光波是由原子�(nèi)部運(yùn)�(dòng)的電子產(chǎn)生的,各種物�(zhì)的原子內(nèi)部電子的�(yùn)�(dòng)情況不同,所以它們發(fā)射的光波也不�,研究不同物�(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況,有重要的理論和�(shí)際意�,已成為一門(mén)�(zhuān)門(mén)的學(xué)科——光譜學(xué)�
分光鏡觀察光譜要用分光鏡,這里我們先講一下分光鏡的構(gòu)造原�,它是由平行光管A、三棱鏡P和望�(yuǎn)鏡筒B組成�,平行光管A的前方有一�(gè)寬度可以�(diào)節(jié)的狹縫S,它位于透鏡L1的焦平面①處,從狹縫射入的光線經(jīng)透鏡L1折射�,變成平行光線射到三棱鏡P上,不同顏色的光�(jīng)�(guò)三棱鏡沿不同的折射方向射�,并在透鏡L2后方的焦平面MN上分別會(huì)聚成不同顏色的像(譜線),通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒B的目鏡L3,就看到了放大的光譜�,如果在MN那里放上照相底片,就可以攝下光譜的像,具有這種裝置的光譜儀器叫做攝譜儀�
�(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做�(fā)射光譜.�(fā)射光譜有兩種�(lèi)型:連續(xù)光譜和明線光譜.
連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜.熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜.例如電燈絲�(fā)出的光、熾熱的鋼水�(fā)出的光都形成連續(xù)光譜�
只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜.明線光譜中的亮線叫做譜�,各條譜線對(duì)�(yīng)于不同波�(zhǎng)的光.稀薄氣體或金屬的蒸氣的�(fā)射光譜是明線光譜.明線光譜是由游離狀�(tài)的原子發(fā)射的,所以也叫原子光譜.觀察氣體的原子光譜,可以使用光譜管,它是一支中間比較細(xì)的封閉的玻璃�,里面裝有低壓氣�,管的兩端有兩�(gè)電極.把兩�(gè)電極接到高壓電源�,管里稀薄氣體發(fā)生輝光放電,�(chǎn)生一定顏色的光.
觀察固�(tài)或液�(tài)物質(zhì)的原子光�,可以把它們放到煤氣燈的火焰或電弧中去�,使它們氣化后�(fā)光,就可以從分光鏡中看到它們的明線光譜�
�(shí)�(yàn)證明,原子不�,發(fā)射的明線光譜也不同,每種元素的原子都有一定的明線光譜.彩�7就是幾種元素的明線光譜.每種原子只能�(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光,因此,明線光譜的譜線叫做原子的特征譜線.利用原子的特征譜線可以鑒別物質(zhì)和研究原子的�(jié)�(gòu)�
吸收光譜高溫物體�(fā)出的白光(其中包含連續(xù)分布的一切波�(zhǎng)的光)通過(guò)物質(zhì)�(shí),某些波�(zhǎng)的光被物�(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜,叫做吸收光�。例如,讓弧光燈�(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的鈉氣(在酒精燈的燈心上放一些食�,食鹽受熱分解就�(huì)�(chǎn)生鈉氣),然后用分光鏡來(lái)觀�,就�(huì)看到在連續(xù)光譜的背景中有兩條挨得很近的暗線(見(jiàn)彩圖8.分光鏡的分辨本�(lǐng)不夠高時(shí),只能看�(jiàn)一條暗線).這就是鈉原子的吸收光譜.值得注意的是,各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的�(fā)射光譜中的一條明線相�(duì)�(yīng).這表�,低溫氣體原子吸收的�,恰好就是這種原子在高溫時(shí)�(fā)出的光.因此,吸收光譜中的譜線(暗線�,也是原子的特征譜線,只是通常在吸收光譜中看到的特征譜線比明線光譜中的少.
光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜�,因此可以根�(jù)光譜�(lái)鑒別物質(zhì)和確定它的化�(xué)組成.這種方法叫做光譜分析.做光譜分析�(shí),可以利用發(fā)射光譜,也可以利用吸收光譜.這種方法的優(yōu)�(diǎn)是非常靈敏而且迅速.某種元素在物�(zhì)中的含量�(dá)10-10�,就可以從光譜中�(fā)�(xiàn)它的特征譜線,因而能夠把它檢查出�(lái).光譜分析在科學(xué)技�(shù)中有廣泛的應(yīng)用.例如,在檢查半導(dǎo)體材料硅和鍺是不是達(dá)到了高純度的要求�(shí),就要用到光譜分析.在歷史上,光譜分析還幫助人們發(fā)�(xiàn)了許多新元素.例如,銣和銫就是從光譜中看到了以前所不知道的特征譜線而被�(fā)�(xiàn)的.光譜分析�(duì)于研究天體的化學(xué)組成也很有用.十九世紀(jì)�,在研究太陽(yáng)光譜�(shí),發(fā)�(xiàn)它的連續(xù)光譜中有許多暗線(參看彩�9,其中只有一些主要暗線).最初不知道這些暗線是怎樣形成�,后�(lái)人們了解了吸收光譜的成因,才知道這是太陽(yáng)�(nèi)部發(fā)出的�(qiáng)光經(jīng)�(guò)溫度比較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)�(chǎn)生的吸收光譜.仔�(xì)分析這些暗線,把它跟各種原子的特征譜線對(duì)照,人們就知道了太�(yáng)大氣層中含有�、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、硅、鈣、鈉等幾十種元素�
線狀光譜
由狹窄譜線組成的光譜。單原子氣體或金屬蒸氣所�(fā)的光波均有線狀光譜,故線狀光譜又稱原子光譜。當(dāng)原子能量從較高能�(jí)向較低能�(jí)躍遷�(shí),就輻射出波�(zhǎng)單一的光�。嚴(yán)格說(shuō)�(lái)這種波長(zhǎng)單一的單色光是不存在的,由于能級(jí)本身有一定寬度和多普勒效�(yīng)等原�,原子所輻射的光譜線總會(huì)有一定寬度(�(jiàn)譜線增寬�;即在較窄的波長(zhǎng)范圍�(nèi)仍包含各種不同的波長(zhǎng)成分。原子光譜按波長(zhǎng)的分布規(guī)律反映了原子的內(nèi)部結(jié)�(gòu),每種原子都有自己特殊的光譜系列。通過(guò)�(duì)原子光譜的研究可了解原子�(nèi)部的�(jié)�(gòu),或?qū)悠匪煞诌M(jìn)行定性和定量分析�
帶狀光譜
由一系列光譜帶組�,它們是由分子所輻射,故又稱分子光譜。利用高分辨率光譜儀觀察時(shí),每條譜帶實(shí)際上是由許多緊挨著的譜線組成。帶狀光譜是分子在其振�(dòng)和轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射出來(lái)�,通常位于紅外或遠(yuǎn)紅外區(qū)。通過(guò)�(duì)分子光譜的研究可了解分子的結(jié)�(gòu)�
連續(xù)光譜
包含一切波�(zhǎng)的光�,赤熱固體所輻射的光譜均為連續(xù)光譜。同步輻射源(見(jiàn)電磁輻射)可�(fā)出從微波到X射線的連續(xù)光譜,X射線管發(fā)出的軔致輻射部分也是連續(xù)��
吸收光譜
具有連續(xù)譜的光波通過(guò)物質(zhì)樣品�(shí),處于基�(tài)的樣品原子或分子將吸收特定波�(zhǎng)的光而躍遷到激�(fā)�(tài),于是在連續(xù)譜的背景上出�(xiàn)相應(yīng)的暗線或暗帶,稱為吸收光�。每種原子或分子都有反映其能�(jí)�(jié)�(gòu)的標(biāo)�(shí)吸收光譜。研究吸收光譜的特征和規(guī)律是了解原子和分子內(nèi)部結(jié)�(gòu)的重要手�。吸收光譜首先由J.V.夫瑯和費(fèi)在太�(yáng)光譜中發(fā)�(xiàn)(稱夫瑯和費(fèi)線),并�(jù)此確定了太陽(yáng)所含的某些元素�
具體的元素光譜:紅色代表硫元�,�(lán)色代表氧元素,而綠色代表氫元素�
維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��
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