Номер 6, страница 151 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*6. Объясните устройство призменного спектрального аппарата.

5. Суть метода спектрального анализа заключается в определении химического состава вещества (качественного и количественного) на основе изучения его спектров. Спектр — это совокупность частот или длин волн электромагнитного излучения, которое вещество испускает (эмиссионный спектр) или поглощает (абсорбционный спектр).

Метод основан на фундаментальном свойстве атомов: каждый химический элемент имеет свой уникальный, характерный только для него линейчатый спектр. Этот спектр не совпадает со спектрами других элементов и служит его надежной "визитной карточкой".

Процедура спектрального анализа сводится к двум основным задачам:
1. Качественный анализ: По положению спектральных линий (или полос для молекул) в полученном спектре исследуемого образца определяют, какие химические элементы входят в его состав. Для этого наблюдаемый спектр сравнивают с эталонными спектрами известных элементов.
2. Количественный анализ: По интенсивности (яркости) спектральных линий определяют концентрацию или количество данного элемента в образце. Как правило, чем выше концентрация элемента, тем ярче его спектральные линии.

Чтобы получить спектр, вещество необходимо перевести в возбужденное атомарное состояние. Чаще всего для этого используют нагревание образца в пламени горелки, в электрической дуге или искре. Возбужденные атомы, возвращаясь в основное состояние, испускают свет, который затем анализируется спектральным аппаратом.

Ответ: Суть метода спектрального анализа состоит в определении состава вещества по его уникальным спектрам испускания или поглощения. По набору спектральных линий определяют, какие элементы присутствуют в веществе (качественный анализ), а по их яркости — их количество (количественный анализ).

*6. Призменный спектральный аппарат (спектроскоп, спектрограф) — это оптический прибор, который разлагает свет в спектр и позволяет его исследовать. Его действие основано на явлении дисперсии — зависимости показателя преломления среды (в данном случае, призмы) от длины волны света.

Устройство призменного спектрального аппарата включает три основные части:
1. Коллиматорная часть. Предназначена для создания параллельного пучка света. Состоит из:
• Входной щели — узкого отверстия, через которое в прибор поступает исследуемый свет.
• Коллиматорной линзы (объектива коллиматора). Щель располагается в фокусе этой линзы, поэтому расходящийся от щели пучок света после прохождения через линзу становится параллельным.

2. Диспергирующая часть. Это "сердце" прибора, где происходит разделение света по длинам волн. В призменном аппарате это — трехгранная стеклянная призма. Когда параллельный пучок света падает на призму, он преломляется. Так как показатель преломления для разных цветов разный (для фиолетового больше, чем для красного), лучи разных цветов отклоняются на разные углы. В результате из призмы выходит веер параллельных пучков света, каждый из которых соответствует определенному цвету (длине волны) и имеет свое направление.

3. Наблюдательная (или регистрирующая) часть. Служит для фокусировки и визуализации или регистрации полученного спектра. Состоит из:
• Объектива зрительной трубы (или камеры). Эта линза собирает каждый из параллельных пучков, вышедших из призмы, и фокусирует их в своей фокальной плоскости. Поскольку пучки разных цветов идут под разными углами, их фокусы оказываются в разных местах. В итоге в фокальной плоскости объектива формируется непрерывный набор цветных изображений входной щели, который и является спектром.
• Окуляра или детектора. В спектроскопе для визуального наблюдения спектр рассматривают через окуляр, как в микроскопе. В спектрографе в фокальной плоскости объектива устанавливают фотопластинку или ПЗС-матрицу для регистрации (фотографирования) спектра.

Ответ: Призменный спектральный аппарат состоит из трех частей: коллиматора (щель и линза) для создания параллельного пучка света; призмы, которая разлагает этот пучок в спектр за счет дисперсии; и зрительной трубы или камеры (объектив и окуляр/детектор) для фокусировки и наблюдения или регистрации полученного спектра.