Спектры и спектральные аппараты
Цель урока: формируем, представление о том, каким образом исследуют излучения различных источников света; и что такое спектральная плотность интенсивности излучения.
Ход урока
1. Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса
А) Откуда источник света берет энергию для излучения?
Б) Какое излучение является самым распространенным?
В) Что называется электролюминесценцией?
Г) Почему светятся экраны телевизоров и осциллографов с электроннолучевой трубкой?
Д) Что называется хемилюминесценцией?
Е)
Ж) В холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок. Почему?
2. Изучение нового материала
А) Распределение энергии в спектре.
В излучении всех источников света присутствуют все длины волн, не существует источника света с монохроматическим излучением. Это утверждение доказано экспериментально.
Энергия источника света распределена по всем длинам волн или по всем частотам. = с;
Интенсивность излучения или плотность потока электромагнитного излучения определяется ,приходящейся на все частоты энергией W. Введем новую физическую величину, для характеристики распределения излучения по длинам волн (или частотам). Эту величину называют спектральной плотностью интенсивности излучения. Обозначим: I(ν) – интенсивность излучения;
I – интенсивность излучения на спектральный промежуток. Если сложим все выражения по частотам спектра, то получим плотность поток излучения – I. Величину спектральной плотности потока излучения можно найти опытным путем.
С помощью призмы получаем спектр излучения источника света и измеряем плотность потока излучения на спектральном небольшом интервале. Глазами оценивать распределение энергии нельзя, так как наши глаза обладают избирательной способностью к свету, ярче других нам кажется желто – зеленая часть спектра. Для опыта берут черное тело, которое поглощает световые волны всех частот. Энергия излучения вызовет нагревание черного тела, если измерить температуру до опыта и в конце его, то можно вычислить количество поглощенной в единицу времени энергии.
Обычный термометр не подойдет, он имеет малую чувствительность. Лучше взять термометр сопротивления, в котором чувствительный элемент представляет собой тонкую металлическую пластинку, покрытую сажей, которая поглощает свет всех длин волн.
Эту чувствительную к нагреванию пластинку будем помещать в разные участки спектра. По величине нагревания пластинки в разных участках спектра, можно заметить, что сильнее всего нагрета красная часть спектра, а на глаз кажется, что желто-зеленая.
Построим график зависимости спектральной плотности интенсивности излучения от частоты.
I(ν)
 | |
 | |
 | |
 |  |
 | |
ν
νkp νф
Кривая показывает, как распределена энергия в видимой части источника света (электрической дуги).
Спектральные аппараты.
Для исследования спектров были созданы спектральные приборы: спектрограф и спектроскоп.
Эти приборы дают четкие спектры, с разделенными участками световых волн разной частоты излучения, без перекрытия отдельных участков спектра. Основной частью этих приборов является дифракционная решетка или призма.
Устройство спектрального прибора показано на рисунке. Световое излучение попадает в коллиматор. Это труба, в начале которой расположена узкая щель, а в конце – двояковыпуклая линза. Щель располагают на фокусном расстоянии от линзы, поэтому световой пучок, попавший на линзу, выходит из нее в виде параллельных лучей, которые попадают на призму – Р. Из призмы выходят параллельные лучи, не совпадающие по направлению, и падают на вторую линзу,
В фокусе второй линзы размещается матовое стекло (экран) или фотопластинка. Вторая линза превращает параллельные лучи на экране в спектр, в котором каждой длине волны соответствует свое изображение.
Такой прибор называется спектрографом. Если заменить вторую линзу с экраном на зрительную трубу для визуального наблюдения, то это будет спектроскоп.
Для изготовления линз и призмы используют и другие прозрачные материалы: каменную соль, кварц и др.
3. Закрепление изученного материала
А) Как распределяется энергия в спектре?
Б) Устройство спектральных аппаратов.
В) Определите вид излучения свечения: 1) раскаленной отливки металла; 2) лампы дневного света; 3) звезд; 4) некоторых глубоководных рыб.
Г) К какому виду относится, и чем вызвана люминесценция в следующих случаях:
1) свечение экрана телевизора; 2) свечение газа в рекламных трубках; 3) свечение стрелки компаса; 4) свечение планктона в море?
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: § 82, повт. § 81.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)