Розподіл енергії у спектрі
Розподіл енергії у спектрі - розділ Біологія, Спектральний аналіз Розподіл Енергії У Спектрі. На Екрані За Заломлюючою Призмою Монохромат.
Розподіл енергії у спектрі. На екрані за заломлюючою призмою монохроматичні кольори в спектрі розташовуються в наступному порядку: червоний (що має найбільшу серед хвиль видимого світла довжину хвилі (к=7,6(10-7 м і найменший показник заломлення)), помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий (що має найменшу у видимому спектрі довжину хвилі (ф=4(10-7 м і найбільший показник заломлення)). Жоден із джерел не дає монохроматичного світла, тобто світла строго певної довжини хвилі.
У цьому нас переконують досліди з розкладання світла у спектр за допомогою призми, а також досліди з інтерференції та дифракції. Та енергія, яку несе із собою світло від джерела, певним чином розподілена хвилями всіх довжин, що входять до складу світлового пучка.
Можна також сказати, що енергія розподілена за частотами, оскільки між довжиною хвилі і частотою існує простий зв'язок: v = c. Щільність потоку електромагнітного випромінювання, або інтенсивність /, визначається енергією W, що припадає на всі частоти. Для характеристики розподілу випромінювання за частотами необхідно запровадити нову величину: інтенсивність, що припадає одиничний інтервал частот.
Цю величину називають спектральною густиною інтенсивності випромінювання. Спектральну густину потоку випромінювання можна знайти експериментально. Для цього треба за допомогою призми отримати спектр випромінювання, наприклад електричної дуги, і виміряти щільність потоку випромінювання, що припадає на невеликі спектральні інтервали шириною Av. Покладатися на око в оцінці розподілу енергії не можна. Око має вибіркову чутливість досвітла: максимум його чутливості лежить у жовто-зеленій ділянці спектру.
Найкраще скористатися властивістю чорного тіла майже повністю поглинати світло всіх довжин хвиль. При цьому енергія випромінювання (тобто світла) викликає нагрівання тіла. Тому достатньо виміряти температуру тіла і по ній судити про кількість поглиненої в одиницю часу енергії. Звичайний термометр має занадто малу чутливість для того, щоб його можна було успішно використовувати в таких дослідах. Потрібні чутливіші прилади для вимірювання температури.
Можна взяти електричний термометр, у якому чутливий елемент виконаний у вигляді тонкої металевої пластини. Цю пластину треба покрити тонким шаром сажі, що майже повністю поглинає світло будь-якої довжини хвилі. Чутливу до нагрівання пластину приладу слід помістити в місце спектру. Усьому видимому спектру довжиною від червоних променів до фіолетових відповідає інтервал частот від vкр до уф. Ширині відповідає мінімальний інтервал Av. По нагріванню чорної пластини приладу можна будувати висновки про щільності потоку випромінювання, що припадає інтервал частот Av. Переміщаючи пластину вздовж спектру, ми виявимо, що більшість енергії припадає на червону частину спектру, а не на жовто-зелену, як здається на око. За наслідками цих дослідів можна побудувати криву залежності спектральної щільності інтенсивності випромінювання від частоти.
Спектральна щільність інтенсивності випромінювання визначається за температурою пластини, а частоту неважко знайти, якщо прилад, що використовується для розкладання світла, проградуйований, тобто якщо відомо, якій частоті відповідає дана ділянка спектру.
Відкладаючи по осі абсцис значення частот, відповідних середин інтервалів Av, а по осі ординат спектральну щільністьінтенсивності випромінювання ми отримаємо ряд точок, через які можна провести плавну криву. Ця крива дає наочне уявлення про розподіл енергії та видиму частину спектра електричної дуги. Спектральні апарати. Для точного дослідження спектрів такі прості пристрої, як вузька щілина, що обмежує світловий пучок, і призма, вже недостатні.
Необхідні прилади, що дають чіткий спектр, тобто прилади, що добре розділяють хвилі різної довжини і не допускають перекриття окремих ділянок спектру. Такі пристрої називають спектральними апаратами. Найчастіше основною частиною спектрального апарату є призма чи дифракційна решітка. Розглянемо схему пристрою призменного спектрального апарату. Досліджуване випромінювання надходить спочатку частина приладу, звану колиматором.
Коліматор є трубою, на одному кінці якої є ширма з вузькою щілиною, а на іншому - лінза, що збирає. Щілина знаходиться на фокусній відстані від лінзи. Тому світловий пучок, що розходиться, потрапляє на лінзу зі щілини, виходить з неї паралельним пучком і падає на призму. Так як різним частотам відповідають різні показники заломлення, то з призми виходять паралельні пучки, що не збігаються у напрямку.
Вони падають на лінзу. На фокусній відстані цієї лінзи розташовується екран - матове скло або фотопластинка. Лінза фокусує паралельні пучки променів на екрані, і замість одного зображення щілини виходить цілий ряд зображень. Кожній частоті (вузькому спектральному інтервалу) відповідає своє зображення. Всі ці зображення разом утворюють спектр. Описаний пристрій називається спектрографом. Якщо замість другої лінзи та екрану використовується зорова труба для візуального спостереження спектрів, то прилад називається спектроскопом,описаним вище. Призми та інші деталі спектральних апаратів необов'язково виготовляються зі скла.
Замість скла застосовують і такі прозорі матеріали, як кварц, кам'яна сіль та ін.