Цель: показать практическую значимость спектрального анализа. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

Организационный момент

Проверка домашнего задания.

– В чем заключается сущность модели Томсона?

– Начертите и объясните схему опыта Резерфорда по рассеива­нию а-частиц. Что наблюдаем в этом опыте?

– Объясните причину рассеивания а-частиц атомами вещества?

– В чем сущность планетарной модели атома?

III . Изучение нового материала

Слово «спектр» в физику ввел Ньютон, использовавший его в своих научных трудах. В переводе с классической латыни слово «спектр» означает «дух», «приведение», что довольно точно отража­ет суть явления – возникновение праздничной радуги при прохожде­нии бесцветного солнечного света через прозрачную призму.

Все источники не дают свет строго определенной длины волны. Распределение излучения по частотам характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения.

Типы спектров

Спектры испускания

Совокупность частот (или длин волн), которые содержатся в из­лучении какого-либо вещества, называют спектром испускания. Они бывают трех видов.

Сплошной – это спектр, содержащий все длины волны опреде­ленного диапазона от красного с у_к = 7,6 10⁷ и до фиолетового

у_ф = 4-10¹¹ м. Сплошной спектр излучают нагретые твердые и жид­кие вещества, газы, нагретые под большим давлением.

Линейчатый – это спектр, испускаемый газами, парами малой плотности в атомарном состоянии. Состоит из отдельных линий раз­ного или одного цвета, имеющих разные расположения. Каждый атом излучает набор электромагнитных волн определенных частот. Поэтому каждый химический элемент имеет свой спектр.

Полосатый – это спектр, который испускается газом в молеку­лярном состоянии.

Линейчатые и полосатые спектры можно получить путем нагрева вещества или пропускания электрического тока.

Спектры поглощения

Спектры поглощения получают, пропуская свет от источника, дающего сплошной спектр, через вещество, атомы которого нахо­дятся в невозбужденном состоянии.

Спектр поглощения – это совокупность частот, поглощаемых данным веществом. Согласно закону Кирхгофа, вещество поглощает те линии спектра, которые и испускает, являясь источником света.

Открытие спектрального анализа вызвало живой интерес даже у публики, далекой от науки, что по тем временам случалось весьма не часто. Как всегда в таких случаях, досужие любители отыскали множество других ученых, которые якобы все сделали задолго до Кирхгофа и Бунзена. В отличие от множества своих предшественни­ков, Кирхгоф и Бунзен сразу же поняли значение своего открытия.

Они впервые отчетливо уяснили себе (и убедили в этом других), что спектральные линии – это характеристика атомов вещества.

После открытия Кирхгофа и Бунзена 18 августа 1868 г. француз­ский астроном Пьер-Жюль-Сезар Жансен (1824-1907) во время сол­нечного затмения в Индии наблюдал в спектре солнечной короны желтую линию неизвестной природы. Два месяца спустя английский физик Джозеф Норманн Локьер (1836-1920) научился наблюдать корону Солнца не дожидаясь солнечных затмений и при этом обна­ружил в ее спектре ту же желтую линию. Неизвестный элемент, ко­торый его испускал, он назвал гелием, т. е. солнечным элементом.

Оба ученых написали о своем открытии письма во Французскую академию наук, оба письма пришли одновременно и были зачитаны на заседании Академии 26 октября 1868 г. Такое совпадение порази­ло академиков, и они решили в честь этого события выбить памят­ную золотую медаль – с одной стороны профиль Жансена и Локьера, с другой – бог Апполон на колеснице и надпись: «Анализ солнечных протуберанцев».

На Земле гелий был открыт в 1895 г. Уильямом Рамзаем в мине­ралах тория.

Исследования спектров испускания и поглощения позволяет ус­тановить качественный состав вещества. Количественное содержа­ние элемента в соединении определяется путем измерения яркости спектральных линий.

Метод определения качественного и количественного состава вещества по его спектру называется спектральным анализом. Зная длины волн, испускаемых различными парами, можно установить наличие тех или иных элементов вещества. Этот метод очень чувст­вительный. Можно обнаружить элемент, масса которого не превы­шает 10