Теоретические сведения. Существует однозначная связь между спектром испускания и химической индивидуальностью атомов

 

 

Существует однозначная связь между спектром испускания и химической индивидуальностью атомов. На этом основан спектральный анализ, т.е. определение качественного и количественного состава излучающей смеси паров по ее спектру.

Основной частью спектрального прибора (рис. 16), используемого в данной работе, является призма, осуществляющая дисперсию пучка света по длинам волн.

Дисперсия света заключается в том. Что если в вакууме световые волны различных частот и, следовательно, различных длин распространяются с одинаковой скоростью, то в веществе скорость света различна для волн различной длины. Это приводит к тому, что показатель преломления вещества, который, как известно, измеряется отношением скорости света в вакууме к скорости света в данном веществе, оказывается зависящим от частоты. Лучи света с различной частотой (длиной волны) преломляется по-разному и, таким образом, могут быть разделены. Чем большей дисперсией обладает данное вещество, тем больше оно может разделить близко расположенные спектральные линии.

 

 

Рис.16

 

Так как угол отклонения луча призмой (2) зависит не только от длины волны, но и от угла падения на призму, важно, чтобы все падающие на призму лучи были параллельны. Это достигается с помощью коллиматора. Коллиматор имеет узкую щель (1), которая помещается в области коллиматорной линзы. Рассматривается спектр через зрительную трубу, соcтоящую из объектива (3) и окуляра (4). Объектив в своей фокальной плоскости дает много изображений щели, образованных каждым из монохроматических пучков окрашенных в соответствующий цвет.

Эти изображения рассматриваются через окуляр. В монохроматоре, служащем для выделения монохроматического света, в фокальной плоскости окуляра помещена вторая щель (5), выделяющая строго монохроматическую волну.

Исследуя спектр поглощения водного раствора двухромовокислого калия, можно определить постоянную Планка. Двухромовокислый калий в воде диссоциирует на ионы K⁺ и Cr₂O₇^{- -} .

 

K₂ Cr₂O₇ Û 2K⁺ + Cr₂O₇^{- -} .

 

Ионы калия в видимой части спектра на поглощают, а ионы Cr₂O₇^{- -} поглощают все лучи сине-фиолетовой части спектра.

Установлено, что кванты света с длиной волны, соответствующей началу поглощения, производят отщепление молекул CrO₃ от иона Cr₂O₇ по уравнению:

Cr₂O₇ + hn = Cr₂O₄ + Cr₂O₃ .

С другой стороны, известно, что для отщепления CrO₃ от иона Cr₂O₇ необходимо затратить энергию 3,672 × 10^-19 Дж. Эта энергия и равна энергии поглощения кванта hn, где n - частота, соответствующая началу поглощения.