Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз




Скачати 62.54 Kb.
НазваУрок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз
Дата конвертації06.03.2013
Розмір62.54 Kb.
ТипУрок
uchni.com.ua > Фізика > Урок
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз.
Мета: Познайомити учнів з типами спектрів та їх характеристиками, вивчити будову двотрубного спектроскопа та прийоми роботи з ним. Формувати світогляд учнів шляхом вивчення нових відомостей про будову речовини. Виховувати спостережливість та вміння робити узагальнення.

Обладнання: Спектроскопи двотрубний та однотрубний, комп’ютер, проектор, презентація «Спектри».

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Метод: бесіда.

Хід уроку:

І частина 1. Актуалізація опорних знань. Провести фронтальне опитування учнів з метою підготовки до сприймання нового матеріалу.

2. Пояснення нового матеріалу.

^ ОПТИЧНІ СПЕКТРИ. ПОГЛИНАННЯ І ВИПРОМІНЮВАННЯ СВІТЛА АТОМОМ
Електромагнітне випромінювання будь-якої природи може характеризуватися спектром коливань, на які можна розкласти його за довжиною хвилі або частотою. Залежно від характеру поширення електромагнітних хвиль оптичні спектри поділяють на спектри випромінювання, поглинання, розсіювання і відбиття. Оптичні спектри випромінювання спостерігаються у джерел світла, які випускають фотони внаслідок збудження речовини під впливом зовнішнього чинника. Наприклад, розжарена вольфрамова нитка електричної лампи випромінює світло внаслідок її нагрівання при проходженні по ній електричного струму. Останні три види спектрів спостерігаються в разі проходження випромінювання крізь речовину, внаслідок чого відбувається його поглинання, розсіювання і відбивання залежно від властивостей і довжини хвилі або її частоти ν.

Оптичні спектри поглинання, розсіювання і відбивання характеризують властивості речовини. Оптичні спектри спостерігають візуально за допомогою спектральних приладів і фіксують, як правило, фотографічним способом або за допомогою фотоелементів. Спектри можуть бути:

а) суцільними, що охоплюють широкий діапазон довжин хвиль;

б) лінійчастими, що складаються з окремих спектральних ліній певної довжини хвилі λ;

в) смугастими — набір окремих смуг, що належать певному інтервалу довжин хвиль.

Суцільний оптичний спектр спостерігається за умови термодинамічної рівноваги речовини і випромінювання за даної температури. Проте в реальних умовах досягти такого стану практично неможливо, тому найчастіше одночасно спостерігають різні види спектрів. Так, за звичайних умов сонячне світло бачать у спектроскопі у вигляді суцільного спектра з темними лініями поглинання.




Механізм утворення суцільних оптичних спектрів пояснює класична електродинаміка. За її тлумаченням поглинуте електромагнітне випромінювання збуджує в речовині хвилі, частота яких відповідає частоті падаючого світла. Проте класична фізика виявилася безпорадною у поясненні лінійчастих і смугастих спектрів випромінювання і поглинання світла атомами і молекулами. Їхню природу можна зрозуміти лише на основі квантових постулатів Бора та інтерпретації квантових переходів між рівнями енергії в атомах і молекулах. За класичною теорією монохроматичне світло збуджуватиме хвилі певної частоти, а природне світло утворюватиме суцільний спектр випромінювання. Для наочного ілюстрування станів атома використовують енергетичні діаграми, на яких рівні енергії позначають горизонтальними лініями.



Доволі довго атом може перебувати лише в основному стаціонарному стані, що характеризується мінімальною енергією Е1. Решта станів атома чи молекули (E2, Е3, ..., Еn) є стаціонарними лише умовно, і тому їх називають збудженими станами. Наприклад, якщо незбуджений атом поглине квант hν, то він може перейти в умовно стабільний, збуджений стан Е3, але згодом, випромінивши квант частотою ν атом може перейти в більш стабільний стан Е2. Слід підкреслити, що випромінювання відбувається за квантового переходу атома зі стану з більшою енергією у стан з меншою енергією, і навпаки, поглинання енергії атомом супроводжується його переходом зі стану з меншою енергією у стан з більшою енергією. Молекулярні спектри характеризуються сукупністю смуг, за набором яких можна одержати інформацію про склад і структуру молекули, стан її електронних оболонок. Тому їх широко використовують у хімії, спектральному аналізі речовин тощо.


^ СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ
Вивчення атомних і молекулярних спектрів випромінювання і поглинання покладено в основу спеціального методу дослідження складу і будови речовини — спектрального аналізу. Він грунтується на кількісних і якісних методах дослідження спектрів електромагнітного випромінювання речовин, які спостерігають за допомогою спеціальних приладів — спектрографів

і спектрометрів.

Принцип дії цих приладів грунтується на їх здатності виокремлювати в просторі і часі з усього світлового потоку певні ділянки випромінювання. Їх можна фіксувати фотографічним способом або вимірювати різні їхні характеристики — зміну світлового потоку, довжину хвилі спектральної лінії тощо. Тому головним елементом спектрометрів є селективний пристрій Ф (дисперсійна призма, дифракційна ґратка, інтерферометр тощо), за допомогою якого вдається виділити частину спектра в певному інтервалі довжин хвиль.




Метод визначення в тілах якісного складу і кількісного вмісту речовини за її спектром називають спектральним аналізом
Селективність (від лат. selectus — вибраний) — вибірковість, ступінь здатності до вибірковості.
Для вивчення спектрів поглинання світловий потік від джерела Д спрямовують на досліджуваний об'єкт О, після проходження крізь який він потрапляє на селективний пристрій Ф. Відокремлена певним способом частина спектра фіксується пристроями відображення Я (сканувальні екрани, фотоелементи, фотоплівки тощо). Далі характеристики випромінювання порівнюються з одержаним спектром і залежно від обраного методу спектроскопії на підставі їх аналізу роблять висновки щодо досліджуваних спектрів поглинання. За допомогою атомного спектрального аналізу визначають елементний склад зразка, зіставляючи його спектр зі спектральними лініями хімічних елементів, що наводяться у спеціальних таблицях і атласах. Для одержання спектра випромінювання досліджувану речовину потрібно перевести в газоподібний стан і активізувати, тобто перевести її атоми у збуджений стан.

Найпростіше це можна зробити за допомогою нагрівання досліджуваного зразка, наприклад помістити його в полум'я.




Якщо досліджувана речовина перебуває в газоподібному стані, для одержання її лінійчастого спектра використовують іскровий розряд: за високої напруги на електродах у газовому середовищі виникає електричний розряд, у стовпі якого атоми досліджуваної речовини активізуються. Для спектрального аналізу твердих тіл часто застосовують дуговий розряд: досліджуваний зразок у плазмі дуги перетворюється на пару з високою температурою. Кожен хімічний елемент має власний набір спектральнихліній, притаманний лише йому одному. Для одержання спектра випромінювання атоми речовини слід перевести у збуджений стан, наприклад нагріти тіло до високої температури. За високих температур атоми переходять у збуджений стан Е2, E3, Е4, Е5, в якому можуть перебувати недовго.


З часом вони повертаються у свій основний, стабільний стан E1, випромінюючи при цьому світловий квант певної частоти:

Кожний хімічний елемент має свій, властивий лише йому набір спектральних ліній — атомний спектр. За лініями атомного спектра речовини за допомогою спеціальних таблиць, в яких наведено серії довжин хвиль спектрів випромінювання різних речовин, визначають хімічний склад зразка.
В основу молекулярного спектрального аналізу покладено порівняння виміряного спектра зразка зі спектрами окремих речовин. Молекулярні спектри подібні до атомних — вони також лінійчасті, проте мають свої особливості — спектральних ліній більше, тому вони утворюють доволі широкі смуги. Це пояснюють тим, що внаслідок взаємодії атомів, які складають молекулу, енергетичні рівні атомів розщеплюються, адже їх енергія зумовлена двома чинника¬ми — власними коливаннями атомів у молекулі та іншими її рухами. Лінійчастий атомний і смугастий молекулярний спектри відтворюють можливі електронні переходи з одного енергетичного рівня на інші. У гірничодобувній промисловості за допомогою спектрального аналізу визначають хімічний склад зразків корисних копалин.



Спектр молекули є її однозначною характеристикою, за якою ідентифікують речовини. Кількісний вміст речовини визначається за інтенсивністю випромінювання смугастого спектра. Зокрема, застосування сучасних фотоелектричних приладів сумісно з обчислювальною технікою дає змогу визначати склад речовин за досить малих їх мас — до 1 мкг і менше. Тому цей метод знайшов широке застосування в науці і техніці. Зокрема, у металургійному виробництві за його допомогою контролюють вміст домішок у сплавах, щоб отримувати матеріали із заданими властивостями. Застосування спектрального аналізу в астрофізиці дає змогу визначати хімічний склад і рух небесних тіл, які знаходяться далеко за межами нашої галактики.

3. Лабораторна робота «Спостереження спектрів»

4. Закріплення нового матеріалу.

ЗАПИТАННЯ

1. Які існують оптичні спектри залежно від характеру поширення електромагнітних хвиль?

2. Які бувають види спектрів?

3. Як можна пояснити природу лінійчастих спектрів?

4. Які переходи атома супроводжуються поглинанням світла, а які — випромінюванням?

5. Що таке спектральний аналіз?

6. Який принцип покладено в основу дії спектральних приладів?

7. Для чого застосовують спектральний аналіз?

5. Д/З ___________________________________________




Схожі:

Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconПлан Вступ Загальна характеристика гкп «Харківкомуночиствод». Аналіз...
Аналіз показників технічного стану руху І ефективності використання основних фондів
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз icon2. Урок відносно самостійна ланка у системі навчання
Схеми аналізу уроків за різними аспектами. Орієнтовна схема комплексного аналізу уроку. Орієнтовні схеми аналізу уроків відповідно...
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconУрок №23. Тема
Тема: Графічний аналіз рядів даних. Різновиди діаграм, їх створення І налаштування
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconУрок 5 Тем а
Тем а: Втілення в образі Офелії ренесансного ідеалу жінки. Офелія та Гамлет. Аналіз 4 дії трагедії
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconАналіз уроку із застосуванням інформаційно-комунікаційних технологій
Найголовніше – урок розглядається сьогодні не тільки як діяльність учителя, але І як діяльність учня
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconCтандарти спеціалізованої допомоги хворим на трофобластичну хворобу вагітності (мкх-10 с-58)
Гальний та біохімічний аналіз крові, аналіз крові на визначення рівня хоріогонадотропіну, загальний аналіз сечі; рентгенографія органів...
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconУроків з використанням опорних конспектів та опорні конспекти з предмету...
Використовуються такі нетрадиційні форми уроків як: робота в малих групах, урок – квк, бінарні уроки, урок – «конференція», урок...
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconУрок-суд, урок-диспут, урок у полі, урок-ярмарок  тощо. Тому, на...
У 80-х роках ХХ ст набуло активності масове застосування нестандартних уроків, з якими вчителі пов’язували підвищення якості навчального...
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconЗа яким алгоритмом здійснюють аналіз уроку мови?
За яким алгоритмом здійснюють аналіз уроку мови? Що слід обов’язково тримати в полі зору молодому словесникові, щоб такий аналіз...
Урок 79-80 Спектри. Спектроскоп. Спектральний аналіз iconУрок 3 Тема
Тема. Шекспірівський театр як енциклопедія людських характерів, почуттів, пристрастей. Трагедія „Гамлет”: її філо­софсько-етична...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка