Типы оптических спектров

С помощью призмы можно разложить белый свет в цветную полоску – спектр. Для получения четкого и хорошо наблюдаемого спектра пользуются прибором, который называется спектроскоп. Рассмотрим его устройство и принцип действия. Через прорезь в коллиматоре свет попадает в прибор. Пучок света, пройдя через первую линзу, становится параллельным и, проходя через призму, разлагается на спектр. Различные цвета отклоняются на разный угол. Далее пучок света преломляется во второй линзе и в фокальной плоскости ЭЭ1 , где помещено матовое стекло, мы получаем изображение прорези, которое можно наблюдать глазом, предварительно увеличив изображение с помощью еще одной линзы. Если в прорезь попадает пучок белого света, то изображение представляет собой цветную радужную полосу. Спектр, который получается при разложении белого света с помощью линзы называют сплошным или непрерывным. В этом спектре цвета плавно и непрерывно переходят один в другой. Такой же спектр можно наблюдать у жидких и твердых изучающих тел, например, нити накаливания в лампе, расплавленный металл.  Если рассматривать через спектроскоп светящиеся газы малой плотности, то в спектре будут видны только узкие линии. Это объясняется тем, что взаимодействие атомов таких газов мало. На рисунке вы можете наблюдать спектры, получаемые от газов и паров малой плотности, следующих химических элементов: натрия, водорода и гелия. Такие спектры получили название линейчатые. Их получают от газов и паров малой плотности, при которой свет излучается изолированными атомами. Спектр, получаемый при разложении света, излученного самосветящимися телами, называют спектром испускания. Это сплошной спектр и линейчатый спектр. Ученые собрали спектры всех элементов в специальные таблицы, в которых указаны последовательность и интенсивность спектральных линий. Зная спектр, стало возможным расшифровать состав того или иного вещества. Этот метод получил название спектральный анализ. Если пропустить сквозь газы свет от более горячего и яркого источника, то мы получим спектр, который получил название спектр поглощения. В сплошном спектре, как раз в тех местах, где были расположены линии испускания, будут располагаться темные полосы. В приведенном примере мы говорим только о линейчатых спектрах поглощения. Сравним спектры испускания и поглощения трех веществ. Легко заметить, что линии в спектрах испускания и спектрах поглощения в одном и том же веществе расположены одинаково. Закон о совпадении частот линий испускания и поглощения был открыт немецким физиком Кирхгофом в середине 19 века. Сформулируем его: атомы данного элемента поглощают световые волны тех же самых частот, на которых они излучают. Каждый химический элемент имеет свой уникальный спектр. Метод спектрального анализа применяют в металлургии, геологии, криминалистике и в других сферах, поскольку он отличается простотой и достаточной точностью.