Урок 425. Спектральные приборы. Виды спектров

• Рассматриваются спектральные приборы и виды спектров.  

• Обсуждается, что такое спектральная линия и откуда она берется.  

• Рассматриваются различные спектральные приборы и их применение.  

• Источник света освещает щель, которая находится на двойном фокусном расстоянии от линзы.  

• Линза собирает свет, создавая изображение щели в натуральную величину.  

• Изображение щели выглядит как яркая линия.  

• Линза разрезается на две половинки, создавая коллиматор.  

• Коллиматор преобразует расходящийся пучок света в параллельный.  

• Дефракционная решетка используется для наблюдения дефракции света.  

• Свет падает на дефракционную решетку, вызывая дефракцию Фраунгофера.  

• Свет отклоняется на определенные углы в зависимости от длины волны.  

• Наблюдаются линии первого, второго и более высоких порядков.  

• Белый свет разлагается в спектр, содержащий все цвета радуги.  

• Спектр первого порядка содержит коротковолновые и длинноволновые края.  

• Спектр второго порядка редко используется на практике.  

• Спектральные приборы позволяют определять длину волны по положению линии в спектре.  

• Существуют различные способы регистрации спектра: фотопластинка, фотоэлемент, визуальное наблюдение.  

• Спектрограф записывает спектр на фотопластинку, спектрометр использует фотоэлемент, а спектраскоп позволяет наблюдать спектр визуально.  

• Дисперсионные спектральные приборы используют призму вместо дефракционной решетки.  

• Дисперсия света была открыта Исааком Ньютоном.  

• Устройство дисперсионного спектрального прибора отличается только использованием призмы вместо дефракционной решетки.  

• Параллельный пучок света проходит через треугольную призму.  

• Угол отклонения света зависит от длины волны: красный свет отклоняется слабее, фиолетовый сильнее.  

• На выходе получаются параллельные пучки красных и фиолетовых лучей.  

• Лучи собираются на фотопластинке в разных местах в зависимости от длины волны.  

• Дисперсионные приборы дешевле и проще, но менее совершенны, чем дифракционные.  

• Показатель преломления слабо зависит от длины волны, что ограничивает их точность.  

• Определение длины волны света позволяет проводить анализ веществ.  

• Спектральный анализ определяет химический состав веществ по их спектрам.  

• Метод был изобретен в 1850-х годах и использовался для открытия гелия и других элементов.  

• Сплошной спектр: испускается сильно нагретыми телами и жидкостями.  

• Линейчатый спектр: состоит из спектральных линий, каждая из которых представляет собой изображение щели.  

• Полосатый спектр: испускается молекулами и отличается от атомных спектров.  

• Спектры поглощения: показывают, как вещество поглощает свет определенной длины волны.  

• Используются для анализа химического состава веществ и их взаимодействия с излучением.  

• Для наблюдения спектра поглощения нужен источник белого света.  

• Свет пропускается через кювету с парами йода или натрия.  

• При низкой температуре виден сплошной спектр, при высокой температуре появляются темные линии.  

• Атомы поглощают энергию света на определенных частотах.  

• Поглощенная энергия не накапливается, а испускается в случайных направлениях.  

• На фоне сплошного спектра появляются темные линии.  

• Солнце излучает сплошной спектр из-за высокой температуры.  

• Свет проходит через солнечную атмосферу, создавая спектр поглощения.  

• Фраунгоферовы линии показывают состав солнечной атмосферы: водород и гелий.  

• Эффект Доплера объясняет смещение спектральных линий при удалении источника света.  

• Чем дальше звезда, тем сильнее ее спектр смещен в красную сторону.  

• Это указывает на расширение Вселенной и подтверждается исследованиями Хаббла.  

• Расширение Вселенной продолжается уже более 15 миллиардов лет.  

• Скорость удаления звезды пропорциональна ее расстоянию до нас.  

• Излучение звезд позволяет многое узнать об их свойствах и характеристиках.