ИЗЛУЧЕНИЕ И СПЕКТРЫ
Виды излучений. Источники света
Источники света
искусственные естественные
(лампа дневного света, (Солнце, звезды,
пламя свечи) молния, полярное сияние)
Светом называют электромагнитные волны с длиной от 4·10-7 м (фиолетовый) до 8·10-7 м (красный).
Для того, чтобы атом начал излучать, ему необходимо сообщить энергию. Свет излучается только возбужденными атомами. Есть 2 способа возбуждения: тепловой и нетепловой.
Электролюминесценция – свечение, сопровождающее электрический разряд в газе. Возбуждение атомв происходит вследствие соударения с быстрыми электронами, получившими энергию в сильном электрическом поле (полярное сияние, рекламные трубки).
Катодолюминесценция – свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронными пучками (свечение экранов старых телевизоров).
Хемилюминесценция – свечение холодных тел, при котором возбуждение атомов происходит вследствие химических реакций (светлячки, гнилушки, планктон).
Фотолюминесценция – свечение тел под действием падающего на них света (светящиеся в темноте елочные игрушки, «командирские» часы, лампы дневного света).
Спектры и спектральный анализ
Ни один из источников не дает монохроматического света. В спектре энергия распределяется неравномерно, она распределена по частотам (длинам волн). Наиболее энергоемкой является красная часть спектра.
Для изучения спектров существуют спектральные аппараты: спектроскопы и спектрографы. Они позволяют определить спектральный состав света, т. е. найти излучение каких частот входит в состав данного света, а также определить интенсивность излучения различных частот.
Спектры
Спектры испускания
- сплошной (непрерывный) - сплошная цветная полоска с постепенным переходом цветов от красного к фиолетовому. Источник излучения – раскаленные твердые, жидкие тела, очень плотные газы, горячая плазма. Вид сплошного спектра зависит в основном от температуры тела и мало зависит от вида вещества.
- линейчатый – совокупность отдельных светлых линий различных цветов на темном фоне. Источник излучения – раскаленные одноатомные газы, т. е. изолированные возбужденные атомы. Поскольку атомы каждого химического элемента излучают строго определенные длины волн, вид линейчатого спектра позволяет определить химический состав данного образца. Это основной фундаментальный тип спектра.
- полосатый – совокупность отдельных полос, разделенных темными промежутками (в действительности каждая полоса образована большим числом тесно расположенных линий). Источник излучения – раскаленные многоатомные газы (изолированные возбужденные молекулы).
Таким образом:
- изолированные атомы – линейчатый спектр
- молекулы – полосатый спектр
- вещества – сплошной спектр
Спектры поглощения
При прохождении белого света через атомарный газ свет частично поглощается атомами газа, в результате чего наблюдаются темные линии на фоне сплошного спектра. Эти линии соответствуют тем же частотам (длинам волн), что и линии испускания данного газа. Следовательно, атомы наиболее интенсивно поглощают свет как раз тех длин волн, которые они сами испускают в возбужденном состоянии.
Спектральный анализ – метод определения химического состава вещества по виду его спектра испускания или поглощения.
Для получения линейчатого спектра испускания вещество переводят в атомарное газообразное состояние с помощью электрического разряда.
Главное достоинство метода – высокая чувствительность, возможность определять химический состав на большом расстоянии.
С помощью спектрального анализа были открыты новые химические элементы (гелий на Солнце, рубидий, цезий). Этот метод широко применяется в атомной технике, металлургии, астрофизике и производстве чистых металлов.
Отдельные виды излучений
Инфракрасное (тепловое) | Ультрафиолетовое | Рентгеновское |
- создается любым нагретым телом с температурой больше 0 К - не воспринимается глазом - длина волны больше красного света - используется для сушки лака, овощей, в приборах ночного видения (инфракрасное изображение преобразуется в видимое) ? > ?кр ?кр = 8·10-7 м | - обладает высокой химической активностью - невидимо - поглощается стеклом, атмосферой - в больших количествах разрушительно действует на организм - в малых дозах обладает полезным действием (бактерицидным, укрепляет нервную систему, способствует образованию в организме витамина D, стимулирует рост организма) ? < ?ф ?ф = 4·10-7 м | - 1895 г. Рентген - длина волны 10-10 м < ? <10-9 м - большая проникающая способность - не воспринимаются глазом - возникает при торможении быстрых электронов препятствием - применяется в медицине, строительстве, машиностроении |
Шкала электромагнитых волн
1. Низкочастотные колебания
2. Радиоволны 30 кГц – 30 000 кГц
3. Инфракрасное излучение
4. Видимое излучение
5. Ультрафиолетовое излучение
6. Рентгеновское излучение
7. Гамма-излучение
