметить, что спектральный анализ излучения Солнца и звёзд показал: все входящие в их состав элементы имеются и на планете Земля. Таким образом, оказалось, что все объекты нашей Вселенной собраны из одного и того же химического набора.

Всё ещё сложно?Наши эксперты помогут разобратьсяВсе услугиРешение задач от 1 дня / от 150 р.Курсовая работа от 5 дней / от 1800 р.Реферат от 1 дня / от 700 р.Используемые источники:

  • https://light-fizika.ru/index.php/11-klass
  • https://superresheba.by/resh/547
  • https://zaochnik.com/spravochnik/fizika/atomy-jadra/polosatye-i-linejchatye-spektry/