ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 51.6: Типы оптических спектров

План решения:

• Сформулировать определение спектрального анализа как метода исследования состава вещества.
• Описать последовательность действий: получение спектра, его регистрацию и сравнение с эталонными данными.
• Объяснить физическую основу метода — уникальность линейчатых спектров атомов.

Вычисление (теоретическое обоснование):

Спектральный анализ основан на том факте, что каждый химический элемент имеет свой уникальный набор длин волн излучаемого или поглощаемого света. Линии в спектре соответствуют переходам электронов между энергетическими уровнями E_n и E_m, где частота излучения определяется формулой Бора:

где h — постоянная Планка. Поскольку энергетические уровни у разных элементов различны, то и положения спектральных линий (λ=c/ν) являются «отпечатками пальцев» элемента.

Методика проведения:

1. Возбуждение образца: Исследуемое вещество переводят в газообразное состояние и возбуждают его атомы (нагревом в пламени, электрическим разрядом или лазерным импульсом), чтобы они испускали свет.
2. Дисперсия света: Испущенный свет пропускают через призму или дифракционную решетку, которая разлагает белый свет на составляющие монохроматические лучи.
3. Регистрация спектра: Полученный спектр фотографируют на пластинку или записывают с помощью фотоэлектронных умножителей и цифровых датчиков.
4. Идентификация: Положение темных или светлых линий на полученном снимке измеряют и сравнивают с таблицами эталонных спектров известных элементов. Совпадение линий свидетельствует о наличии данного элемента в образце.

Проверка:

Метод позволяет обнаруживать примеси в концентрации до 10^-9 г, что подтверждает его высокую чувствительность и правильность описания методики. Отсутствие необходимости в химических реакциях делает этот метод неразрушающим и быстрым.