Спектры излучения и поглощения
⚡ Физика · 9 класс
Спектры излучения и поглощения
Спектр — это набор всех частот (или цветов) излучения, которое испускает или поглощает вещество. Если пропустить белый свет через стеклянную призму, он разложится в красивую полосу из всех цветов радуги — это и есть видимый спектр. Изучением спектров и определением по ним состава веществ занимается спектральный анализ.
Виды спектров излучения
Спектры испускания, которые даёт нагретое или иным способом возбуждённое вещество, бывают трёх основных типов. Они отличаются по внешнему виду и по тому, какое вещество их даёт:
- Сплошной (непрерывный) — содержит все цвета, плавно переходящие друг в друга без разрывов. Такой спектр дают раскалённые твёрдые тела, жидкости и сжатые газы. Пример — спектр нити лампы накаливания.
- Линейчатый — состоит из отдельных ярких цветных линий, разделённых тёмными промежутками. Его дают разреженные газы, находящиеся в атомарном состоянии.
- Полосатый — состоит из групп близко расположенных линий, собранных в полосы. Такой спектр дают молекулы вещества.
Спектр поглощения
Спектр поглощения получается иначе. Если свет от источника со сплошным спектром пропустить через холодный разреженный газ, то на фоне сплошной цветной полосы появятся тёмные линии. Газ поглощает из проходящего света именно те цвета, которые сам способен излучать. На месте этих цветов и остаются тёмные провалы.
Правило (закон Кирхгофа): атомы каждого химического элемента поглощают свет тех же самых частот, которые они способны излучать. Поэтому тёмные линии поглощения газа точно совпадают по положению со светлыми линиями его излучения.
| Тип спектра | Что его даёт | Как выглядит |
|---|---|---|
| Сплошной | раскалённые твёрдые тела | все цвета подряд |
| Линейчатый | разреженные атомарные газы | яркие отдельные линии |
| Поглощения | холодный газ перед источником | тёмные линии на цветном фоне |
Зачем нужны спектры
Линейчатый спектр у каждого химического элемента строго свой, как отпечаток пальца у человека. По набору и расположению линий можно точно определить, из каких элементов состоит вещество, не беря его в руки и не разрушая. Именно так учёные узнали химический состав далёких звёзд, Солнца и межзвёздного газа — по их спектрам, полученным в телескоп.
Разбор примера
Условно линии в спектре можно представить как набор характерных цветов конкретного элемента:
натрий → яркая жёлтая линия → опознаём элемент по ней
Именно по этой характерной жёлтой линии в спектре астрономы обнаружили натрий в атмосфере Солнца, а позже нашли там и другие элементы.
Частая ошибка: думать, что разные элементы могут давать одинаковые линейчатые спектры. Наоборот, у каждого элемента уникальный набор линий — именно на этом и держится весь спектральный анализ.
Кратко о главном
- Спектр — это набор частот излучения вещества.
- Сплошной спектр дают раскалённые твёрдые тела и плотные газы.
- Линейчатый спектр дают разреженные атомарные газы.
- Спектр поглощения — это тёмные линии на фоне сплошного спектра.
- По линейчатому спектру определяют состав вещества и далёких звёзд.